SCHEDA PROGETTO

Dipartimento Di Ingegneria Meccanica, Università Di Salerno

Ingegneria meccanica, Energetica

http://www.dimec.unisa.it

Il DIMEC, cui afferiscono le principali aree culturali della laurea in Ingegneria Meccanica, organizza, esegue e coordina le attività di ricerca attinenti all’Ingegneria Meccanica, anche con contratti e convenzioni con enti pubblici e privati, italiani e stranieri, e organizza seminari, conferenze e convegni di carattere scientifico.

Certificazione ITALCERT 297/06-E conformità UNI EN ISO 9001-2000. Best paper award per ricerca sui veicoli ibridi, Symposium AVEC04, Arnhem (NL).

Il Progetto ha ricevuto una valutazione di 9/10 punti da parte dell\'ISFOL, Agenzia italiana per i programmi Leonardo da Vinci. Il prototipo ha partecipato alla Ecotarga nel 2007, versione ecologia della Targa Florio, con un 6\' posto nelle classifiche FIA per le gare di regolarità. Il sito web del progetto ha ricevuto oltre 70000 visite.

Veicolo ibrido solare

Progettazione e realizzazione di un prototipo dimostrativo di veicolo ibrido solare, nell’ambito di un progetto europeo coordinato dal DIMEC, che ha visto inoltre la realizzazione di un sito web didattico in 8 lingue sui veicoli ibridi solari e sulla mobilità sostenibile. I veicoli ibridi solari permettono di abbinare i vantaggi dei veicoli ibridi (gestione ottimizzata di due propulsori, termico ed elettrico, con recupero dell’energia in frenata) con quelli di un veicolo solare, e permetterebbero anche di dimezzare consumi di combustibile ed emissioni di CO2 in un tipico uso in ambito urbano.

Prof. Gianfranco Rizzo (responsabile Scientifico)

prodotto

Innovazione amica del clima

Perché un veicolo ibrido solare? - I combustibili fossili, usati in modo quasi esclusivo per la propulsione automobilistica, sono condannati all\'esaurimento; - la CO2 generata dalla combustione che avviene nei tradizionali motori endotermici contribuisce all\' effetto serra, con conseguenze drammatiche sul riscaldamento del pianeta e sulle variazioni climatiche; - i consumi energetici e la produzione di CO2 legati al trasporto automobilistico sono in crescita, e la domanda di mobilità cresce a ritmi molto sostenuti, soprattutto in Cina ed India; - l\' energia solare è una fonte rinnovabile, gratuita e largamente diffusa ed i pannelli fotovoltaici sono oggetto di continui miglioramenti tecnologici, e i loro costi sono in diminuzione; - le vetture solari, alimentate solo dall\'energia solare, non rappresentano un\'alternativa pratica alle vetture tradizionali, a causa di limitazioni di potenza, di dimensioni e di costo, mentre invece i veicoli ibridi elettrici hanno mostrato di poter costituire una efficace soluzione di breve e medio termine alla riduzione di consumi ed emissioni; - quindi, in linea di principio i veicoli ibridi solari potrebbero sommare i vantaggi dei veicoli ibridi e dell\'energia solare, tramite l\'integrazione di pannelli fotovoltaici su un veicolo ibrido. L’uso dell’energia solare per le auto è stata finora accompagnata da un certo scetticismo, derivante dal fatto che per raggiungere la potenza di un’auto di media cilindrata, dell’ordine almeno dei 50 kW, sarebbe necessario un impianto fotovoltaico di dimensioni molto maggiori rispetto a quelle disponibili su un’auto. Questa constatazione, però, è tanto elementare quanto fuorviante: le statistiche mostrano come una larga parte degli utenti usi l’auto in città e per non più di un’ora al giorno. In queste condizioni l’energia richiesta quotidianamente per la trazione è dell’ordine di 7-8 kWh, comparabile con l’energia prodotta da un modulo di 500 W (poco più di 3 m2 di superficie) in dieci ore di luce. Un veicolo ibrido solare, ottenibile installando dei pannelli fotovoltaici su una vettura ibrida elettrica (cioè dotata di un motore elettrico oltre al tradizionale motore a combustione interna) rappresenterebbe una valida soluzione per un utilizzo casa-lavoro in ambito urbano, ma avrebbe anche l’autonomia per poter compiere percorsi autostradali e per potersi muovere quando non c’è il sole. Per poter massimizzare i benefici di queste tecnologie, non basta aggiungere dei pannelli solari ad un veicolo ibrido esistente: è necessaria una sostanziale riprogettazione dell\'intero sistema veicolo-propulsore. Il prototipo sviluppato ha una struttura ibrido-serie, batterie al piombo-gel e pannelli fotovoltaici multi cristallini, di normale produzione. Ha già dimostrato di funzionare, anche su lunghi percorsi, e di poter permettere risparmi energetici interessanti. Ma, quello che è più importante, ha mostrato i notevoli benefici ottenibili da un prototipo ottimizzato e progettato ad hoc e munito di opportune strategie di controllo, temi sui quali il gruppo di progetto ha presentato numerosi articoli scientifici a congressi e riviste internazionali. Le simulazioni, effettuate su uno scenario del 2006 (quando il petrolio costava la metà rispetto a oggi), indicavano come il recupero dell’investimento addizionale si ottenesse in 7/8 anni, ma in uno scenario abbastanza realistico a breve/medio termine di aumento del costo del combustibile, riduzione del costo dei pannelli e/o introduzione di incentivi, l’investimento potrà ripagarsi in 2/3 anni. Ed i benefici energetici ed economici possono ulteriormente migliorare considerando la possibilità di utilizzare il veicolo anche da fermo (plug-in hybrid) per riversare in rete il surplus di energia elettrica generata dai moduli fv o per utilizzare il sistema moto-generatore come cogeneratore, producendo energia elettrica e acqua calda per la propria utenza domestica.

