Articolo a cura di Andrea NEVI

Nell’ultimo decennio il recupero energetico su strada attraverso l’uso di speciali dossi e pedane è stato oggetto di molteplici studi. Abbiamo già parlato della situazione attuale a riguardo nel mondo e in Italia. Ma quali sono le modalità di harvesting che possono essere applicate ai dossi per imbrigliare l’energia dissipata dai veicoli in transito?

Le tipologie di recupero energetico

I diversi stati dell’arte reperibili mostrano ad oggi la compatibilità di quasi tutti i metodi di harvesting al dosso.

I modelli base annoverano le seguenti tecnologie:

  • Dosso ad harvesting idraulico: Il passaggio del veicolo sul dosso provoca l’abbassamento del pistone. Il conseguente efflusso d’acqua va ad alimentare una microturbina. L’acqua termina il ciclo in un bacino di riserva che rifornisce il sistema cilindro-pistone. La variante ad harvesting pneumatico vede un gas (tipicamente aria) invece di un fluido incomprimibile nel cilindro. Questa soluzione è meno preferibile poichè richiede la precompressione del gas e offre comunque rendimenti minori;
  • Dosso ad harvesting meccanico: L’abbassamento del dosso viene convertito in moto rotazionale di un generatore elettromagnetico attraverso una serie di aste e ingranaggi;
  • Dosso ad harvesting elettromagnetico lineare: Il passaggio del veicolo sul dosso causa il moto relativo di un magnete in un solenoide, generando corrente indotta che viene raccolta e stoccata. Il vantaggio del generatore lineare sul più classico rotazionale sta nella trasmissione più diretta, quindi con minori perdite, del moto;
  • Dosso ad harvesting piezoelettrico: Si sfruttano le proprietà piezoelettriche di lastre poste sotto al dosso, compresse dal passaggio del veicolo.
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Fonte immagine 2 P. Pascual-Muñoz et al. , “Energy harvesting from vehicular traffic over speed bumps: A review”, (2018)

Per ogni configurazione è previsto un sistema di ritorno alla posizione iniziale che può essere elastico o idraulico.

Un esempio di dossi stradali: il modello Lybra

Il modello Lybra della Underground Power è un esempio di dispositivo di harvesting su strada a funzionamento elettromagnetico lineare.

È possibile osservarne il funzionamento dal brevetto del 2011.

Le pedane sono incernierate in modo che il transito del veicolo causi l’abbassamento della prima e l‘innalzamento dell’ultima. Tale spostamento viene trasmesso a dei magneti “di attivazione” e “di contrasto”, che interagiscono con le barrette poste al centro del dispositivo, facendole scorrere alternativamente nei solenoidi. Ciò causa la variazione del flusso di campo magnetico e la conseguente corrente indotta che viene raccolta e stoccata.

Viene comunque indicato nel brevetto che tale disposizione può essere applicata ad altre forme di recupero energetico. Ad esempio, sostituendo alle sbarre e ai solenoidi dei sistemi cilindro-pistone per harvesting idraulico.

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patentscope.wipo.int

Uno sguardo al futuro

Le soluzioni implementabili ai modelli base per migliorare rendimento e output di potenza sono moltissime e tutte da esplorare. D’altro canto, va condotto uno studio approfondito sui parametri che influenzano le diverse forme di recupero. I modelli idraulico e meccanico sono più performanti e meno costosi, ma fortemente dipendenti dalla forma del dosso e dal peso del veicolo. Nei modelli piezoelettrico ed elettromagnetico il fattore predominante è invece la frequenza di vibrazione del device.

In ogni caso, la ricerca in questo settore ha ancora molto da offrire.