(In)sostenibile leggerezza del silicio
progetto Dac, aerei elettrici più vicini

di Cristian Fuschetto

Il suo chiodo fisso è perdere peso. Il contesto è quello aeronautico e non dietetico, ma è pur sempre una questione di “linea”. Prima di vedere un aereo di linea completamente elettrico bisognerà infatti sottoporre sistemi propulsivi e tutto il necessario a una radicale cura dimagrante. Una cosa del genere sta riuscendo al mercato automobilistico grazie a tecnologie in grado di potenziare motori sempre più leggeri, tanto che dalla Toyota alla Tesla non si contano più gli addii al vecchio sistema a combustione. La Volvo, tanto per dire, ha annunciato che comincerà a produrre solo auto elettrificate già dal 2019, anno in cui il gruppo Fca metterà la spina persino alla Maserati.

Parigi-Londra a «batterie», la scommessa della startup americana
Ma il panorama resta lo stesso se da terra spostiamo lo sguardo al cielo? Pare di no. E ciò per un dettaglio abbastanza semplice, c’è il fatto che prima di mettersi in crociera gli aerei debbano decollare, il che richiede una potenza che mal si addice a un motore “smilzo”. In verità, tra lo stupore un po’ scettico e un po’ assuefatto alle imprese impossibili delle solite startup americane, la Wright Electric pensa di riuscirci in dieci anni consegnando alla storia il primo volo Parigi-Londra alimentato esclusivamente a batterie. Per molti un’utopia, per altri un’impresa alla portata visto che nel luglio un quadrimotore molto sui generis, in pratica una puma con un’estensione alare di 79 metri, il Solar Impulse, è già riuscito fare il giro del mondo senza usare una sola goccia di benzina.   

Super silicio per un'areonatica verde: la ricerca campana
In ogni caso, al netto di magniloquenti previsioni più o meno azzeccate, chi oggi sta lavorando su quei piccoli dettagli che potranno condurre all’agognato “All Electirc Aircraft” è il Distretto Aerospaziale della Campania con un progetto che punta a sviluppare sistemi elettronici basati su tecnologia “SiC”, ovvero su carburo di silicio (SiC), una sorta di “super silicio” che consente il funzionamento di apparecchiature elettroniche a temperature di esercizio e tensioni elettriche superiori rispetto al silicio tradizionale. «Ciò permetterà di potenziare le perfomance e al tempo stesso ridurre peso e volume di ciascun componente elettronico degli aerei», spiega Michelangelo Giuliani del Consorzio Caltec, tra le anime del progetto Wide band gap Innovative SiCforAdvanced Power” (WInSiC4AP). Guidato dal Distretto Tecnologico Sicilia Micro e Nano Sistemi Scarl, “WInSiC4AP” vale 32 milioni di euro cofinanziati dalla Commissione Europea attraverso l’Ecsel Joint Undertaking e coinvolge centri di ricerca e imprese di Italia, Francia, Germania, Repubblica Ceca e Austria. Tra i partner sono presenti ST Microelectronics, NexterElectronics, Zodiac Aero Electric, Commissariat a l’EnergieAtomique et auxEnergiesAlternatives, Enel, Cnr e numerose università (Catania, Messina, Hannover, Tours).

Il progetto ha l’obiettivo primario di sviluppare componentistica SiC e Dac è stato chiamato per curare l’applicazione in ambito aerospaziale a testimonianza del significativo posizionamento nel contesto nazionale e internazionale, sia nello specifico settore dei sistemi “unmanned” (velivoli senza uomo a bordo) nel quale Pmi e centri di ricerca sono da tempo attivi nello sviluppo di soluzioni innovative. Nel giugno 2016 la Nasa, per esempio, ha scelto il velivolo Tecnam 2006T prodotto in Campania per lo sviluppo del prototipo di aereo a propulsione elettrica Maxwell X-57. Caltec è una delle piccole imprese campane che si stanno particolarmente distinguendo in tal senso. «Il compito che il Dac dovrà svolgere all’interno di questa nutrita compagine - chiarisce Gennaro Russo, responsabile dell’attività del Distretto aerospaziale – è realizzare e testare iprototipi-dimostratoridi due componenti importanti del sistema di controllo della potenza per motori elettrici delle future macchine volanti: un’Interfaccia LiPo, praticamente un caricabatteria litio-polimero, e un Inverter/controller».

Sistemi più leggeri per motori più potenti
«Con la tecnologia SiC – continua Giuliani –  e con il design delle eliche, a parità di spinta, il sistema propulsivo avrà una riduzione di peso del 30% rispetto alla configurazione di base, a totale beneficio della quantità di carico pagante imbarcabile oppure dell’autonomia di volo dell’Uav». Le migliori performance sono garantite dal carburo di silicio che consente il funzionamento a circa 400 Ampere di corrente e a 100 Volt di tensione. 

Siamo tuttavia ancora all’inizio del percorso per lo sviluppo di un aereo di linea “tutto elettrico” poiché superata una certa dimensione la massa delle batterie diventa così grande da rendere il volo impossibile. E infatti gli unici aeroplani elettrici in circolazione oggi sono aeromodelli, o poco più, che non superano pochi metri di dimensione. Non a caso i sistemi che saranno sviluppati dal Dac verranno utilizzati su un Uav (guai a chiamarli "droni" al cospetto di un ingegnere aeronautico), ovvero su modelli senza pilota oggi utilizzati in ambito militare e di protezione civile. «Tenuto conto dei limiti di potenza imbarcabili su un oggetto volante – conclude  Giuliani – l’obiettivo primario è rivolto alla miniaturizzazione e all’aumento delle performance dei due componenti, con un impatto diretto sulla riduzione di peso e sull’aumento dell’autonomia di volo dell’Uav». 

Per vedere all’opera i sistemi propulsivi basati su “super-silicio” bisognerà aspettare tre anni e, come detto, verranno montati su piccoli macchine volanti e non su aerei veri e propri. Il paragone con la sfida della Wright Electric, mandare in volo un aereo di linea entro il 2027, denuncia probabilmente un difetto di ambizione. Eppure, detto tra noi, questa pare una scommessa più solida.

 
Martedì 8 Agosto 2017, 21:05 - Ultimo aggiornamento: 08-08-2017 21:05
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