Risparmio energetico: una competenza cruciale per ABB e la Formula E

2018-04-13 - Padroneggiare il flusso e l'utilizzo dell'energia e applicare i dati digitali agli obiettivi è vitale sia per il circuito che per la rete elettrica.

Il modo ideale per vincere le gare nel campionato completamente elettrico ABB FIA Formula E, afferma Vincent Gaillardot del team Renault e.dams, è quello di completare l'ultimo giro con "la macchina che taglia il traguardo con l'ultimo chilowattora di energia scaricato dalla batteria."

In altre parole, si tratta di gestire l'energia.

Gaillardot è il capo progetto del team Renault, le cui vetture sono guidate da Sébastien Buemi e Nico Prost, e sa per esperienza che lo stesso principio di base si applica a tutti i tipi di sport motoristici. Garantire che un'auto di Formula E alimentata interamente dall'elettricità funzionerà al massimo delle capacità, ma anche portarla alla vittoria, è un complesso atto di bilanciamento ed è come fornire un'alimentazione stabile per migliaia di consumatori da una fonte di generazione remota, come fa ABB in Cina e in India, una delle molte sfide legate alla gestione dell'alimentazione che la tecnologia ABB è in grado di soddisfare con successo.

"Non possiamo completare un'intera gara accelerando a oltranza," dice Gaillardot, "quindi cerchiamo di ridurre la richiesta di potenza e concentrarci sull'efficienza." Una strategia di successo, visto che Renault e.dams ha vinto nella classifica a squadre in ciascuna delle tre stagioni precedenti della Formula E.



L'importanza della gestione dell'energia è una delle cose che rende la partnership di ABB con Formula E un'alleanza naturale, oltre a rappresentare un'opportunità che promette di ampliare le competenze e l'esperienza di ciascun dei due partner. Dopotutto, padroneggiare il flusso e il consumo di elettricità e sfruttare la tecnologia digitale per questo scopo, rappresentano il fulcro dell'attività di ABB. E quelle abilità sono una parte cruciale dell'arte e della scienza della Formula E.

Prendi, per esempio, il flusso di dati vitali durante la gara. La quantità di carica rimasta nella batteria della macchina da corsa viene monitorata costantemente e questa informazione viene visualizzata agli occhi del conducente. I dati vengono utilizzati per definire la strategia di gara in tempo reale. Ciò comporta decisioni cruciali, come quella della programmazione di un pit-stop o determinare quanto può essere aggressivo il pilota nella difesa della sua posizione o nel superamento dei concorrenti.

E in base alle regole della Formula E, una quantità considerevole di dati operativi deve essere continuamente fornita ai team di gara, compresa la pressione dei freni e la velocità del motore, nonché la tensione, la corrente e la temperatura della batteria. In sostanza, una gara di Formula E è un esercizio di monitoraggio e gestione di una rete elettrica mobile.

Sfruttare la Potenza di ABB Ability

Il monitoraggio e il controllo a distanza della gestione dell'alimentazione e delle condizioni operative è un punto di forza di ABB Ability™, la piattaforma digitale integrata del Gruppo. ABB Ability™ coordina la raccolta dei dati, fornisce analisi e può controllare a distanza apparecchiature ABB per gestire sistemi complessi. Per i sistemi di energia di microreti in località remote, ad esempio, ABB Ability™ può consentire alla sala di controllo di essere lontana, in una posizione più comoda.

Anche la consegna di energia elettrica richiede un alto livello di gestione, un'ulteriore area in cui ABB eccelle. I collegamenti HVDC (High Voltage Direct Current), una tecnologia introdotta dal Gruppo più di 60 anni fa e in continua evoluzione, forniscono la massima quantità di energia, con perdite minime, su distanze di migliaia di chilometri. Il sistema di controllo ABB Ability™ Mach agisce come il cervello di un collegamento HVDC, fornendo funzionalità essenziali di monitoraggio, controllo e protezione che assicurano un'alimentazione elettrica affidabile ed efficiente: praticamente il ruolo del pilota su un'auto di Formula E.

Anche garantire l'affidabilità delle apparecchiature è un compito fondamentale per i team che gareggiano in competizioni stagionali come la ABB FIA Formula E. Motori, riduttori, batterie e sistemi elettronici devono essere continuamente valutati per assicurarsi che vengano eseguiti interventi di manutenzione o sostituzioni prima che si verifichi un guasto.

