Come sfruttare lo "stress" da traffico

[eroyka]

La società israeliana Innowattech ha ideato un sistema per sfruttare in modo conveniente lo “stress” da traffico pesante. Non certo quello del sistema nervoso dei conducenti che lo subiscono, bensì quello esercitato sull’asfalto dal susseguirsi di mezzi in transito.

Il sistema si basa sull’impiego di generatori piezoelettrici di nuova generazione in grado di catturare, accumulare e riutilizzare l’energia derivante da peso, movimento, vibrazione o cambiamenti di temperatura.

La piezoelettricità è la proprietà di alcuni cristalli, scoperta per la prima volta nel 1880 dai fratelli Curie, di generare una differenza di potenziale, se sottoposti a deformazione meccanica. L’utilizzo di materiali piezoelettrici, per la conversione di sollecitazioni meccanica in corrente elettrica o differenza di potenziale, ha sollecitato spesso la creatività degli inventori.

L’azienda israeliana ha messo a punto una gamma di generatori piezoelettrici per applicazioni che sfruttino l’energia meccanica (altrimenti dissipata) esercitata dal passaggio di automobili, mezzi pesanti, treni, aerei e persino pedoni. Il sistema destinato al traffico veicolare prevede che, una volta deposto sul manto stradale e ricoperto di asfalto, per ogni km di corsia stradale, con un flusso medio di 600 mezzi pesanti o autobus all'ora, il generatore piezolettrico sviluppi una potenza di 200 kW, sufficiente per alimentare 200-300 abitazioni.

Secondo l'israeliana Innowattech, che ha testato il sistema con un progetto pilota posizionando il sistema 5 cm sotto la superficie di un tratto stradale lungo 10 metri, tale sistema potrebbe essere inserito su 250 km di rete stradale israeliana e soddisfare un terzo dei consumi elettrici domestici dell’intero Paese. Il tempo di ritorno dell’investimento potrebbe variare tra i 6 e i 12 anni, in base all’intensità del traffico intercettato.

Oltre a produrre energia il sistema è in grado di fornire in tempo reale informazioni circa il peso, la frequenza e la velocità dei veicoli in transito, nonché la distanza tra mezzi successivi (smart roads). Le prestazioni del generatore non subiscono l’influenza delle condizioni meteorologiche. La tecnologia in fase di sperimentazione vanta ulteriori i punti a favore: non occupa spazio pubblico, non ha impatto visivo, può essere collegato direttamente a dispositivi sul posto quali semafori o segnaletica, non richiede particolare manutenzione una volta posata, non risulta incrementare l’utilizzo di carburante da parte dei veicoli di passaggio.

Per approfondimenti: Innowattech


Non abbiamo trovato indicazioni sui costi... se qualcuno avesse dati in più è pregato di postarli in questa discussione. Grazie!


Articolo correlato:https://www.energeticambiente.it/fuo...dei-passi.html

[gattmes]

se ne era già discusso da qualche parte....

non risulta incrementare l’utilizzo di carburante da parte dei veicoli di passaggio.

diciamo che l'incremento "a veicolo" è irrisorio.. a tal punto da essere quasi non misurabile.
Più che di generazione parlerei però di "sottrazione".. che sulle grosse scale (se si parla di ricavarne "un terzo dei consumi elettrici domestici dell’intero Paese") diventa ben tangibile.
Più che "affogato" nell'asfalto lo vedrei utile ai bordi stradali... per recupero (quello si) di vibrazioni legate al rumore (comunque disperso), piuttosto che al movimento....

Faccio sempre riferimento a un mio progetto (poi tralasciato) di "ammortizzatori" elettrici... con simile effetto, anche se montati sul veicolo.
In quel caso un recupero effettivo c'era.. visto che comunque un ammortizzatore va impiegato (quelli normalmente in uso sono dissipativi). Diciamo che il propulsore in un veicolo tradizionale deve comunque spendere più energia del dovuto per vincere le resistenze offerte dagli ammortizzatori: in pratica salendo un microdosso (pensiamo una mattonella) si deve fornire energia al veicolo.. , alla parte elastica della sospensione [es. molla] ...e all'ammortizzatore [che offre una certa resistenza]. Parte dell'energia fornita al veicolo, "ritorna" alla ridiscesa.. idem per la parte elastica.. mentre quella nell'ammortizzatore va persa (anzi ne serve altra per "ridistenderlo")

