Progetto di ricerca SOLCO Sviluppo di sOluzioni tecnoLogiche per un’agricoltura ecO-efficiente
Renzo Cicilloni Head of Trento Branch
Centro Ricerche Fiat
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Fiat Research Center (CRF): facts & figures
Founded in 1978 Global innovation and research hub About 950 employees Global network with 400 Universities and Research Centers 2726 patent rights, protecting 628 inventions
(Status 2012) 3
Research & Innovation – Mission
Develop and transfer innovative systems & features, materials & processes and methodologies in order to improve the competitiveness of the products of the Fiat Chrysler Group by means of An Agenda driven research A structured and repeatable process
(Status 2012) 4
CRF: technological transfer
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Il Progetto
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MOTIVAZIONE DELLA RICERCA ALLA BASE DEL PROGETTO La necessità di sostenibilità ambientale, e in particolare quella di ridurre le emissioni di CO2, spinge l’Unione Europea, i governi nazionali e le istituzioni locali a introdurre linee guida per la ricerca di normative a sostegno di una mobilità caratterizzata dall’utilizzo di combustibili alternativi, a basso impatto ambientabile e prodotti da fonti rinnovabili, nuove tecnologie abilitanti e una gestione efficiente delle risorse e vantaggi derivati (sicurezza preventiva del lavoro)
EU mandatory: 10% dei combustibili per il trasporto, prodotti da energia rinnovabile entro il 2020.
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MOTIVAZIONE DELLA RICERCA ALLA BASE DEL PROGETTO Tra i combustibili di nuova generazione, il bio-metano, non solo per la
mobilità ma anche nell’ambito agricolo, è di estremo interesse per la Provincia di Trento (e non solo) in quanto, attraverso lo sviluppo della filiera industriale, il problema di gestione dei reflui zootecnici e di una parte considerevole della frazione umida dei rifiuti domestici/alberghieri si trasformerebbe in un’opportunità industriale, ambientale e turistica. L’abbattimento delle emissioni di CO2 e il risparmio energetico si ottengono non solo con la riduzione dell’inquinamento derivante da interventi su motopropulsore e sull’efficienza strutturale ma anche attraverso una migliore gestione della mobilità dei mezzi e delle operazioni agricole, grazie all’impiego integrato di nuove tecnologie telematiche.
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BIOMETANO Benefici ambientali diretti: Il progressivo utilizzo del biometano favorisce la riduzione di CO2 in atmosfera grazie alla conversione di biomasse (in particolare per i reflui zootecnici e FORSU che altrimenti emetterebbero biogas direttamente in atmosfera; opportunità per gli allevatori) Benefici ambientali indiretti : la tecnologia presenta una potenzialità per la produzione di fertilizzanti (reflui zootecnici) che possono essere facilmente incorporati nel suolo in quantità precise (migliore omogeneità dei prodotti digeriti; maggiore efficienza agronomica), riduzione delle emissioni odorose (impatto sociale)
Fonte: EC Biomax project
Gas – Highway project 9
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OBIETTIVI DEL PROGETTO
• L’obiettivo tecnico-scientifico del progetto SOLCO è l’acquisizione know-how necessario alla definizione di un nuovo concept di sistema agricolo, integrato con le più innovative tecnologie, efficiente e sicuro che si avvalga dei risultati della ricerca sulle seguenti tematiche:
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OBIETTIVI DEL PROGETTO Tecnologie per la Bio-Metanizzazione del trattore (Obiettivo 1) Tecnologie di trasformazione dei materiali metallici e compositi in grado di
abilitare soluzioni architetturali innovative del veicolo permettendo l’ampliamento della capacità di stoccaggio del combustibile (Obiettivo 2) Tecnologie e applicazioni innovative dell’info-telematica, nello scenario agricolo, per la cooperatività tra Trattore – Terreno/Pianta – Operatore al fine di accrescere sia l’efficienza della gestione agricola sia la sicurezza preventiva del mezzo e degli addetti finali (Obiettivo 3) Analisi sperimentale da effettuarsi sia su un concept marciante sia sui dimostratori Emissione di CO attuale tecnologici attraverso un’attività di analisi dei limiti finalizzata a validare l’analisi Ricerca virtuale e le tecnologie abilitanti investigate nel corso del progetto, evidenziando i limiti del concept di sistema e in seguito definire i requisiti tecnologici di un suo futuro sviluppo (Obiettivo 4) 2
Ottimizzazione motore Ottimizzazione efficienza veicolo
Monitoraggio – Controllo – Gestione
Strategie ICT
Cooperatività
Ric ad ute
Trattore-Infrastruttura-Utente
Sicurezza preventiva
Emissione di CO2 ridotta
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CONTENUTI
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Obiettivo 1: “Bio-Metanizzazione”
• Ad oggi non esistono trattori a metano/biometano (non dual fuel). • Centro Ricerche Fiat, collegata a Fiat Powertrain ha la possibilità di accedere alla disponibilità di motorizzazioni a metano del Gruppo Fiat che non sono abilitate ad applicazioni strutturali come necessita l’applicazione su trattore. • Per poter utilizzare questi carburanti, la soluzione più immediata ed efficiente è quella di sostituire il motore diesel attuale con un moderno motore a metano, implementando le funzione strutturale (ad oggi non disponibile). • Scopo dell’attività è la ricerca di soluzioni e tecnologie abilitanti ottimali per garantire la funzionalità di un motore nato per altre applicazioni e garantirne una sufficiente autonomia (obiettivo 2).
