La NASA e lo sviluppo di aerei commerciali ad alimentazione ibrida
L’utilizzo di sistemi ibridi è già attuato nel settore ferroviario: laddove non siano presenti linee elettrificate si può per esempio far ricorso a motrici diesel-elettriche. Il vantaggio principale rispetto al diesel puro consiste in motori strutturalmente più semplici ed efficienti, con la possibilità inoltre di caricare passeggeri anche sulla locomotiva stessa.
In campo aeronautico, ci sono naturalmente ulteriori problematiche da considerare per cui non siamo allo stesso livello di sviluppo e diffusione di una tecnologia analoga.
Ma un organismo autorevole e competente come la NASA si mostra ottimista già sul medio termine.
L’ente è all’opera sul progetto Electrified Aircraft Propulsion (EAP), il cui fine è lo sviluppo di tecnologia adeguata alla diffusione di velivoli commerciali ibridi di grandi dimensioni, a fronte di aeromobili di dimensioni ridotte (a due posti o droni) attualmente già operativi grazie a sistemi 100% elettrici.
La NASA è al lavoro con diversi partner in diversi settori, dai treni alle centrali elettriche
L’utilizzo di generatori di elettricità abbinato a motori e sistemi elettrici a bordo di un aereo presenta diversi vantaggi: la più ampia flessibilità nel design consente la progettazione di velivoli più efficienti dal fondamentale punto di vista aerodinamico, il che implica una riduzione dell’energia richiesta per compiere il volo con conseguente riduzione dei costi.
La maggiore efficienza deve tuttavia essere tale da controbilanciare il peso maggiore dovuto alla presenza di batterie e impianti elettrici aggiuntivi.
Jim Heidmann del Glenn Research Center (Cleveland) della NASA indica in 45 megawatt l’energia necessaria per l’operatività di un grande velivolo commerciale. L’ente aerospaziale sta sviluppando sistemi in grado di fornire 2,4 megawatt tramite elettricità, riducendo il carburante consumato in modo significativo.
Si tratta di energia sufficiente ad alimentare una piccola città e diventa fondamentale la presenza di dispositivi di sicurezza in grado di bloccare questo enorme flusso in microsecondi in caso di necessità come un sovraccarico, nonché tanto resistenti da reggere una simile potenza. Ma devono anche essere molto più leggeri di qualsiasi dispositivo analogo attualmente in uso.
Servono materiali di nuova concezione, come la lega magnetizzabile cui la NASA ha dimostrato di poter dare la forma di un sottile nastro lungo un chilometro e mezzo per cinque millimetri di larghezza. Un simile materiale può essere utilizzato nella realizzazione di motori, sensori e trasformatori.
Il traffico aereo è responsabile di circa il 5% dell’inquinamento da CO2, ma si prevede un raddoppio dei passeggeri nei prossimi anni
Grazie allo sviluppo di centrali e generatori di energia elettrica progettati dalla NASA combinati con componenti di nuova concezione potremmo avere aeroporti più silenziosi e aria più pulita entro i prossimi 15 anni, mantenendo velocità e sicurezza degli spostamenti aerei.
Heidmann ritiene che, in base alla tecnologia di cui disponiamo, i tre aspetti fondamentali, ambiente, efficienza dei velivoli e costi daranno una notevole spinta verso l’elettrificazione, proponendo aerei meno inquinanti sia dal punto di vista atmosferico che acustico.
La via verso grossi aerei elettrici è ancora lunga, serviranno probabilmente batterie come quelle a litio-ossigeno attualmente in fase di studio, ma sono diverse le aziende impegnate sul campo dell’ibrido, come Airbus che in collaborazione con Rolls-Royce e Siemens sta lavorando a un aereo in grado di trasportare 100 passeggeri, che potrebbe vedere la luce entro il 2030.