Nota: attenzione che nell'uso comune si tende a confondere gli ammortizzatori con l'intero sistema di sospensione, formato invece da più elementi ..i principali sono l'organo elastico (molla, balestra.. barra torcente) e l'ammortizzatore stesso, spesso raggruppati in un unico dispositivo composto.
Comunque sia chi "sorregge" il veicolo non è l'ammortizzatore.. ma l'organo elastico.. tanto è vero che se gli ammortizzatori sono "scarichi" l'auto sta "su" (semplicemente continua ad oscillare se prende un ostacolo ..con effetti negativi sulla "tenuta")
Per paragone elettrico possiamo pensare la massa veicolo come un condensatore, l'elemento elastico della sospensione come un induttore (tra l'altro una molla assomiglia ad una bobina!) e l'ammortizzatore come una resistenza.
I primi due formano un circuito LC.. che può "rimbalzare energia" se eccitato. Ponendo una resistenza in un circuito LC si ha l'effetto di smorzare le oscillazioni... appunto! Tuttavia, mentre la L e il C si palleggiano energia.. la R invece la dissipa...

[mariomaggi]

eroyka,

La tecnologia in fase di sperimentazione vanta ulteriori i punti a favore: ............ non risulta incrementare l’utilizzo di carburante da parte dei veicoli di passaggio.

e' semplicemente impossibile, qualunque fisico lo puo' confermare. Andrebbe bene solo in prossimita' di incroci, discese, punti dove i veicoli devono rallentare. In tutti gli altri casi sarebbe uno spreco assurdo, l'energia recuperata sarebbe solo una frazione di quella sprecata in piu' dai veicoli per esercitare il necessario movimento dei generatori piezoelettrici.

Ciao
Mario

[en.ergo]

eroyka,
e' semplicemente impossibile, qualunque fisico lo puo' confermare. Andrebbe bene solo in prossimita' di incroci, discese, punti dove i veicoli devono rallentare. In tutti gli altri casi sarebbe uno spreco assurdo, l'energia recuperata sarebbe solo una frazione di quella sprecata in piu' dai veicoli per esercitare il necessario movimento dei generatori piezoelettrici.

Ciao
Mario

in effetti è improbabile che il sistema non faccia consumare di più le auto in transito, però mi sembra difficile poter giudicare dalle poche notizie che abbiamo in questa news, non sempre l'estrazione di energia da un sistema in cui dell'energia viene comunque dissipata porta ad un'ulteriore necessario apporto di energia, faccio un esempio: se metto un sistema FV su un tetto ottengo dell'energia elettrica ma non significa che in quel tetto ho bisogno che il sole aumenti il suo apporto di energia, allo stesso modo potrebbe essere (anche se improbabile) che il sistema recuperi parte dell'energia comunque dissipata "a terra" dai mezzi in movimento. Bisognerebbe avere più informazioni per poter dare un giudizio obiettivo

Ho trovato un altro dato su questo sistema: il tempo di ammortamento sarebbe di massimo 7 anni: Nextville - News Energia dal traffico, parte la sperimentazione in Israele

a presto
francesco

[eroyka]

Ciao,
concordo con Francesco.
I sistemi di "energy scavenging" hanno proprio questa proprietà (o dovrebbero averla se ben progettati) di riuscire a "captare" l'energia normalmente sprecata per ottenere un suo riutilizzo.

Mario, è come per il sistema di recupero energia della prius: invece di far sprecare l'energia cinetica del veicolo col calore e l'attrito delle pastiglie frenanti lo si accumula nelle batterie per riutilizzarlo.
Per cui il riuscire a percepire e organizzare le vibrazioni o le differenze di peso dovute al passaggio di veicoli o persone si può riuscire ad ottenere grazie a sensori "passivi" che raccolgono questa energia rilasciata nell'ambiente circostante e l'accumulano per scopi attivi senza gravare, per lo meno significativamente, sulla richiesta di energia comunque dissipata dal vettore in movimento.