Un'attrezzatura affidabile è ovviamente vitale per altre forme di trasporto, come le navi marittime. Gli ABB Ability™ Collaborative Operations Center in tutto il mondo possono monitorare le navi nello stesso modo con cui un'auto da corsa di Formula E viene costantemente monitorata durante una gara. Quando un allarme critico viene attivato a bordo di un'imbarcazione, le luci nell’ABB Ability™ Collaborative Operation Center diventano rosse e gli ingegneri iniziano immediatamente a risolvere il problema. Il monitoraggio può anche ridurre i tempi di inattività prevedendo quando sarà necessario sostituire le apparecchiature elettriche e programmando il lavoro per ridurre al minimo il tempo di sosta in porto.

ABB Ability™ Collaborative Operation Center


Il monitoraggio delle apparecchiature è un'altra area in cui le sinergie tra ABB e la Formula E potrebbero trasformarsi in benefici per entrambi. Tra le caratteristiche di ABB Ability™ vi è lo Smart Sensor, un dispositivo wireless in grado di fornire il monitoraggio remoto delle condizioni dei motori elettrici raccogliendo dati su vibrazioni, temperatura e altri parametri. Lo Smart Sensor può trasmettere informazioni relative alla salute del motore a un server sicuro tramite uno smartphone e su Internet.

Le sottigliezze della strategia

Per gli appassionati esperti di corse, vedere all’opera la strategia di squadra è una delle grandi soddisfazioni nell’assistere a un evento di Formula E. In effetti, la strategia di gara di Formula E è particolarmente impegnativa perché molte delle variabili - come il cronometraggio del pit stop, il razionamento dell'energia della batteria, la selezione del livello di frenata rigenerativa - non sono trasferibili da altri tipi di auto da corsa.

Ad esempio, come spiega Gaillardot del team Renault, le auto della Formula E producono tempi di giro più consistenti rispetto a quelli dei piloti in Formula 1, dove le auto diventano più veloci man mano che la benzina viene consumata e le auto diventano più leggere.

In una delle sfaccettature delle regole attuali della Formula E, invece di cambiare le gomme durante una gara, il pilota deve effettivamente sostituire l'intera vettura. Si tratta di un'eredità della stagione di debutto della Formula E nel 2014, quando le batterie non avevano una capacità sufficiente per durare un'intera gara di un'ora.



A partire dalla prossima stagione, le batterie di maggiore capacità di nuova generazione di auto di Formula E dureranno tutta la gara, presupponendo che il team possa gestire adeguatamente l'utilizzo dell’energia disponibile. Le squadre dovranno ripensare a quella parte delle loro strategie di gara.

Le decisioni cruciali vengono prese molto prima della gara

Secondo le regole della Formula E ora in vigore, fare il miglior uso dell'energia immagazzinata nelle batterie dell'auto è decisivo per vincere le gare. Ecco perché, nelle settimane precedenti a una gara, i team di Formula E risolvono le numerose variabili di competizione in sofisticate sessioni di simulazione.

Nel simulatore ad esempio il team può determinare fattori come se sia più efficiente massimizzare l'uscita della frenata rigenerativa o fare più affidamento sui freni meccanici. I team possono calcolare quali saranno le velocità ottimali del motore e possono capire se il software di bordo o i controlli manuali del guidatore faranno il lavoro migliore per conservare la carica della batteria.

Le sessioni nel simulatore possono anche aiutare a calcolare il momento ottimale per fare il cambio auto di metà gara. Un pilota bloccato dietro una macchina più lenta può trarre vantaggio dal suo pit stop anticipato, se la simulazione mostra che il tempo perso nello scambio lo farà rientrare in pista lontano dal traffico. D'altra parte, potrebbe essere una strategia migliore per ritardare di un giro la fermata ai box - presupponendo che l'energia della batteria sia stata conservata e ricongiungersi agli altri con un extra giro di riserva della batteria e quindi la capacità di essere più audace nei sorpassi.

"Per correre in testa nelle competizioni ABB FIA Formula E, il pilota deve avere la giusta quantità di energia esattamente quando ne ha bisogno", afferma Rami-Johan Jokela, Head of Digitalization di ABB.



"Questa sfida gestionale è esattamente ciò che ABB affronta giorno dopo giorno, sia che si tratti di stabilizzare una rete elettrica, di gestire robot di assemblaggio, di fornire elettricità su lunghe distanze o di coordinare operazioni navali”, dice Jokela. "Ecco perché lo sport di Formula E, con i suoi lungimiranti obiettivi di sostenibilità e rilevanza per il nostro futuro di trasporto, è perfetto per le competenze chiave di ABB".

Ciò avrà importanza nella prossima gara di questa stagione, l' E-Prix di Roma del 14 aprile, così come conterà in ogni gara di Formula E.




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