La popolazione mondiale è in continuo aumento e, infatti, ha superato i 7 miliardi portando a 2,5 milioni il numero di viaggiatori che scelgono l’aereo per viaggiare. A partire dal 2050 è previsto che il numero di abitanti del pianeta aumenterà di altri 2 milioni portando di conseguenza a crescere il numero di passeggeri e di voli. Così oltre che cercare di ridurre le emissioni di gas nocivi, le compagnie e i costruttori si pongono come obbiettivo quello di cercare di ridurre il congestionamento delle aree aeroportuali, sia per quanto riguarda il numero di passeggeri/voli operativi su una stessa area, sia per quanto riguarda le emissioni di gas concentrate intorno all’aeroporto(dovute ai tempi di attesa prima di ottenere il “cleared to land”). Inoltre quando si vola la percezione del passeggero di andare in linea retta da una città all’altra è assolutamente sbagliata: ci possono essere deviazioni, con conseguenti perdite di tempo, dovute a maltempo, a spazi aerei militari o alla distanza di sicurezza da mantenere tra un velivolo e un altro. Nel merito si è espressa la IATA (International Air Transport Association) affermando che se si riuscisse a ridurre anche di un solo minuto il tempo di volo di ogni tratta, la produzione di CO2 sarebbe ridotta di ben 4,8 milioni di tonnellate ogni anno. 

L’unione europea in accordo con le compagnie aeree e i le aziende costruttrici ha varato il programma SESAR (Single European Sky Air Traffic Management Research) che, insieme al progetto gemello americano NextGen (The Next Generation Air Transportation System), cercherà di sviluppare dei sistemi per ottenere voli più veloci, minori esalazioni di gas combusti, rotte più corte e minor congestionamento degli spazi aerei e delle aree aeroportuali. Tutto ciò potrà essere attuato grazie al miglioramento di una tecnologia già ben diffusa ai giorni nostri:  il GPS. Infatti aumentando il livello di precisione del Global Positioning System sarà possibile tracciare gli aerei in volo su tutto il pianeta con un margine di errore ristrettissimo, permettendo loro di volare a distanza più ravvicinata e di seguire rotte più precise anche in presenza di maltempo. 

Tuttavia al vaglio degli esperti ci sono soluzioni che non prevedono l’ingresso in scena di nuove tecnologie, ma bensì uno sguardo alla natura che ci circonda. Basti gettare lo sguardo sui grandi uccelli migratori. Essi infatti sono in grado di percorrere grandi distanze non solo grazie alle loro ali di grandi dimensioni, ma soprattutto grazie al volo in formazione. Non è un caso infatti che questi volatili volino in gruppo disegnando nei cieli la forma di una freccia: sulle estremità delle ali del capo della formazione (quello che si trova sulla punta della freccia), una volta investito dal vento relativo, generato dal suo movimento in avanti, si creano dei vortici d’aria che sono diretti lungo un ben definita linea retta. Lungo questa, a destra e sinistra del capo formazione, si distribuiscono i restanti membri dello stormo che a loro volta generano dei vortici in grado di aiutare il compagno che segue. Questi movimenti d’aria si comportano in modo tale da creare una spinta diretta dal basso verso l’alto e da ridurre l’attrito dell’aria. In questo modo, alternandosi nel ruolo di capo formazione che è l’unico a non  beneficiare di questo effetto aerodinamico, i grandi uccelli migratori sono in grado di risparmiare energie preziose necessarie a completare trasvolate di lunghissime distanze.