Non so se mi sono spiegato bene... poi questa è la teoria, in pratica è tutto da verificare. Ma la cosa è molto promettente ed intelligente.
Roy

[excalibur54]

Buongiorno
Ora sarebbe il caso di iniziare lo sviluppo del "KERS", da parte dei produttori di automobili, per estenderlo anche alle vetture dei segmenti "A" e "B", cioe' quelle che hanno maggior utilizzo nei percorsi urbani.
Senza ulteriori complicazioni sull'asse anteriore, anche per non sovraccaricare la parte anteriore del veicolo, si potrebbero utilizzare le ruote posteriori, applicando dei motori multipolari, accoppiati alle parti in rotazione, in modo da recuperare energia cinetica in fase di frenatura, e trasformarla in energia elettrica, per caricare degli accumulatori posti nalla parte posteriore del veicolo.
Successivamente, in accelerazione i motori elettrici, verrebbero utilizzati per fornire energia cinetica in accelerazione, prelevando da quanto precedentemente riversato negli accumulatori.
Attenzione, tutti i veicoli, ormai hanno a disposizione una rete di interlacciamento "can bus", sulla quale sono presenti una grande quantita' di informazioni, sia motoristiche che veicolistiche.
Nel bene o nel male, questa volta la Formula 1, potrebbe da apripista a soluzioni ecologistiche, il che non guasta.


Cordialmente

Piero

[janvaljan]

eroyka il sistema della Prius funziona solo in fase di frenata o decelerazione, ossia proprio quando si vuole dissipare energia.

Un sistema piezoelettrico da quanto si capisce verrebbe installato su normali tratti di strada, che, da essere virtualmente rigida, diventerebbe deformabile. Un'auto su un percorso deformabile dissipa più energia perchè è come se dovesse andare sempre in salita, o come se dovesse muoversi sulla sabbia.

L'energia che effettivamente viene persa durante un moto rettilineo uniforme dell'auto è quella dovuta all'attrito aerodinamico, meccanico e di rotolamento. I primi 2 li conosciamo bene, l'ultimo è dovuto principalmente al fatto che l'aderenza asfalto-pneumatico è garantita da una deformazione di quest'ultimo nella zona dell'"impronta". I continui cicli di deformazione localizzata portano a una dissipazione di energia sotto forma di aumento di temperatura del pneumatico, che è un fenomeno noto a tutti ed inevitabile.

Son d'accordissimo con Piero per quanto riguarda il Kers. In quel caso infatti si tratta di energia puramente recuperata. L'introduzione in F1 ha dimostrato che il sistema non comporta eccessivo peso in più, e nella guida cittadina può portare notevoli vantaggi.

Tempo fa avevo proposto di modificare il compressore del condizionatore per renderlo a tutti gli effetti un kers pneumatico. Non avrebbe gli stessi rendimenti di uno elettrico, ma per esempio potrebbe essere usato nella sola modalità condizionatore, fornendo aria fredda o calda gratis. E nelle code estive eviterebbe un sacco di CO2

[excalibur54]

Buongiorno

Devo dedurre che la pavimentazione, diventi una specie di "pavimentazione galleggiante", a settori, successivamente ricoperta da un particolare asfalto, particolarmente elastico, da assorbire per un illimitato numero di volte, la seppur minima variazione di altezza.
Questa prerogativa, in un clima africano tendenzialmente pietroso, caldo e poco piovoso, come quello israeliano, forse, darebbe un lunga vita all'asfalto, favorendone l'elasticita', senza stressare troppo la zona di giunzione tra le piastre. Per contro in climi come quelli europei, dove le temperature invernali, gia' attualmente mettono a dura prova gli asfalti nostrani, la vedo dura. Non solo, ma in considerazione del fatto che la tendenza attuale e' quella di privilegiare gli asfalti drenanti, i cosidetti "antipioggia", l'applicazione di piastre piezoelettriche, al di sotto del manto stradale, mah.... non so.
Senza contare che i manti stradali delle nostre autostrade, in massima parte applicati su terrapieni di inerti, semplicemente appoggiati su terreni preesistenti senza mai andare ad appoggiarsi su marne stabili, hanno la tendendenza ad assestarsi continuamente, e il rifacimento delle corsie (in particolare quelle di destra), destinato al traffico pesante, e' di 3 al massimo di 4 anni nel migliore dei casi.
Secondo me, un discorso diverso, potrebbe essere fatto sui viadotti, dove la base solida di cemento armato strutturale, darebbe maggior garanzia di solidita' al contrasto e dove con opportuni accorgimenti, il drenaggio delle precipitazioni meteoriche, sarebbe piu' facilitato.
Lo stesso dicasi per i tunnel, poiche' vengono perforati con dispositivi rotativi che ricavano una canna cilindrica, anziche' riempire con inerti per ricavare il manto stradale, si potrebbe utilizzare una gettata in cemento armato di contrasto, sollevata, per la sede stradale e per la allocazione delle piastre piezoelettriche. In questo applicazioni, anche la quantita' di acqua meteorica sulle piastre piezoelettriche sarebbe inferiore.

Cordialmente

Piero