Il nostro sistema locomotorio è ibrido. Oltre ai muscoli, che fungono da motori, i tendini e i legamenti creano un gioco di tensioni elastiche che ci permettono di assorbire parte dell’energia che scarichiamo sul piede e di riutilizzarla per compiere il passo successivo.
Un concetto molto simile si applica a bordo dei veicoli ibridi, dove, durante le fasi di decelerazione e le frenate, viene recuperata energia elettrica che ricarica le batterie, permettendo un risparmio di energia consistente, dell’ordine del 20% o anche più, a seconda del regime di marcia.
Ma il principio è di larghissima applicazione: carrelli elevatori, ascensori, scavatori, benne e altri macchinari il cui normale funzionamento prevede sequenze alternate di frenate-accelerazioni o innalzamenti-abbassamenti, possono recuperare energia nelle fasi passive della loro attività e riutilizzarla nella fase attiva immediatamente successiva.
Come nei veicoli ibridi non è necessario che tutto sia elettrico per implementare questo principio: basta un’elettrificazione parziale, per esempio dei soli servomeccanismi.
Una batteria relativamente piccola è sufficiente a far transitare avanti e indietro l’energia necessaria, anche quando le potenze in gioco sono rilevanti, mentre per garantire un’efficienza complessiva elevata, assumono una particolare importanza il controllo della catena elettro-meccanica e la gestione dell’energia, affidato all’elettronica di potenza di bordo.
Quest’ultima è responsabile del corretto bilanciamento dei flussi energetici tra sorgente, carichi e buffer, di gestire nel miglior modo possibile la produzione di energia a bordo del veicolo (si pensi alla regolazione di un generatore a giri variabili, o al miglior possibile sfruttamento di un generatore a velocità variabile in funzione del motore di trazione) oltreché del funzionamento ottimale del carico (inverter per motori, regolatori per riscaldatori o refrigeratori).
Esempi di dispositivi associati all’elettronica di potenza legata all’ibridazione.
Sistema di convertitori elettronici a controllo digitale per la gestione di un sistema frigorifero portatile, solitamente di potenza pari a 15kW, per uso mobile terrestre (furgoni o container), tipicamente raffreddato a liquido.
Gestisce un gruppo elettrogeno di bordo e può essere alimentato dalla rete elettrica; alimenta e controlla l’intero sistema frigo (compressore, ventole, sensori, attuatori). Di solito è predisposto a gestire un sistema di batterie al Litio per il funzionamento in aree “green”.
Sistema di convertitori elettronici a controllo digitale per la gestione dei sistemi accessori di una scavatrice, di solito di potenza pari a 70kW, raffreddato a liquido.
Gestisce tipicamente un gruppo elettrogeno a giri variabili di bordo, un congruo stack di batterie al Litio e può essere alimentato dalla rete elettrica; alimenta e controlla i motori compressori dei circuiti idraulici, che rimangono imprescindibili in applicazioni di questo tipo (movimenti a bassa velocità – grande forza/coppia).