C'è elettricità nell'aria

L’impegno nella riduzione dell’impatto ambientale, profuso da oltre un decennio, è rinvigorito dal GreenDeal Europeo ed esemplificato nell’ultimo progetto di ibridizzazione del volo.

febbraio 2020

L’aviazione è un settore che pensa in anticipo, e questo non solo per il lungo ciclo di vita e la complessità di progettazione e sviluppo dei suoi prodotti: ma anche, e soprattutto, perché la sua esistenza influisce direttamente sulla società, sul trasporto delle persone e sull’aria dei cieli. Infatti, il tema della sostenibilità, e il suo clamore mondiale degli ultimi tempi, è centrale per il settore da oltre una decade, in particolare guardando al contesto europeo.

Sin dal suo insediamento, la Presidente della Commissione Europea Ursula von der Leyen dichiarò: “il Green Deal è la nuova strategia di crescita per l’Europa, voglio che il nostro continente diventi il primo continente climate-neutral entro il 2050… nessuno verrà lasciato indietro”. E il settore aeronautico europeo ha subito connesso la concretezza di quella dichiarazione, e il relativo obiettivo, a un nome: Horizon 2020.

Il più grande programma di ricerca e innovazione in Europa, con disponibilità di finanziamenti pari a circa 80 miliardi di euro in sette anni, è iniziato nel 2014 e ha attirato altri investimenti privati, oltre alle organizzazioni (industriali o scientifiche) che hanno operativamente risposto alle calls: ovvero, le numerose opportunità di crescita futura e progetti di progresso legati a ogni comparto economico e sociale in Europa. Gli obiettivi finali delle calls, perseguiti con reali programmi di lavoro, interessano l’intera società: nuove professioni, inquinamento zero, energie rinnovabili, alimentazione di qualità e trasporti più intelligenti.

An example of a distributed propulsion configuration for hybrid electric aircraft

Per l’aviazione, si è detto, l’impatto ambientale è una priorità da molto tempo, per l’esattezza da 12 anni. Nel febbraio del 2008, un forum a Brussels che raccolse oltre 500 attori del settore (tra istituzioni, aziende, università e centri di ricerca) lanciò la Clean Sky Joint Technology Initiative. Nell’anno in cui Horizon 2020 partì ufficialmente, dal salone dell’ILA di Berlino, 14 leader del settore firmarono la lettera di intenti con cui Clean Sky proseguiva all’interno del grande programma europeo, con la benedizione del Consiglio dell’Unione Europea e un budget iniziale di 4 miliardi di euro. 

Cifre immense, per un settore dal valore e dall’eccellenza tecnologica immensa: in Europa, l’industria aeronautica è in crescita e crea oggi più di mezzo milione di posti di lavoro, che diventano più di 8 milioni inseriti nell’indotto globale. La ricerca e sviluppo dell’aerospazio vede impegnati 600 attori di 24 paesi europei sotto l’egida di Clean Sky 2: attualmente hanno l’obiettivo di ridurre fino al 30% i gas serra e le emissioni acustiche, e dal 60% in su entro il 2050, quando voleranno gli aerei che si stanno progettando proprio oggi.

I progetti di Clean Sky 2 puntano a veri e propri dimostratori di tecnologie innovative e variano a seconda del segmento di riferimento (aerei a breve, medio o lungo raggio, elicotteri, strutture aeronautiche, aeroporti, ecc.). Avio Aero è partner di Clean Sky sin dall’inizio e partecipa a diversi gruppi di lavoro, al fianco di costruttori di velivoli e istituti di ricerca o tramite il network universitario, con la sua esperienza nella propulsione per aerei di ogni tipo ed elicotteri. 

Ma c’è di più, perché i risultati raggiunti dai team Avio Aero di New Technology Introduction (NTI) e Advanced Technology Operations (ATO) su certi progetti Clean Sky 2 - come ad esempio Maestro (per i motori turboelica con l’uso di processi produttivi e design in additive) o, ancora più calzante, IRON (per un velivolo regionale da 40-50 passeggeri a propulsione ibrida) - hanno favorito l’approdo diretto al programma Horizon 2020 (sempre aperto a ogni organizzazione capace di innovazione e ricerca). Nello specifico, tra la moltitudine di sfide sociali e tecnologiche per il futuro che compongono il grande programma europeo, in quella chiamata “ Smart, Green and Integrated Transport Challenge”.