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Posizionamento motore diesel NP
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Obiettivo 2: “Stoccaggio”
Ulteriore obiettivo di ricerca industriale è la modalità di stoccaggio del combustibile che sarà perseguito attraverso lo sviluppo di tecnologie avanzate in grado di abilitare l’integrazione delle bombole all’interno dell’architettura del veicolo, di incrementare l’efficienza strutturale (cabina) e di integrare funzioni aggiuntive (pianale), in modo da garantire un’adeguata autonomia senza alterare le altre prestazioni. Vantaggi indiretti sono i miglioramenti in termini di sicurezza attiva e passiva oltre che il miglioramento delle condizioni lavorative (maggior visibilità e qualità dell’abitacolo) Le nuove tecnologie oggetto di studio saranno: • Piegatura 3D di profili (di acciaio e alluminio) • Stampaggio rotazionale (rotomolding) e termoformatura di materiali plastici, compositi e strutture ibride e sandwich (metallo/plastica) * la densità energetica del metano è più bassa della benzina/diesel, ci vogliono bombole di nuova generazione per avere la stessa autonomia SOLCO
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Obiettivo 3: “Sistemi Cooperativi”
Saranno studiate, implementate ed integrate assieme, all’interno dell’archetipo di veicolo agricolo dimostratore, tecnologie e dispositivi info-telematici ad oggi non ancora impiegate nell’e-farm, in particolare:
Reti di comunicazione; Sensori/Attuatori; Centralina elettronica embedded per la gestione integrata delle tecnologie
individuate (reti di comunicazione e sensori/attuatori) di bordo trattore e per la gestione delle operazioni agricole (interfaccia uomo-macchina) Dispositivi embedded esterni al veicolo a supporto delle funzionalità telematiche
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Obiettivo 4: “Analisi dei limiti”
Si valideranno i risultati ottenuti nel corso dell’attività di ricerca attraverso un’estensiva campagna di analisi dei limiti effettuata sia a banco sia sul campo. Questa riguarderà: il comportamento del propulsore modificato per l’utilizzo del bio-metano, al fine di verificarne il corretto funzionamento, di misurarne i consumi e quindi le esigenze di stoccaggio combustibile; gli archetipi tecnologici dimostrativi e rappresentativi emersi dalle attività di ricerca tecnologica e ottimizzazione prestazionale e di forma, con lo scopo di validare anche le metodologie numeriche utilizzate; il sistema di e-farm per analizzare le performance e i limiti operativi sia su banco che su veicolo dimostratore
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Impatto sul Territorio Trentino
Lo sviluppo delle strategie necessarie alla creazione delle basi per una mobilità sostenibile deve essere attuato mediante il coinvolgimento degli utilizzatori, dei fornitori di servizi, dei settori industriali locali, dei centri di ricerca e delle amministrazioni pubbliche. In particolare i risultati attesi del progetto possono essere riassunti come segue: ● contribuisce a proporre il “miglior” utilizzo delle risorse rinnovabili presenti sui territori; ● getta le basi per l’indipendenza dai combustibili fossili e per la diminuzione dell’inquinamento; ● sostiene l’integrazione trasversale tra energie da fonte rinnovabile – territorio/ambiente – e un modello di sviluppo sostenibile;
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Impatto sul Territorio Trentino
● riduce i problemi legati allo smaltimento dei reflui zootecnici trasformandoli da problema ambientale in risorsa agronomica; ● migliora l’immagine e l’attrattiva per il turismo (progetto faro: carattere di primato in uno scenario Nazionale e Internazionale); ● porta alla creazione di nuove opportunità di business (ricadute dirette ed indirette) anche attraverso sinergie ad altri settori industriali (es.: filiera dei combustibili da fonti rinnovabili, domotica; ecc.); ● promuove lo sviluppo di competenze di eccellenza locali in Provincia di Trento ed aiuta ad inserire il Trentino nel piano strategico UE, incentrato sull’impiego del gas naturale, dei biocombustibili e dell’idrogeno come vettori energetici del futuro.
I risultati della ricerca favoriranno lo sviluppo di filiere industriali inerenti la produzione, lo stoccaggio e la distribuzione di combustibili da fonti rinnovabili. Inoltre, favoriranno lo sviluppo industriale di sistemi infotelematici innovativi favorendo aziende locali nell’ambito ICT. SOLCO
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COLLABORAZIONI
Università di Trento
Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e delle Tecnologie Industriali: caratterizzazione materiali plastici e compositi; caratterizzazione materiali metallici; collaborazione allo sviluppo di attrezzature specifiche per test sperimentali; analisi CAE. Dipartimento di Informatica e Telecomunicazioni di Trento: supporto alla progettazione e analisi delle reti di telecomunicazioni e delle Wireless Sensor Network
Fondazione Edmund Mach
Unità GIS e remote sensing: monitoraggio stato delle piante attraverso sensoristica specifica; Unità Biomasse ed energie rinnovabili: supporto per definizione qualità e resa delle diverse tipologie di biomasse.
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Grazie