Sistemi di generazione per l’energia elettrica basati su velivoli autonomi filoguidati: modellazione e strategie di controllo

Questo elaborato si prefigge di introdurre, descrivere e modellare gli innovativi sistemi atti alla generazione di High Altitude Wind Power (HAWP), energia elettrica ottenuta da forti venti tipici delle alte quote. I sempre più completi studi intorno le grandi potenzialità di queste correnti ad alte prestazioni, hanno permesso di constatare l’inefficienza delle classiche turbine eoliche rispetto al grosso potenziale che il vento offre ogni giorno. Attualmente, l’eolico è il comparto più promettente tra le fonti di energia rinnovabili, l’unico dal potenziale limitato solo dalla tecnologia utilizzata per sfruttarlo. Dunque, investire e ricercare nell’energia eolica sembra essere la strada più giusta per vincere la battaglia contro gli idrocarburi. Tanto più se la soluzione arriva da particolari sistemi autonomi e filoguidati tanto interessanti quanto promettenti.
Dopo un’introduzione che parafrasa quanto appena detto, il capitolo 2 discute i protagonisti su citati dell’elaborato, tecnicamente definiti Airborne Wind Energy System (AWES). Il capitolo 3 contestualizza la composizione architetturale degli stessi, presentando le correnti di sviluppo esistenti e alcune delle innumerevoli realtà scientifiche alle quali sono dovuti. Sarà obiettivo del capitolo successivo discutere alcuni degli interrogativi più importanti che animano e allo stesso tempo ostacolano la diffusione in larga scala di questi particolari velivoli.
Il capitolo 5 inizia a stravolgere il profilo di osservazione finora tenuto. L’obiettivo di presentare un simulatore funzionante del sistema fa emergere il forte legame sussistente tra l’ingegneria del controllo più moderna e la messa in opera della neonata tecnologia. Se lo scopo è costruire un’architettura che possa permettere il volo autonomo di un apparato filoguidato, chiaro che la traiettoria da seguire deve essere specifica e soprattutto occorre che il velivolo la rispetti il più possibile. L’efficienza nella generazione è tutta subordinata alla costruzione di un buon sistema di controllo, capace di mantenere il volo stabile anche in situazioni mediamente instabili. Ad oggi, il problema posto non può avere una soluzione completa, per via della forte complessità che ne subentra. Perciò il simulatore presentato in questo elaborato vuole porsi come una base di sviluppo funzionante ed elegante, a partire dalla quale possa risultare agevole modellare un sistema di controllo più esauriente.
Infine, la trattazione è completata\corredata da una breve analisi dei risultati ottenuti, che comprovano quanto verrà detto nella descrizione del sistema di controllo e di tutte la varie parti che lo compongono. Queste ultime verranno praticamente modellate attraverso l’utilizzo dell’ambiente di calcolo Simulink®, completate nei parametri e settaggi attraverso gli script Matlab® allegati in appendice.