A grande richiesta pubblichiamo una sintesi multimediale dell’open day KiteGen del 13/05/12. La partecipazione e la curiosità dei numerosi intervenuti è stata premiata con una demo di volo particolarmente ben riuscita, tanto che abbiamo deciso di pubblicarne le fasi più salienti in un video
L’importanza dell’open day risiede appunto nella possibilità di mostrare dal vivo gli avanzamenti dello stato dell’arte che, in questa fase di test dedicato al volo ed alle performance delle vele, si risolve anche in spettacolari dimostrazioni di come il braccio robotico del kitegen, ormai completo perchè dotato della sua mano unitamente alle migliorie apportate alle vele, riesca a far decollare e volare in modo semiautomatico il kite.
Nella demo mostrata la maggior parte dei movimenti che si vedono fare alla macchina (stem + compasso) erano completamente automatici, (per chi ha nozioni di controlli automatici erano retroazionati, dai sensori presenti nel braccio, nel compasso e nella struttura). Ciò che era manuale, e che altrimenti non poteva essere senza l’elettronica a bordo ala, temporaneamente indisponibile, era il controllo dei tamburi e di conseguenza delle funi e della vela. La vela è infatti dotata in particolare dei sensori che misurano la posizione e la velocità della stessa e la trasmettono all’elaboratore che, ponendole a confronto con una traiettoria obbiettivo, aziona le funi secondo una funzione che può essere proporzionale e/o derivativa e/o integrale allo scopo di correggere gli errori rilevati rispetto alla traiettoria stessa. Al successivo passo di elaborazione, la nuova misura inviata dai sensori, su cui avranno influito le azioni meccaniche attuate dalle funi al precedente passo, viene analizzata e produce una nuova correzione fino al convergere a zero dell’errore. Si tratta in genere di cicli elaborativi dell’ordine dei millisecondi. Questo è in termini estremamente semplificati il concetto di retroazione o feedback alla base di ogni tecnologia di automazione e robotica.
C’è ancora del lavoro da fare per rendere completamente automatico il volo, che richiede ancora alcune attività manuali, a cui i nostri ospiti hanno assistito, ma l’ottimo lavoro fatto sul software di gestione del decollo dai nostri progettisti Paolo Marchetti e Angelo Conte ci consente di essere confidenti sul buon esito a breve del pacchetto “decollo automatico”.
Intuirete che il prossimo passo sarà aumentare la potenza estratta dal vento aumentando le performance del kite.
L’open day è stato anche dedicato a presentare l’attività di SOTER s.r.l., realtà esclusivammente dedicata al supporto del progetto KiteGen. Presso la sede di Sequoia Automation a Chieri, Riccardo Renna ha illustrato ai presenti, le attività di SOTER riscuotendo notevole interesse.
Nella foto il nutrito gruppo di ospiti del primo Open Day KiteGen realizzato con la collaborazione di SOTER
Molti lettori ci chiedono qualche dettaglio in più sui test eseguiti. Iniziamo per ordine ed illustriamo i risultati che furono ottenuti dal primo prototipo, in seguito sarà più chiaro in successivi post il lavoro che stiamo svolgendo adesso. I test necessariamente seguono ad ogni fase di progettazione, in particolare per una macchina innovativa e mai fino ad ora concepita ad un tale livello di dettaglio. I test di validazione della tecnologia KiteGen sono iniziati fin dal 2006, quando un primo prototipo denominato Kite Steering Unit 1 o in breve KSU1 ha dimostrato fondamentalmente che è possibile produrre energia dai venti d’alta quota (fu raggiunta l’altezza di 800 m AGL ovvero sul livello di campagna) con un ciclo YO-YO ovvero costituito da:
una fase attiva in cui il kite srotola i cavi azionando gli alternomotori in modalità alternatore e producendo energia fino a raggiungere una quota massima
un ciclo passivo in cui gli alternomotori agiscono da motori e riportano il kite alla quota minima di operatività consumando una frazione inferiore al 5% dell’energia prodotta nella fase attiva, per poi ricominciare.
I “test” comprendevano quelle che, in parole povere, vengono chiamate “ore di volo”. In termini leggermente più tecnici le “ore di volo” possono essere classificate in diversi tipi di “test di manovre di volo”. Ad esempio: “test di decollo”, “di produzione di potenza elettrica”, “di sicurezza in caso di raffica”; “di passaggio alla scivolata d’ala”, “di scivolata d’ala” ecc. I test comprendono anche alcune operazioni a terra per cambiare il set-up dell’ala, i cavi e alcune variabili della KSU.
Vorrei anche rimarcare che i test sulla KSU sono stati di tipo booleano ossia si sono focalizzati sulla ripetizione e l’ottimizzazione di ogni singola manovra. Per quanto siano stati eseguiti anche dei test sull’intero “ciclo yo-yo” (che è l’unione delle varie manovre) questi non erano l’oggetto principale dello studio perché prima di testare un sistema complesso, è buona prassi testare i moduli del quale è composto. I risultati dei test booleani hanno dimostrato l’effettiva potenzialità produttiva di energia elettrica (grande successo del modulo “manovre per la produzione di potenza elettrica” ), ma hanno anche evidenziato che il prototipo KSU era inadeguato ad eseguire i test di ciclo yo-yo, per due motivi principali:
l’impossibilità di gestire in sicurezza il kite in caso di forti raffiche di vento (problemi nel modulo “manovre per sicurezza in caso di raffica”);
l’impossibilità di disperdere il calore accumulato nelle pulegge del KSU.
A quel punto era necessario riprogettare il generatore in modo che risolvesse quei problemi. Visto che le potenzialità produttive erano state dimostrate con successo, per accorciare i tempi (time to market) è stato scelto di puntare direttamente ad un prototipo preindustriale. Quindi:
è stata progettata una nuova struttura ad igloo ed uno stem per ammortizzare meccanicamente quelle raffiche che non era possibile gestire elettronicamente;
è stato modificato e ridimensionato il sistema di tamburi e pulegge con un sistema di raffreddamento.
E’ nato quindi il “KiteGen Stem”, con il quale è ora possibile:
testare le “manovre in sicurezza in caso di raffica” con l’ausilio dello stem;
verificare che il sistema di raffreddamento sia efficace (è stato abbondantemente sovradimensionato in fase progettuale);
testare il nuovo “modulo di decollo automatico” (test attualmente in corso);
solo a questo punto, quando dopo che ogni modulo è stato validato sul generatore preindustriale, si passerà a concentrarsi sui test del ciclo yo-yo in modalità continuativa.
Tradotto in “parole povere” significa che i test sul ciclo inizieranno quando sarà già stato verificato che il KiteGen Stem è perfettamente funzionante (e per di più è già un modello industriale). Questi test finali serviranno esclusivamente per ottimizzare la producibilità e raffinare il sistema nel suo complesso.
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