Questo principio funziona anche con i velivoli, tanto è vero che gli aerei militari, soprattutto quelli di piccole dimensioni con autonomia chilometrica ridotta, a causa della scarsa capienza dei serbatoi, già la utilizzano. Nell’aviazione civile invece questa modalità ancora non è in uso, ma alcune soluzioni sono sotto la lente d’ingrandimento degli esperti. Le problematiche principali da risolvere sono due. La prima è quella dovuta alla distanza tra i velivoli, che per usufruire di questo beneficio aerodinamico dovrebbe essere di gran lunga inferiore a quella di sicurezza oggi in vigore. Per ovviare a questo primo problema sono in corso degli studi su nuovi sistemi di sicurezza a bordo degli aerei, per ovviare eventuali schianti in volo. Il secondo problema è invece di natura logistica: infatti non tutti gli aerei partono dalla stessa località e si dirigono verso il medesimo punto di arrivo. Da qui nasce la necessità di studiare un software che sia in grado di vedere quali siano i voli che in certe zone dello spazio aereo percorrono la stessa tratta, in modo tale da incastrare abbandoni  e rientri all’interno della formazione.E’ ancora molto difficile prevedere se questo sistema potrà andare in porto o no, ma se tutto questo si rendesse possibile avrebbe un enorme doppio vantaggio: ridurrebbe considerevolmente i consumi (e di conseguenza i costi) dei voli di lunga tratta e soprattutto ridurrebbe le emissioni di gas combusti rendendo il volo più alla portata economicamente e eco-friendly).

di Camillo Molino

http://videos.airbus.com/video/iLyROoafza6c.html

La Francia è sicuramente la nazione guida dell’aviazione civile in Europa e probabilmente nel mondo. Questo è testimoniato dalla grande quantità di investimenti nel settore che hanno avuto come risultato l’affermazione di Airbus come uno dei due grandi colossi mondiali, insieme all’americana Boeing, nello sviluppo e nella produzione di velivoli per il trasporto civile. Ultimamente dalle officine del gruppo francese con sede a Tolosa, sono usciti gli aerei più all’avanguardia del settore: uno su tutti il gigantesco Airbus A-380. Questo è il più grande aereo di linea mai venuto alla luce: lungo 73 metri, con un’apertura alare di 79,8 metri è in grado di imbarcare fino a 853 passeggeri divisi su due ponti.

Tuttavia Airbus, come ogni grande impresa nel campo della tecnologia, si interroga sui possibili sviluppi per migliorare le prestazioni dei propri velivoli (sia dal punto di vista dei costi che da quello dell’impatto ambientale) e il comfort per i passeggeri.

Sono quattro i principali filoni di ricerca: future fonti di energia, come sbloccare il congestionamento degli aeroporti, una nuova visione del volo per trasporto passeggeri e infine la creazione di un concept per un aeromobile forse realizzabile tra cinquant’anni.

http://www.airbus.com/

Future fonti di energia

Il trasporto aereo, come altri tipi di trasporto, si basa sui combustibili fossili che tuttavia si stanno esaurendo, sono costosi e hanno un elevato impatto ambientale. Infatti l’80% delle emissioni di CO2 e di gas combusti prodotti dall’uomo è dovuto proprio ai voli aerei, nonostante l’inquinamento dovuto all’aviazione sia stato ridotto del 75% negli ultimi quarant’anni. Il 90% dei fondi (2 miliardi di euro) che Airbus destina alla ricerca sono investiti nella ricerca di nuove soluzioni sui combustibili. Tra i risultati già ottenuti c’è il bassissimo consumo proprio dell’ A-380: si consumano 3 litri di carburante per passeggero ogni 100 km, proprio come una piccola auto familiare. Tuttavia c’è ancora molto da scoprire e per questo la ricerca del gruppo francese in questo campo si divide su quattro principali tipi di fonti di energia: i biocombustibili, le celle a combustibile, l’energia solare e l’accumulo di energia scambiata dal calore dei corpi dei passeggeri.

Biocombustibili

Tradizionalmente i derivati dal carbone e il cherosene sono stati i combustibili più utilizzati nel settore perché erano in grado di mantenere temperature stabili. Tuttavia oggi anche i biocombustibili permettono di ottenere gli stessi risultati e per di più possono essere utilizzati nei velivoli già in circolazione senza dover attuare alcun tipo di modifica ai motori o ai vari impianti.

I biocombustibili sono composti di materiale organico vivente, o dagli scarti prodotti da questo. Esistono alcuni tipi di queste fonti energetiche che possono essere ottenuti dalle coltivazioni o dalle risorse del territorio, ma siccome questo competerebbe con la produzione di cibo e di acqua, Airbus preferisce rivolgere la propria attenzione ai biocombustibili di seconda generazione noti come biomasse. Alcuni tipi sono le alghe, i trucioli ottenuti dalla lavorazione del legno, la camelina, le piante alofile come la salicornia (che cresce nelle acque salate), rifiuti e fermenti. Una biomassa simile al cherosene può essere ottenuta per esempio facendo essiccare al sole un impasto di alghe di mare e carbone.

