L’auto solare dell’Università di Bologna vince l’American Solar Challenge 2018

Un percorso di 2700 km dal Nebraska all’Oregon, che ha portato le diverse vetture in gara a raggiungere i 2500 metri di altezza attraverso la regione delle Montagne Rocciose. E’ la sfida, iniziata lo scorso 14 luglio e durata 10 giorni, che Emilia 4, l’auto solare progettata e costruita dall‘Università di Bologna, ha superato brillantemente aggiudicandosi il primo posto nell’American Solar Challenge, la competizione riservata a veicoli a propulsione solare sviluppati dalle università di tutto il mondo. La macchina ha completato l’intero percorso senza mai ricaricarsi tramite un collegamento alla rete elettrica. Un vantaggio che le ha permesso di non accumulare penalità nel corso della gara, come invece è accaduto alle altre vetture, e di vincere il primo premio. 

Un approccio sinergico e collaborativo

L’auto è stata sviluppata dalla squadra dell’associazione Onda Solare e ha coinvolto a vario titolo, per la sua realizzazione, una sessantina di persone, tra cui molti studenti di ingegneria dell’ateneo bolognese. Un team variegato che ha messo a fattor comune in modo efficace competenze e specializzazioni tecniche diverse, adottando un approccio sinergico e collaborativo. Una strategia che si è dimostrata essere una carta vincente per ottenere la vittoria.

Abbiamo intervistato Claudio Rossi, Professore di Sistemi di Propulsione Elettrica dell’Università degli Studi di Bologna e Davide Pontara, assegnista del dipartimento di Ingegneria dell’energia elettrica dell’ateneo, che hanno preso parte all’iniziativa. Con loro abbiamo approfondito alcuni aspetti tecnici della macchina e, più in generale, l’importanza di partecipare a un progetto di questo tipo.

Professor Rossi può fornirci un quadro delle principali caratteristiche tecniche di Emilia 4?

Emilia 4 è la prima macchina a 4 posti alimentata esclusivamente a energia solare che è riuscita ad attraversare gli Stati Uniti. Sul tetto della vettura abbiamo dei pannelli solari grazie ai quali è possibile produrre circa 1,2 kw di potenza elettrica. Con questa potenza riusciamo ad alimentare il sistema di trazione, capace di spingere la macchina fino a circa 70-75 km /h grazie all’energia del sole.

Può descriverci le peculiarità dei motori?

Il sistema di propulsione del veicolo si basa su due motori elettrici brushless progettati, sviluppati e realizzati dall’Università di Bologna insieme ai nostri partner. La potenza massima è di circa 9- 9,5 kw, un valore che consente al veicolo di superare brillantemente pendenze elevate o arrivare a velocità di punta intorno ai 100 km/h.

L’aspetto particolare di questi motori è che sono integrati direttamente nelle ruote, all’interno di una struttura realizzata interamente in materiale composito. Emilia 4 è l’unico veicolo con ruote simili nella competizione.

I motori sono poi alimentati da inverter progettati, sviluppati e realizzati dall’Università di Bologna. L’aspetto caratteristico di questo sistema è che funziona a una tensione molto bassa, di 48 volt. Questo’aspetto è legato anche alla sicurezza degli occupanti del veicolo e degli operatori. 

Un altro elemento da menzionare è il sistema di accumulo dell’energia costituto da batterie agli ioni di litio. Abbiamo circa 16 kWh a bordo del veicolo che ci consentono di farlo muovere in assenza di sole, quando ad esempio c’è una copertura nuvolosa o in presenza di nebbia. Situazioni che sono capitate durante la gara per circa 800 km e che siamo sempre riusciti ad affrontare in maniera efficace. Inoltre la ricarica delle batterie avviene esclusivamente sfruttando l’energia fotovoltaica. Durante la gara siamo riusciti a non effettuare mai una ricarica con energia elettrica proveniente dalla rete

Quali sono state le maggiori criticità da gestire durante la gara e come le avete affrontate?