The IMOTHEP official kick off last January in Bruxelles

Lo scorso mese di gennaio a Bruxelles, Avio Aero ha partecipato al lancio ufficiale del progetto IMOTHEP (Investigation and Maturation of Technologies for Hybrid Electric Propulsion): guidato dal centro di ricerca aerospaziale francese ONERA e sostenuto da un consorzio di 33 grandi aziende e istituzioni accademico-scientifiche continentali (Safran, MTU, ITP, GKN, CIRA, DLR, AIT, ILOT, Université de Lorraine, Politecnico di Bari, University of Nottingham, Bauhaus Luftfahrt, solo per citare alcuni nomi), il progetto ha l’ambizioso obiettivo di studiare la fattibilità concreta di un sistema propulsivo ibrido per velivoli dai jet privati fino ai piccoli aerei regionali a turboelica.

“È importante avere il giusto mix tra istituti di ricerca e industria” dice Philippe Novelli, Program Manager - Propulsione a Ambiente di ONERA e Coordinatore del progetto. “Infatti, come l’industria mette a disposizione la conoscenza pragmatica insieme alla visione di mercato e a reali specifiche di sistema, così la ricerca porta i suoi modelli e la capacità analitica, oltre a un approccio all’innovazione più libero.”

L’Ingegneria Avio Aero, in particolare i due team ATO e NTI, si concentrò sul progetto già un anno fa e individuò in Horizon 2020 una nuova opportunità – tra le molteplici vagliate ogni anno dall’ingegneria - per estendere il lavoro di ricerca e sviluppo sulla propulsione ibrido-elettrica avviato con IRON e per centrare così gli obiettivi entro il 2035.

Members of the Avio Aero ATO and NTI Engineering teams

Avio Aero è responsabile dell’integrazione di un sistema propulsivo ibrido in grado di trasformare l’energia termica generata da un motore tradizionale in energia elettrica 

In estrema sintesi, Avio Aero in IMOTHEP è responsabile dell’integrazione di un sistema propulsivo ibrido in grado di trasformare l’energia termica generata da un motore tradizionale in energia elettrica che, in una configurazione più o meno rivoluzionaria (ovvero aerei bimotore analoghi a quelli attuali o addirittura futuristici velivoli con propulsione diffusa in determinati punti dell’aerodinamica), fornisca all’aereo una spinta più pulita e più silenziosa. 

In parallelo, gli ingegneri di Avio Aero si devono anche occupare di controllare e gestire la generazione di energia sia elettrica che termica, a seconda della tipologia di velivolo, per ogni fase di volo così come per ogni esigenza energetica di bordo. Tutto questo, mantenendo una costante attenzione verso i requisiti ambientali ed esaltando i benefici della riduzione di consumi derivanti della generazione di energia elettrica.

IMOTHEP conta su un finanziamento di oltre 10 milioni di euro concesso dalla Commissione Europea e vedrà il suo completamento entro il 2023: solo in quel momento si potrà dire quali tecnologie sono concretamente applicabili per viaggiare su aerei con motori ibiridi. “L’ibridizzazione è una delle opzioni: il vero potenziale di questa tecnologia è ancora da scoprire, così come la migliore configurazione velivolo. I risultati supporteranno i processi decisionali dell’industria e la creazione di una roadmap per lo sviluppo tecnologico” aggiunge Novelli. 

Eventualmente, l’Unione Europea potrà investire su nuove architetture motore ibrido-elettriche ideali per aerei dal design avveniristico. A quel punto, sarà la regolamentazione a incidere sui costi operativi e sulla sostenibilità economica dell’ibridizzazione del volo, così tutti gli attori del mercato (OEM, costruttori di velivoli, aerolinee e operatori) potranno inaugurare una nuova era. Ma questo, è ancora un altro capitolo della storia.

First picture in the page is courtesy of ONERA/Philippe Choy/Philippe Bernou.

Cover image is artwork for imaginative purposes.

AUTHOR

Yari Bovalino