Auto elettriche ricaricate attraverso l’asfalto
I progetti, la fattibilità e le caratteristiche di questo sistema avveneristico
Esistono progetti di ricerca e sperimentazioni che puntano a sviluppare tecnologie per avere le auto elettriche ricaricate attraverso l’asfalto, mentre sono in movimento. Utilizzano, infatti, l’asfalto come vettore per il trasferimento di energia. Queste tecnologie rientrano nel concetto di ricarica dinamica wireless o ricarica elettrica induttiva su strada, e sono studiate in diversi paesi con l’obiettivo di superare alcune delle sfide principali dei veicoli elettrici, come l’autonomia limitata e i tempi di ricarica. Di seguito, analizziamo i progetti più avanzati, le difficoltà tecniche e le prospettive future.
Sommario
Come funziona la ricarica tramite asfalto
Questo metodo di ricarica dinamica si basa sull’idea di integrare nelle strade sistemi di bobine induttive o conduttori elettrificati che trasmettano energia alle auto elettriche in movimento. Il principio fondamentale è il trasferimento di energia senza fili attraverso campi elettromagnetici.
Questo avviene seguendo alcuni step:
- Bobine nell’asfalto: s’installa una rete di bobine nel manto stradale, che creano un campo magnetico quando sono alimentate da una corrente elettrica
- Ricevitori nei veicoli: le auto elettriche, dotate di un ricevitore posto sotto il veicolo, riescono a captare l’energia trasferita e ricaricare la batteria o alimentare direttamente il motore
- Elettrificazione a tratti: non è necessario elettrificare tutte le strade basta farlo solo su tratti strategici, come autostrade o zone urbane ad alta densità di traffico
Il grande pregio di questo sistema è di consentire agli automobilisti di utilizzare auto elettriche senza doversi fermare per lunghi periodi alle stazioni di ricarica.
Progetti di ricerca e sperimentazioni in corso
Molti laboratori stanno sperimentando questa modalità di trasmissione della corrente elettrica attraverso il manto stradale, così alimentare le batterie dei veicoli a corrente continua verso le auto in movimento. Il tutto senza l’ausilio di fili, in modalità completamente wireless.
Al progetto Arena del Futuro sta lavorando in Italia, al Politecnico di Milano con vari partner come Stellantis, Iveco, ABB per testare la tecnologia Dynamic Wireless Power Transfer, su di un tratto di autostrada elettrificata lunga 1 km. L’idea è che una rete di bobine induttive installata sotto l’asfalto possa trasferire energia ai veicoli elettrici dotati di ricevitori. I test iniziali hanno dimostrato che la tecnologia è fattibile, con efficienze di ricarica molto elevate (oltre il 90%) anche a velocità autostradali.
Sono in corso sperimentazioni anche in Israele, Germania e Svezia collegate al progetto Electreon, che usa una un sistema di ricarica induttiva installato sotto il manto stradale. I test principali sono stati condotti su un tratto di strada a Gotland, in Svezia e l’idea è di alimentare autobus e taxi elettrici in movimento. Al momento il sistema è operativo solo su tratte brevi e sta dimostrando la fattibilità tecnica. L’obiettivo è estenderlo a strade urbane e interurbane.
Sempre in Svezia è in fase iniziale il progetto Smartroad Gotland che vede la costruzione di una strada elettrificata di 1,6 km per alimentare camion e autobus elettrici sull’isola di Gotland.
Anche negli USA e nel Regno Unito ci sono diversi progetti. Negli USA ci sta lavorando un team promosso dall’Università di Stanford. Mentre in Giappone, all’Università di Toyohashi, è in corso il progetto Electric Vehicle on Electrified Roadway per approfondire le potenzialità di ricarica attraverso il contatto tra l’asfalto e gli pneumatici delle vetture ad alimentazione elettrica.
Prende spunto dalla tecnologia utilizzata da oltre un secolo in molte reti tramviarie e metropolitane alimentate elettricamente direttamente da tensione sui binari ma in questo caso andando a sfruttare il principio della trasmissione di energia in modalità wireless.
Nel caso delle auto elettriche la funzione dei binari verrebbe assolta direttamente dal rivestimento stradale, anzi più correttamente da un substrato conduttore situato sotto l’asfalto da cui l’energia viene trasferita in modalità wireless, mediante induzione elettromagnetica, ad una sorta di “cintura” metallica anch’essa conduttrice situata all’interno delle gomme delle auto da cui poi parte una “mini rete elettrica” che la trasmette al gruppo di ricarica del motore elettrico attraverso gli assi delle ruote.