Giugno 2007

Il prototipo di veicolo ibrido solare, nelle sue prime sperimentazioni su strada, ha dimostrato di poter funzionare secondo i principi ipotizzati e di avere una sufficiente affidabilità, che gli ha consentito di partecipare alla Ecotarga, versione ecologica della Targa Florio 2007, svoltasi su un circuito stradale di circa 170 KM, da Palermo a Pergusa (Enna), e sul circuito di Pergusa. Il prototipo, in tale occasione, ha ottenuto il 6’ posto nella gara di regolarità, certificata dalla FIA. I test sperimentali hanno mostrato come i pannelli fotovoltaici, controllati secondo tecniche del tipo MPPT sviluppate secondo ricerche condotte dal gruppo di progetto e presentate a diversi congressi scientifici, siano in grado di massimizzare l’energia captata, realizzando il massimo rendimento al variare delle condizioni di soleggiamento. Il prototipo ha dimostrato di potersi muovere sia in modalità completamente elettrica, e quindi con un impatto ambientale nullo, almeno localmente, che in modalità ibrida, con il generatore elettrico, mosso dal motore a combustione interna, che a sua volta alimenta le batteria e/o il motore elettrico di trazione. I risparmi di combustibile realizzati, rispetto ad un veicolo tradizionale, sono stati quantificati in percentuali variabili tra il 5% ed il 20%, in funzione delle condizioni di utilizzo. Il prototipo ha inoltre consentito di validare i calcoli previsionali effettuati da un modello matematico sviluppato dal gruppo di progetto, e presentato in numerosi congressi scientifici. Questo modello previsionale, così validato, ha mostrato come un veicolo ibrido solare con struttura serie riprogettato ad hoc e costruito assemblando componenti più avanzati rispetto a quelli disponibili nella prima fase di costruzione del prototipo, possa raggiungere risparmi di combustibile e di CO2 fino al 50% rispetto ad un veicolo tradizionale di pari rapporto peso-potenza, per un utilizzo in ambito urbano (ciclo europeo ECE) e per un utilizzo di 1-2 ore al giorno. E’ inoltre in corso di sviluppo un prototipo di tettuccio solare mobile, progettato per orientarsi automaticamente in direzione del sole durante le fasi di parcheggio. Si è calcolato che un sistema così articolato può consentire un incremento fino al 30% dell’energia captabile durante le fasi di parcheggio, nelle quali viene captata la maggior parte dell’energia solare utilizzata. I lavori scientifici che riportano i risultati raggiunti sono reperibili al sito http://publicationslist.org/grizzo

Altri benefici ambientali

Minor consumo energie non rinnovabili

Diminuzione scarichi inquinanti

Riduzione rifiuti prodotti

Ricorso energie rinnovabili

Minor consumo materie prime

Ricorso a risorse locali

Miglior uso infrastrutture esistenti

Minor ricorso a trasporto e logistica

Il progetto, che ha portato allo sviluppo di un prototipo funzionante di un innovativo veicolo ibrido ad energia solare, ha avuto un impatto molto significativo sull’opinione pubblica. Tale considerazione è supportata dall’interesse manifestato verso il progetto ed i suoi prodotti nel corso dei numerosi eventi di presentazione e di disseminazione programmati, e più in generale dall’elevatissimo numero di utenti che ha visitato il sito WEB www.dimec.unisa.it/Leonardo (oltre 70000), anche grazie ad una efficace strategia di comunicazione basata su un uso professionale di Newsletter in italiano ed inglese e sull’uso frequente e sistematico dei media (giornali, TV, web). L’interesse è inoltre testimoniato dalle risposte fornite da un campione di utilizzatori al survey effettuato attraverso i moduli on-line disponibili sul sito. L’attualità della proposta e delle tematiche legate alla mobilità sostenibile è anche commisurato al fatto che, nel tempo intercorrente dalla proposta del progetto alla sua realizzazione finale, il prezzo del petrolio si è più che raddoppiato, con conseguenze estremamente rilevanti e potenzialmente drammatiche sull’economia mondiale e sulla percezione del problema energetico/ambientale da parte dell’opinione pubblica. Nel contempo, il settore dei veicoli ibridi è notevolmente cresciuto di importanza, passando da un mercato di nicchia, quale quello occupato alcuni anni fa, all’attuale situazione in cui rappresenta una frazione significativa delle nuove vendite di veicoli a livello mondiale, con un trend in forte crescita. Tale dinamica sta interessando più in generale tutti i veicoli a basso impatto ambientale. E’ quindi evidente l’importanza in termini educativi e di formazione culturale e professionale svolta da questo progetto nel settore della mobilità sostenibile. E’ stato inoltre presentato alla UE la proposta per un progetto nell’ambito del programma Life Long Learning, (Multilateral Projects Transfer of Innovation) finalizzato alla ulteriore valorizzazione dei risultati raggiunti ed all’ampliamento degli obiettivi di questo progetto, che prevede ulteriori miglioramenti da apportare al prototipo (adozione di batterie al litio, di pannelli solari ad elevato rendimento, uso di un tettuccio mobile per ottimizzare l’energia raccolta in fase di parcheggio, ed altre innovazioni) e la effettuazione di un tour dimostrativo in Europa.

