Viene ripetutamente sottolineato che nel settore dell’aviazione c’è un solo “inquinante” che deve essere eliminato: LA CO2. L’ enorme rilascio di inquinanti in atmosfera è deliberatamente ignorato. Tuttavia, questa prospettiva, che sta emergendo e a cui anche Elon Musk sembra essere molto interessato, sarebbe di grande importanza per l’atmosfera.
Aerei elettrici: la rivoluzione dell’aviazione
Negli ultimi anni, l’industria aeronautica ha accelerato la sua corsa verso la sostenibilità, affrontando una delle sfide più grandi del nostro tempo: ridurre le emissioni di gas serra e l’impatto ambientale dei trasporti aerei, responsabili di circa il 3,8% delle emissioni globali di CO₂. Il cambiamento climatico ha reso indispensabile l’evoluzione verso soluzioni più ecologiche, trasformando l’idea degli aerei elettrici da semplice prospettiva futura a concreta realtà tecnologica. L’elettrificazione dei voli apre nuove possibilità per il settore, abbattendo le emissioni, contenendo i costi operativi e riducendo l’inquinamento acustico. Questa trasformazione è guidata da progressi significativi nel campo delle batterie ad alta densità energetica, dei motori elettrici ad alte prestazioni e delle soluzioni ingegneristiche avanzate che stanno riscrivendo il concetto di mobilità aerea.
Cosa sono gli aerei elettrici e come funzionano
Gli aerei elettrici rappresentano una delle innovazioni più promettenti nel settore dell’aviazione, progettati per volare utilizzando motori alimentati da energia elettrica anziché combustibili fossili. A differenza dei velivoli tradizionali, questi aeromobili impiegano batterie ad alta densità energetica per immagazzinare l’elettricità necessaria al funzionamento del motore elettrico dell’aereo, eliminando le emissioni dirette di CO₂ durante il volo.
Il sistema di propulsione, poi, converte l’energia elettrica in energia meccanica, generando la spinta necessaria per il decollo, il volo e l’atterraggio. La gestione dell’alimentazione, invece, è affidata a sofisticati sistemi elettronici che ottimizzano l’efficienza energetica, garantendo prestazioni stabili e una maggiore autonomia.
Per questo motivo, la ricerca si concentra sullo sviluppo di batterie sempre più leggere, potenti e a ricarica rapida, capaci di garantire autonomie paragonabili a quelle dei velivoli convenzionali. La combinazione di motori elettrici avanzati e sistemi di gestione dell’energia sta aprendo la strada a un’aviazione più sostenibile, con applicazioni che spaziano dai piccoli aerei da trasporto regionale ai futuri voli commerciali a lungo raggio.
Batterie ad alta densità energetica: il cuore dell’aereo elettrico
Le batterie rappresentano il nucleo tecnologico degli aerei elettrici e perciò sono fondamentali per l’autonomia e l’efficienza del mezzo. Attualmente, le batterie agli ioni di litio sono le più comuni per i veicoli elettrici, inclusi gli aerei, grazie alla loro capacità di accumulo energetico relativamente alta e alla maturità tecnologica raggiunta nel settore dei trasporti elettrici. Sebbene siano molto più efficienti rispetto al passato, hanno una densità energetica ancora inferiore rispetto ai combustibili fossili, come il kerosene, utilizzati negli aerei tradizionali.
In particolare, la densità energetica misura quanta energia una batteria può immagazzinare per unità di peso e, per un aereo, il peso è una variabile critica. Al momento, le batterie agli ioni di litio, offrono circa 150 Wh/kg. Questo significa che, a parità di peso, le batterie immagazzinano molta meno energia rispetto al kerosene, che ha una densità energetica di circa 12.000 Wh/kg.
Questo divario rappresenta una sfida cruciale per l’aviazione elettrica. Poiché il peso influisce direttamente sul consumo energetico dell’aereo, aumentare la capacità della batteria comporta un incremento della massa complessiva, riducendo l’efficienza del velivolo. Attualmente, gli aerei elettrici in fase di sviluppo sono infatti progettati per coprire tratte brevi e regionali, con un’autonomia compresa tra 500 e 1.000 km, a seconda della capacità della batteria, delle dimensioni dell’aeromobile e del carico trasportato.
Per superare questi limiti, la ricerca si sta concentrando su nuove generazioni di batterie, tra cui le batterie allo stato solido. Queste promettono una maggiore densità energetica e un peso inferiore, migliorando significativamente l’autonomia senza compromettere l’efficienza.
Sebbene queste tecnologie siano ancora in fase di sperimentazione, i progressi nella ricerca sulle batterie stanno aprendo la strada a una nuova era dell’aviazione, in cui i voli green potrebbero diventare una soluzione sostenibile e competitiva anche per tratte medio-lunghe.
Il ruolo del software nella gestione degli aerei elettrici
Negli aeromobili elettrici, il software riveste un ruolo fondamentale per garantire prestazioni ottimali, sicurezza e autonomia di volo. Rispetto agli aerei tradizionali, questi velivoli richiedono sistemi di controllo più sofisticati per gestire in tempo reale la distribuzione dell’energia elettrica, monitorare lo stato di salute delle batterie e ottimizzare il consumo durante ogni fase del volo. Il software di gestione dell’energia si interfaccia direttamente con il Battery Management System (BMS), un sistema elettronico progettato per controllare lo stato di carica, la temperatura e le prestazioni delle batterie agli ioni di litio o allo stato solido.
Il comportamento del software varia a seconda delle diverse fasi del volo:
Decollo: il software assicura che i motori ricevano la massima potenza disponibile, bilanciando al contempo il consumo per evitare il surriscaldamento delle celle.
Volo: il sistema regola il flusso energetico per mantenere un’efficienza costante, adattandosi alle condizioni atmosferiche e alle manovre del pilota. Inoltre, il software monitora costantemente il livello di carica residua, avvisando l’equipaggio in caso di anomalie o riduzione dell’autonomia. Un aspetto cruciale, poi, è la capacità del software di prevedere il consumo energetico lungo la rotta pianificata, considerando fattori come il peso dell’aereo, la velocità, l’altitudine e la resistenza dell’aria. Grazie a modelli di intelligenza artificiale e machine learning, il sistema può apprendere dalle esperienze di volo precedenti, migliorando progressivamente l’efficienza operativa.
Atterraggio: il software coordina il recupero dell’energia cinetica attraverso sistemi di frenata rigenerativa, contribuendo ad aumentare l’autonomia complessiva. Inoltre, la connessione con piattaforme di monitoraggio a terra consente agli operatori di supervisionare lo stato dell’aereo in tempo reale, facilitando la manutenzione predittiva e riducendo i tempi di fermo. CONTINUA https://www.exav.it/blog/aerei-elettrici-la-rivoluzione-dellaviazione/
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