La corrente standard ha però una frequenza di 50-60Hz e non riesce a passare wireless attraverso la gomma del pneumatico, per cui il progetto per funzionare prevede un frequenze molto superiori, valori che però rileviamo possano essere estremamente dannosi per l’esposizione dell’uomo, quindi un problema da affrontare molto bene.
L’esperimento è stato per ora dimostrato, e con successo, in occasione del recente Wireless Technology Park ospitato a Yokohama, dove si è potuto accendere una lampadina da 100 watt, anche se per essere realmente fattibile, dovrebbe essere 100 volte più potente. Certo, le procedure devono ancora essere perfezionate sopratutto a nostro avviso sul tema dell’energia elettrica ad altissima frequenza ma il gruppo di studio ha già raggiunto traguardi significativi, contenendo la dispersione di energia al di sotto del 20%.
Principali difficoltà e sfide tecniche della ricarica attraverso l’asfalto
Nonostante i progressi, ci sono sfide significative che devono essere superate prima che queste tecnologie possano essere applicate su larga scala.
Prima tra tutti:
- Costi elevati. L’installazione di bobine induttive o conduttori sotto l’asfalto richiede investimenti significativi, sia per la costruzione che per la manutenzione delle infrastrutture. L’elettrificazione di tratti stradali lunghi (ad esempio, autostrade) comporta costi proibitivi, almeno con le tecnologie attuali.
- Adattamento dei veicoli. Gli attuali veicoli elettrici non sono dotati di ricevitori per la ricarica induttiva. Sarebbe necessario sviluppare e standardizzare nuovi componenti, aumentando i costi per i produttori e i consumatori. I sistemi dovrebbero essere compatibili con veicoli di diverse marche e modelli, il che richiede una collaborazione internazionale.
- Efficienza energetica. Anche se la ricarica induttiva è promettente, parte dell’energia viene persa durante il trasferimento. Ridurre queste perdite è essenziale per rendere il sistema sostenibile. L’efficienza dipende dalla velocità del veicolo e dalla distanza tra il ricevitore e le bobine, il che rende complesso garantire una ricarica costante in tutte le condizioni.
- Impatti ambientali e infrastrutturali. L’installazione delle bobine richiede lavori significativi sulle strade, con un impatto temporaneo sull’ambiente e sul traffico. La manutenzione delle strade elettrificate potrebbe essere più complessa e costosa rispetto a quella delle strade tradizionali.
- Sicurezza e interferenze. È necessario garantire che i campi elettromagnetici generati dalle bobine non abbiano effetti negativi sulla salute umana o sugli altri dispositivi elettronici. La tecnologia deve essere robusta per resistere a condizioni meteorologiche avverse e all’usura del traffico.
Sarà possibile realizzare la ricarica attraverso l’asfalto nella realtà?
Questa tecnologia si è dimostrata promettente, ma la sua implementazione su larga scala richiederà tempo e ulteriori innovazioni, perché al momento è limitata dagli enormi costi di sviluppo.
Vantaggi della ricarica wireless di auto elettriche
La ricarica wireless di mezzi in movimento attraverso l’asfalto è un progetto audace che però ha diversi aspetti vantaggiosi se si riuscissero a superare i vincoli tecnici e di costo che ne frenano l’applicazione nella realtà.
Le auto elettriche potrebbero viaggiare su lunghe distanze senza preoccuparsi di stazioni di ricarica, eliminando il problema dell’ansia da ricarica tipico di chi possiede un mezzo solo elettrico.
Non solo, sarebbe finalmente possibile ridurre lo spazio occupato dalle grandi batterie nei veicoli elettrici, abbassandone i costi di produzione.
Si tratta di una tecnologia ideale anche per i grandi mezzi come autobus e camion elettrici, che richiedono batterie molto grandi.
Rischi e limiti della tecnologia di ricarica wireless di auto elettriche
Questa tecnologia non è esente da rischi e presenta grandi limiti al momento-
Il primo è il costo, che è elevatissimo, ma non è da meno il problema delle complessità tecniche potrebbero limitare l’adozione alle aree urbane o ad alcune autostrade strategiche.
La transizione richiederebbe una collaborazione globale tra governi, aziende e produttori di veicoli per standardizzare le tecnologie e ridurre i costi. Cosa al momento impossibile.
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Ultimo aggiornamento il 4 Dicembre 2024 da Rossella Vignoli
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