In un progetto del genere la criticità più importante è quella dell’integrazione delle competenze, ovvero riuscire a far lavorare insieme in modo efficace ingegneri meccanici, elettrici, strutturali e aerodinamici. Una questione che abbiamo superato grazie alla nostra metodologia di lavoro caratterizzata da una ricerca cooperativa. Una carta vincente in un progetto multidisciplinare come questo.

Al progetto hanno partecipato gli studenti, qual è stato il vantaggio legato al loro coinvolgimento? Quali sono stati gli obiettivi che siete riusciti a raggiungere?

E’ stato un progetto a cui hanno partecipato soprattutto gli studenti. L’iniziativa ha due obiettivi principali. Il primo è quello di formare delle persone che siano competenti su queste tecnologie, che abbiano una visione ampia, non monosettoriale, ma capace di seguire  i vari aspetti inerenti questi veicoli innovativi. Ci sono stati, ad esempio, ingegneri elettrici che hanno costruito le parti in carbonio del veicolo e ingegneri meccanici che hanno seguito la parte elettrica. Per gli studenti è stata un’attività di formazione veramente importante.

Il secondo obiettivo del progetto è invece quello di trasmettere dei messaggi. Il più importante è far capire che se un veicolo viene progettato nel modo corretto, è un veicolo leggero, aerodinamico e di conseguenza ha bisogno di poca energia per muoversi. Un’energia che può venire dalle fonti rinnovabili.

Davide Pontara, assegnista del dipartimento di Ingegneria dell’energia elettrica dell’Università di Bologna

Nell’ambito del progetto come si è strutturata la sua partecipazione? Qual è stato in particolare il suo contributo?

Io sono uno dei ragazzi che si è occupato del sistema elettrico della vettura. Ho partecipato alla progettazione di tutte le varie centraline elettroniche e ho lavorato al’impianto elettrico del veicolo, perche l’auto comunque era dotata di un minimo di impiantistica.

Inoltre mi sono occupato della parte relativa alla telemetria. Durante alcuni tratti della gara la macchina è, infatti, scortata da due veicoli tradizionali, uno davanti e uno dietro. Nella vettura che viaggia dietro c’eravamo noi ingegneri elettronici che controllavamo tutti i parametri di Emilia 4, informazioni che poi venivano trasmesse wireless. 

Quali sono state  le sfide che hanno richiesto più impegno nell’ambito del progetto e quali sono stati gli aspetti dell’iniziativa più appaganti?

Sicuramente la progettazione di diversi componenti è stata molto impegnativa sia dal punto di vista prettamente progettuale sia dal punto di vista della realizzazione. Un esempio potrebbe essere il parco batterie per il quale tra l’altro siamo stati premiati come best battery design award (Emilia 4 si è aggiudicata inoltre il premio per la miglior meccanica).

Poi, in fase di gara, durante i test sono emerse delle criticità, ad esempio con una ruota, ma i nostri tecnici meccanici sono riusciti a sistemare tutto nel giro di un’ora. E’ stata un’operazione per la quale abbiamo ottenuto l’applauso degli altri team in gara. In generale siamo riusciti a gestire le situazioni critiche con grande lucidità e prontezza. 

Qual è l’importanza di un’iniziativa di questo tipo per comunicare le potenzialità della mobilità elettrica?

E’ un’iniziativa molto importante da questo punto di vista. Naturalmente questa è una macchina da corsa, non una macchina per andare a fare la spesa. Nonostante questo le tecnologie adottate per la vettura non sono soluzioni futuristiche, ma componenti già presenti sul mercato. Usiamo la componentistica attualmente a disposizione. Non ci aspettiamo nell’immediato di avere macchine che vadano esclusivamente a energia solare, ma siamo già in grado di migliorare l’efficienza dei veicoli che usiamo adesso per abbattere le emissioni inquinanti. 

Qual è stata infine l’importanza di aver partecipato a un progetto di questo tipo?

E’ un’esperienza molto importante. Seguo il team da tre anni, ho fatto diverse trasferte, ogni trasferta ci insegna qualcosa di nuovo. Non si finisce mai di imparare da questo tipo di eventi.