Airbus cerca di identificare in ogni zona del mondo quale sia la soluzione migliore per poter mettere d’accordo agricoltori, raffinatori, governi e compagnie aeree riguardo ai biocombustibili. Infatti gli agricoltori sono spinti a utilizzare le loro terre non coltivabili nella speranza che i loro raccolti siano acquistati dalle raffinerie che dovrebbero trovarsi, secondo l’idea di Airbus, non lontano da dove le compagnie di linea ne hanno bisogno, per minimizzare le emissioni dovute al trasporto. Per rendere realmente operativo questo piano il gruppo francese ha già fatto nascere cinque progetti in Brasile, Romania, Qatar, Spagna e Messico e  altri stanno per nascere in Africa e Asia.

Molte prove di volo hanno evidenziato che i biocombustibili funzionano bene sugli aerei ed è per questo che Airbus ritiene che, a partire dal 2030, il 30% dei voli dell’aviazione civile potranno essere alimentati in questo modo.

http://www.airbus.com/innovation/eco-efficiency/operations/alternative-fuels/?contentId=%5B_TABLE%3Att_content%3B_FIELD%3Auid%5D%2C&cHash=22935adfac92fcbbd4ba4e1441d13383

Celle a combustibile

Una cella a combustibile è un sistema che trasforma l’energia dell’idrogeno in energia elettrica (combinando idrogeno e ossigeno in una combustione a freddo). Una loro peculiarità è che non hanno emissioni e sono silenziose: infatti gli unici prodotti di questa combustione sono acqua, calore e ossigeno. In più, l’acqua prodotta da processo può essere utilizzata negli altri impianti presenti a bordo evitando così di imbarcare acqua(e quindi peso) prima del decollo e riducendo di fatto i consumi.

Al momento questa tecnologia è ancora agli albori e sono passati solo tre anni da quando Airbus e alcuni suoi partners, hanno fatto i primi test per controllare alcune parti del velivolo, ma ci vorrebbe un’energia migliaia di volte superiore a quella generata in queste prove per poter controllare completamente il velivolo solo con quest’energia. E’ quindi improbabile che verrà utilizzata in futuro come fonte energetica primaria, ma potrà essere installata a bordo per il funzionamento di impianti minori come quello di condizionamento o quello per l’avviamento dei motori.

http://www.airbus.com/innovation/eco-efficiency/design/fuel-cells/?contentId=%5B_TABLE%3Att_content%3B_FIELD%3Auid%5D%2C&cHash=22935adfac92fcbbd4ba4e1441d13383

Energia solare

Per  molti motivi l’energia solare è la miglior fonte di energia rinnovabile, tuttavia non può essere utilizzata per far volare un aereo, a causa del peso dei pannelli e della scarsa energia prodotta per unità di superficie. Infatti è stato provato che, anche se l’intero velivolo fosse ricoperto di pannelli, l’energia ricavata non sarebbe sufficiente a farlo volare (eccezion fatta per piccoli aerei).

I pannelli solari posso comunque essere usati su aerei di grandi dimensioni per l’alimentazione dell’impianto elettrico, una volta che il velivolo si trovi al di sopra di una certa quota.

Accumulo di energia

Nonostante possa sembrare fantascientifico, una delle fonti di energia che Airbus spera di poter portare alla ribalta per il 2050, è quella di accumulare l’energia generata dal calore dei corpi: invece di produrre energia si potrebbe semplicemente prendere il calore e reindirizzarlo verso alcune funzionalità del velivolo.

Può veramente sembrare impossibile ma, probabilmente, è la stessa cosa che avrebbe pensato una persona quarant’anni fa se le avessero detto che un aereo composto da due ponti avrebbe trasportato 800 passeggeri con un’efficienza superiore ad una macchina familiare.

di Camillo Molino