Più silenzioso, più efficiente e più rispettoso del clima: ecco come potrebbe essere il traffico aereo del futuro grazie alla propulsione elettrica. Affinché questa visione diventi realtà, è ancora necessaria molta ricerca di base. Con la sua competenza unica al mondo nel campo del monitoraggio dell’isolamento dei sistemi IT, Bender è partner industriale del progetto UE IMITAES, che svolge ricerche sulla sicurezza elettrica negli aerei elettrici. Per gli ingegneri di Bender si tratta di una sfida entusiasmante, che accettano volentieri.
IMITAES (Insulation Monitoring for IT Aircraft Electrical Systems) è un sottoprogetto del programma UE Clean Sky, che sviluppa, nell’ambito di partenariati pubblico-privati, tecnologie innovative per la riduzione delle emissioni legate al settore aeronautico. L’obiettivo di IMITAES: uno studio di fattibilità e la realizzazione di un prototipo di laboratorio al livello 4 di maturità tecnologica (Technology Readiness Level 4) per un dispositivo di monitoraggio dell’isolamento che funzioni negli aerei elettrici, garantendo così la sicurezza del volo elettrico. Il progetto è coordinato dall’Università di Sheffield. Il produttore di motori aeronautici Rolls-Royce, in qualità di responsabile tematico, definisce il catalogo dei requisiti, mentre Bender sviluppa la tecnologia necessaria.
Un velivolo a propulsione completamente elettrica o ibrida pone requisiti completamente diversi alla rete elettrica di bordo rispetto ai velivoli con propulsione a turbina a gas, poiché i motori elettrici richiedono tensioni notevolmente più elevate e potenze molto maggiori. «Si tratta di reti ad alta tensione fino a 1.500 V/CC e potenze nell’ordine dei megawatt. E con l’aumentare delle dimensioni dell’impianto elettrico, anche la questione della sicurezza elettrica diventa sempre più complessa», spiega Tobias Groh, responsabile del reparto Ricerca nell’area Standards & Innovations di Bender. In concreto, ciò significa che è necessario creare e monitorare numerose ridondanze progettate in modo intelligente per massimizzare la sicurezza e la disponibilità dell’alimentazione elettrica. Il funzionamento di un sistema così complesso nell’ordine dei megawatt rappresenta una sfida per la tecnologia di misura. «Ma noi di Bender siamo in grado di farlo», afferma Groh, consapevole dei punti di forza del suo team di sviluppatori.
Bender si è aggiudicata l’appalto per il progetto IMITAES, tra l’altro, perché l’azienda vanta un’esperienza pluriennale e un vantaggio in termini di conoscenze in tre settori decisivi per la sicurezza elettrica degli aerei elettrici nell’ambito dell’ : sistemi IT, monitoraggio dell’isolamento e applicazioni complesse. «L’affidabilità è il tema centrale nell’alimentazione elettrica degli aerei, ovvero garantire che la corrente sia sempre disponibile», spiega Tobias Groh. «Noi di Bender lo sappiamo bene grazie a molti dei nostri clienti in settori sensibili come ospedali, centrali elettriche o centri di calcolo. Molto spesso vengono utilizzati sistemi IT, ovvero sistemi non collegati a terra». Il vantaggio dei sistemi IT: se si verifica un guasto di isolamento, questo viene segnalato, ma non è necessario spegnere il sistema. In questo modo, un aereo elettrico può continuare a volare in sicurezza fino all’atterraggio anche in caso di guasto.
In questo contesto è fondamentale il monitoraggio del sistema IT. E questa è da sempre la competenza chiave di Bender, la cui storia aziendale è iniziata con l’invenzione dell’ISOMETER®, il primo dispositivo brevettato per il monitoraggio dell’isolamento. Un dispositivo di monitoraggio dell’isolamento specifico per gli aerei elettrici non deve solo essere progettato per le alte tensioni e le potenze elettriche elevate, ma anche per l’elevata dinamicità del fabbisogno energetico dei propulsori elettrici degli aerei e per le condizioni ambientali estreme a grande altitudine. Questa complessità è ben nota a Bender grazie ad altre applicazioni, come spiega Groh: «Abbiamo esperienza con gli impianti elettrici nei treni e nella Formula 1, dove sono in gioco potenze elevate. Per questo conosciamo i problemi specifici di tali reti e siamo in grado di sviluppare rapidamente soluzioni efficaci». Inoltre, Bender ha già maturato una prima esperienza nel campo del volo elettrico: i componenti provenienti da Grünberg sono installati nello «Spirit of Innovation», un piccolo velivolo dimostrativo completamente elettrico della Rolls Royce.
Per il dispositivo di monitoraggio dell’isolamento, realizzato nell’ambito del progetto IMITAES, Bender ha sviluppato una soluzione tecnica completamente nuova. Oltre alla vasta competenza e all’esperienza del team di Grünberg, è stato di grande aiuto anche il laboratorio di prova, dotato di attrezzature all’avanguardia. In questo modo, gli sviluppatori hanno potuto non solo simulare al computer gli effetti di fattori ambientali quali umidità, sbalzi di temperatura e vibrazioni sulla sicurezza elettrica e sui componenti utilizzati nell’aereo, ma anche testarli nel proprio laboratorio di prova.
Grazie alla ricerca di base che Bender porta avanti da molti anni, l’azienda si è conquistata una posizione di rilievo nel settore. «Molti clienti si rivolgono a noi quando hanno un problema che nessun altro è in grado di risolvere», afferma con orgoglio Tobias Groh. In progetti internazionali di prestigio come Clean Sky e IMITAES, la pressione è naturalmente elevata. «Ma è anche una grande sfida essere in prima linea in un ambito così centrale e contribuire in modo determinante allo sviluppo della mobilità sostenibile.» Il progetto IMITAES proseguirà fino a giugno 2023. Ma Bender è già pronta anche per il passo successivo , ovvero partecipare ai comitati competenti per definire le norme necessarie in materia di sicurezza elettrica nel trasporto aereo elettrico.