L\'idea progettuale è stata finora condotta nell\'ambito di un progetto europeo Leonardo da Vinci (Energy Conversion Systems and Their Environmental Impact), terminato a settembre 2007, e di un progetto ministeriale PRIN (Integrazione di sistemi fotovoltaici in autoveicoli convenzionali ed ibridi) coordinato dal prof.Rizzo, tuttora in corso; è stato inoltre presentato un nuovo progetto alla UE nell’ambito del programma Life Long Learning. La partnership comprende, complessivamente, scuole (Istituto Alfano I di Salerno), università di 5 paesi europei (Università di Salerno, Catania e L’Aquila, Italia; Université de Mulhouse, Francia; Budapest University of Technology and Economics - Dept.of Control and Transport Automation, Ungheria; Istanbul Technical University, Turchia; University of Galati, Romania), aziende (Elettrosannio ed Auto-Consulting, operanti nei settori Fotovoltaico ed Automotive), enti di trasferimento tecnologico (Parco Scientifico e Tecnologico di Salerno), enti locali (Comune di Salerno, Provincia di Salerno) e territoriali (Salerno Energia), e di una rete europea (Energie-cité). I progetti hanno inoltre visto la sponsorizzazione dell\'Automobile Club Salerno e di importanti aziende, quali CRF, Lombardini, e di piccole e medie aziende locali quali CIMEP e ARTS. Il progetto ha avuto inoltre un significativo impatto sull’opinione pubblica grazie a numerosi pubblicazioni di tipo divulgativo, interviste, video ed un’ampia visibilità sul web.

Oltre allo sviluppo del prototipo di veicolo ibrido solare, è stata portata avanti una sistematica politica di comunicazione, per sensibilizzare gli operatori e l’opinione pubblica attorno alle tematiche della mobilità sostenibile. Si elencano le principali attività svolte: Divulgazione del progetto attraverso pubblicazione di oltre 20 articoli divulgativi e di numerose interviste su giornali e televisione. www.dimec.unisa.it/leonardo_new/it/review.php, www.dimec.unisa.it/leonardo_new/it/video.php Implementazione e pubblicazione dei moduli didattici sul sito web multilingua (in Italiano, Inglese, Francese, Tedesco, Turco, Romeno, Ungherese, Spagnolo). Invio di Newsletter informative in italiano ed inglese ad una platea di oltre 6000 utenti (www.ymlp.com/pubarchive.php?HSV). Galleria fotografica su web, con la documentazione delle fasi del progetto (www.dimec.unisa.it/leonardo_new/it/photo) Sviluppo e promozione del sito Web, con oltre 70000 contatti: Allestimento di stand e dei relativi materiali (totem in italiano ed inglese, brochures, manifesti). Produzione di un CD didattico da parte dei docenti e degli studenti dell’Istituto Alfano I, sui temi dell’energia rinnovabile e della mobilità sostenibile. Produzione di un DVD con video ed interviste sulle tematiche del progetto. Partecipazione a seminari formativi (Università di Salerno, Université de Mulhouse, Istituto Alfano I, Istituto Galilei, Comune di Salerno) ed a congressi, manifestazioni e fiere dedicate alla formazione ed alle energie alternative: Expo-Scuola, Baronissi (SA); EnergyMed, Napoli; Terrafutura, Firenze; RinEnergy, Salerno; Primo Rally Solare, Senigallia (AN); Ecotarga-Green Prix, Palermo; Ecomondo/KeyEnergy, Rimini. Realizzazione di una rassegna stampa, disponibile sul sito web, che raccoglie tutte le pubblicazioni e gli articoli connessi al progetto ed alle tematiche da esso affrontate. Partecipazione a congressi scientifici con la presentazione di articoli sui veicoli ibridi solari: AVEC06 – Taiwan, AUTOCOM05 – Istanbul, ATI/SAE Perugia, Istituto Motori CNR Napoli; AAC07 – Monterey Bay, California; IV07, Istanbul; IFAC08, Seoul, Korea (www.dimec.unisa.it/leonardo_new/it/review.php) Organizzazione di congressi tematici sui veicoli ibridi e solari: www.dimec.unisa.it/whsv