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Ricarica induttiva dinamica: possibile driver per la diffusione della mobilità elettrica in autostrada
Sistemi di ricarica invisibili, installati sotto la pavimentazione stradale, potrebbero ovviare alla scarsa autonomia dei veicoli elettrici, agevolando così la diffusione della mobilità elettrica sulle lunghe percorrenze.
I veicoli elettrici promettono di essere la soluzione a una delle principali criticità della nostra epoca: le emissioni di gas climalteranti. Ricerca scientifica e industria sono all’opera per implementare nuove tecnologie in grado di rendere i veicoli elettrici a batteria (Battery Electric Vehicles, BEVs) accessibili e funzionali quanto i mezzi di trasporto tradizionali. Tuttavia, la scarsa autonomia dei veicoli e il tempo impiegato per effettuare una ricarica – di gran lunga superiore rispetto a quello necessario per il rifornimento tradizionale – sono ostacoli che si frappongono alla transizione all’elettrico.
In questo ambito, Movyon sta investendo in ricerca e sviluppo su una soluzione molto promettente, l’approccio “charge-while-driving” (“ricarica-mentre-guidi”), basata sulla tecnologia induttiva wireless. Un veicolo opportunamente equipaggiato può ricevere energia per caricare la batteria mentre transita su un’apposita corsia di ricarica, come schematizzato in Figura 1.
L’architettura elettrica dell’infrastruttura
L’architettura hardware del sistema di ricarica induttiva dinamica (Dynamic Wireless Power Transfer, DWPT) presa in considerazione è rappresentata in Figura 2.
Generalmente, ogni tratta di ricarica ha una lunghezza pari a 1 km ed è servita da un sistema elettrico dedicato. La dimensione delle singole bobine e la loro distanza reciproca sono calibrate per permettere un accoppiamento veicolo/infrastruttura ininterrotto lungo l’intero chilometro considerato.
L’ architettura elettrica è progettata per fornire a ciascun veicolo in transito l’energia necessaria a compensare quasi completamente il fabbisogno energetico legato alla trazione. Di conseguenza, ogni veicolo elettrico può viaggiare limitando il consumo dell’energia della batteria quando percorre una tratta dotata di tecnologia DWPT.
L’architettura elettrica del veicolo
Lato veicolo, l’architettura elettrica presente è semplice (Figura 3). È sufficiente installare una o più bobine riceventi sotto il veicolo, così da permettere l’accoppiamento elettromagnetico con le bobine di trasmissione, situate al di sotto della pavimentazione stradale. A valle del sistema ricevente vengono poi inseriti filtri e convertitori elettronici, per consentire la corretta connessione elettrica con il carico, rappresentato dalla batteria del veicolo.
Possibili scenari: un caso studio sulla A1
Quando si tratta di infrastrutture complesse – come quella per la ricarica induttiva dinamica – la pianificazione è cruciale. In questa direzione, Movyon ha sviluppato un Decision Support System (DSS) in grado di determinare, per ogni autostrada, la quantità e l’estensione degli impianti di DWPT. Il DSS sfrutta dati reali sul traffico e permette di simulare diversi scenari. Sulla principale autostrada italiana, la A1, ipotizzando una penetrazione di veicoli full electric pari al 100%, la configurazione ottimale dell’infrastruttura permetterebbe al 57% dei veicoli di completare il proprio viaggio senza la necessità di fermarsi a ricaricare in area di servizio, ovvero sfruttando esclusivamente l’infrastruttura di ricarica dinamica. Questo scenario richiederebbe 138 impianti, per una lunghezza totale di circa 437 km per carreggiata, e comporterebbe una domanda energetica totale stimata intorno a 1.9 GWh al giorno, un fabbisogno davvero significativo. I risultati del caso studio hanno fatto emergere la grande complessità tecnica di un’infrastruttura DWPT progettata per sostenere un parco circolante autostradale 100% elettrico.
Grazie al DSS, è stato possibile dimostrare che il DWPT rappresenta un’opportunità strategica per affiancare la ricarica conduttiva stazionaria. Di fatto, contribuisce in modo determinante a soddisfare le future esigenze energetiche dei veicoli. Un approccio integrato tra diverse soluzioni di ricarica in futuro permetterà di massimizzare l’efficienza e la continuità del servizio, offrendo maggiore flessibilità e resilienza all’intero sistema.
I vantaggi della ricarica in movimento
La ricarica dinamica senza fili può agevolare una sempre maggiore adozione di veicoli elettrici. Tra i suoi principali vantaggi c’è la riduzione delle soste necessarie per la ricarica, con la conseguente riduzione del tempo totale di viaggio, che diventa così equiparabile a quello dei viaggi effettuati con veicoli tradizionali dotati di motore endotermico. La consapevolezza di avere un supporto energetico diffuso sulla rete autostradale potrebbe inoltre diminuire la cosiddetta range anxiety, ovvero la paura che il veicolo non abbia abbastanza carica per giungere a destinazione. Installando impianti di DWPT, il gestore dell’infrastruttura autostradale può dunque farsi promotore della transizione verso la mobilità elettrica, innescando un sempre maggiore circolo virtuoso di domanda e offerta.
Gli ostacoli alla diffusione della tecnologia
Nella sua realizzazione, il sistema, tuttavia, presenta alcune difficoltà. Il costo di investimento, prima di tutto. I principali player a livello mondiale attestano il costo di una infrastruttura di ricarica DWPT sopra i 2 milioni di € al km.
Oggi, inoltre, non esistono pratiche standardizzate relative all’integrazione delle bobine trasmittenti con la pavimentazione stradale e alle procedure di manutenzione. Su questo fronte, Movyon sta lavorando allo sviluppo di un sistema innovativo, con l’obiettivo di rendere più semplice e veloce l’installazione e di far sì che la nuova infrastruttura sia integrabile con le normali operazioni di manutenzione.
L’importanza della pianificazione e della progettazione integrata
Movyon sta affrontando la sfida della ricarica induttiva dinamica con un approccio integrato, sviluppando strumenti software capaci di pianificare un’efficace realizzazione ed estensione dell’infrastruttura di ricarica lungo l’intera rete autostradale. Parallelamente, sta elaborando soluzioni tecnologiche innovative, destinate a integrare il sistema di ricarica nella pavimentazione esistente, riducendo così al minimo l’impatto sulle normali attività di manutenzione stradale.
Valerio Apicella
Ricerca & Sviluppo
Collaboriamo con startup, centri di ricerca e università, in Italia e all’estero, per sviluppare soluzioni che migliorano i processi operativi e introducono nuove funzionalità, rendendo la mobilità più efficiente, sicura e sostenibile. Come polo tecnologico del Gruppo Autostrade per l’Italia, investiamo in ricerca e sviluppo con un approccio flessibile, trasformando le tecnologie emergenti in applicazioni concrete per infrastrutture stradali e urbane.