Arena del Futuro: come funziona la ricarica wireless su strada

Ricaricare un veicolo elettrico senza collegare un cavo, anche mentre sta viaggiando, è l’obiettivo dell’Arena del Futuro realizzata da Brebemi lungo la A35. Il circuito sperimentale utilizza bobine interrate per trasferire energia a ricevitori installati sotto i veicoli. La tecnologia è stata provata sia in modalità dinamica, con una Fiat 500e e altri mezzi in movimento, sia in modalità statica su apposite aree di sosta.

Bobine sotto l’asfalto e ricevitori sui veicoli

Il principio è quello della ricarica a induzione già impiegata per dispositivi elettronici, ma applicato a potenze e dimensioni molto superiori. Sotto la pista sono disposte in continuità bobine lunghe circa 1,2 metri. Quando il ricevitore montato sul veicolo viene riconosciuto, la bobina corrispondente si attiva e avvia il trasferimento di energia in corrente alternata alla frequenza di 86 kHz.

Nella configurazione sperimentata, ogni bobina può trasferire 30 kW. La Fiat 500e impiegata nei test dispone di un ricevitore, mentre l’Iveco e-Daily ne utilizza due e può quindi ricevere 60 kW. È stato provato anche un autobus Iveco con tre ricevitori. La modularità consente di adeguare la potenza alle necessità di automobili, furgoni, autobus e camion aumentando il numero delle piastre installate sotto il mezzo.

Il sistema riconosce il singolo ricevitore e verifica che sia associato e autorizzato. In assenza di questa comunicazione la bobina non eroga energia. Durante la marcia, il computer anticipa l’attivazione della bobina successiva; se il ricevitore non viene nuovamente rilevato, la comunicazione e il trasferimento vengono interrotti. In base alla richiesta istantanea del veicolo, l’energia può alimentare la trazione oppure essere accumulata nella batteria.

Distribuzione in corrente continua e gestione modulare

Il circuito misura un chilometro ed è alimentato da una cabina con una potenza installata di 1 MW. La particolarità dell’infrastruttura riguarda la distribuzione: l’energia viene trasportata lungo la pista in corrente continua e convertita localmente per alimentare le bobine in alternata. Brebemi e il Politecnico di Milano hanno brevettato questa architettura, scelta per ridurre il numero dei cavi, contenere le perdite e rendere più sostenibili i costi di installazione e di esercizio sulle lunghe distanze.

Le unità di gestione servono sezioni di circa 100 metri, ma ciascuna bobina rimane indipendente. Un eventuale guasto interessa quindi soltanto un breve tratto, senza propagarsi agli elementi successivi. La parte interrata è separata dai computer e dall’elettronica di controllo collocati all’esterno: in questo modo il software e i sistemi di gestione possono essere aggiornati senza intervenire sull’asfalto.

La sperimentazione ha previsto una profondità di 5 centimetri per la ricarica statica e di 10 centimetri per quella dinamica. Quest’ultima soluzione colloca le bobine sotto gli strati normalmente interessati dagli interventi più frequenti sul manto stradale, con l’obiettivo di non coinvolgere l’impianto durante la manutenzione ordinaria. La cabina può inoltre lavorare con differenti tensioni: gli studi sono partiti da 600 V e l’impianto è predisposto per arrivare a 1.000 V, mentre i dimensionamenti si sono concentrati nell’intervallo tra 750 e 800 V.

ABB ha partecipato allo sviluppo degli interruttori statici utilizzati per proteggere le linee in corrente continua. In caso di necessità l’alimentazione può essere disconnessa in millisecondi. La cabina effettua la trasformazione dalla media alla bassa tensione e la successiva conversione dalla corrente alternata alla continua, con un’impostazione paragonata a quella impiegata per alimentare linee ferroviarie, tranviarie e filoviarie.

Efficienza e sicurezza nei test

L’efficienza misurata ha raggiunto il 92% nella ricarica statica e l’86% in quella dinamica. Il secondo valore è stato ottenuto con le bobine collocate a 10 centimetri di profondità. Il trasferimento in movimento non deve necessariamente riportare la batteria al livello iniziale: può invece ridurre il prelievo di energia durante il viaggio, estendere la distanza percorribile tra due soste e limitare lo stress legato alla ricerca di una colonnina.

La sicurezza elettromagnetica è stata verificata simulando la presenza di persone con dispositivi elettromedicali. I tecnici hanno utilizzato manichini riempiti con soluzione fisiologica ed equipaggiati con un elettrostimolatore, riproducendo la posizione del conducente, del passeggero e anche di una persona sdraiata vicino al veicolo in ricarica. Nei test non sono emerse interferenze con il dispositivo e i valori del campo elettromagnetico sono rimasti sotto i limiti prescritti dalla normativa.

Il campo si chiude tra la bobina interrata e il ricevitore, rimanendo sostanzialmente confinato nella sagoma del veicolo. Allontanandosi verso il profilo esterno, i valori rilevati tendono a diminuire. Anche il ricevitore e la struttura del mezzo contribuiscono alla schermatura per chi si trova nell’abitacolo.

Dalla ricarica in sosta alle corsie elettrificate

La stessa tecnologia può funzionare in modalità statica nei parcheggi oppure, con sistemi misti, durante brevi soste e passaggi a bassa velocità. Una possibile applicazione urbana riguarda i tratti più trafficati e le aree in prossimità dei semafori, dove il veicolo potrebbe recuperare energia mentre attende il verde. Le nuove soluzioni miste indicate durante la visita dovrebbero trasferire circa 20 kW, meno dell’impianto dinamico puro ma con una maggiore flessibilità d’impiego.

L’applicazione dinamica è già uscita dai soli circuiti sperimentali: sulla A10 vicino a Parigi è stata installata una corsia dotata di questo sistema e aperta al traffico. Per l’Italia, il passaggio ritenuto più semplice è partire dalla ricarica statica in uno spazio pubblico o semipubblico esterno all’Arena del Futuro, utilizzando un Iveco e-Daily induttivo targato e autorizzato a circolare. Sarebbe un primo passo operativo prima di affrontare investimenti più estesi sulle strade.

Una domanda per voi

La ricarica wireless statica può essere il passaggio più efficace per preparare la diffusione futura delle corsie elettrificate?

Nota sulla redazione

Questo articolo è stato generato con il supporto dell'intelligenza artificiale a partire dalla trascrizione del video originale, riorganizzandone i contenuti in forma editoriale. Le informazioni riportate derivano da quanto espresso nel video.