eDriveLAB, una bottega di idee elettriche a Parma

Università e imprese insieme per accelerare il processo d’elettrificazione della mobilità e far si che la ricerca accademica abbia ricadute concrete nella società. Da tempo, in Italia, molti Atenei hanno dato vita a progetti innovativi sul trasporto elettrico (vedi tabella a fondo pagina), ma a Parma ne è nato addirittura uno spin-off già attivo nella consulenza alle imprese. Si chiama eDriveLAB, ed è il frutto di un’idea di Davide Lusignani, ingegnere elettronico formatosi presso l’ateneo emiliano. Con lui parliamo del rapporto fra ricerca e industria e delle potenzialità del sistema Italia nella mobilità elettrica. 

Da FCA al mondo della ricerca

Ingegner Lusignani, cominciamo dal suo percorso professionale. Quali lavori ha svolto e com’è arrivato a fondare eDriveLAB?

La passione per il mondo dell’auto ha scandito ogni fase della mia carriera. Già da studente ho avuto modo di inserirmi all’interno del centro di ricerca sull’elettronica di potenza dell’università (MEltIngLab), dove ho potuto mettere in pratica le conoscenze teoriche apprese. Parallelamente, ho partecipato al programma dell’Uni PR Racing Team, accrescendo ulteriormente le mie competenze nel settore automotive. In seguito alla laurea sono entrato a far parte del reparto “Innovation Powertrain” di FCA a Modena. Al momento del mio ingresso (nel 2015) era in fase di avvio il piano industriale sullo sviluppo di powertrain ibridi per i marchi premium del gruppo, ossia Alfa Romeo e Maserati. Forte di questa esperienza, sono tornato dai miei colleghi del centro di ricerca, proponendo loro di convogliare il know-how ventennale accumulato nel laboratorio MEltIngLab in modo specifico sul mondo dei trasporti. Così, nel 2017, ha preso forma lo spin-off.

Consulenze automotive, ma non solo

Chi sono i membri di questa impresa? Che tipo di progetti eseguite?

Il cuore della società è formato da 5-6 persone, per lo più professori e ricercatori appartenenti al MElTingLab. Tra i miei colleghi vorrei citare in particolare Carlo Concari (docente di Azionamenti Elettrici) e Alessandro Soldati (direttore tecnico di eDriveLAB). A queste risorse si aggiungono, a seconda del tipo di progetto da svolgere, studenti, dottorandi e collaboratori indipendenti. Per ora ci concentriamo sull’attività di consulenza, ma ci piacerebbe poter diventare produttori di dispositivi legati all’elettronica di potenza, come convertitori e inverter. Non è un obiettivo semplice, vista la complessità di avviare una filiera in ambito automotive, ma siamo fiduciosi. Pur essendo un’azienda giovane, abbiamo avuto la fortuna di operare già in molteplici settori. Per esempio, nel primo anno di vita, abbiamo lavorato a stretto contatto con una prestigiosa casa automobilistica sullo sviluppo di modelli di simulazione per l’analisi delle performance delle vetture ibride.

In seguito abbiamo elaborato per Carraro un prototipo di trattore agricolo ibrido (leggi l’articolo), presentato a EIMA 2018 e vincitore dei premi “Technical Innovation” e “Blue Award”. Per questa iniziativa ci siamo appoggiati allo studio di progettazione 4e-consulting, preparando un’impostazione rigorosa della parte meccanica ed elettrica del prototipo. Un’altra partnership proficua è quella avviata con un’importante azienda, leader nel settore dei sollevatori telescopici idraulici. Per quest’impresa abbiamo realizzato una macchina operatrice elettrica da 20t (dotata di range extender) ad alto contenuto d’innovazione. Queste sono alcune dimostrazioni del tipo di consulenza che svolgiamo per le aziende, ma seguiamo naturalmente anche la squadra corse dell’università. La PSR01 è a tutti gli effetti una vettura-laboratorio. In qualità di Faculty Advisor, cerco di far sperimentare un’innovazione “tangibile” agli studenti coinvolti, in modo che siano agevolati nell’ingresso del mondo lavorativo.

Una realtà pratica e radicata nel territorio

Come avviene il contatto con le aziende? Quali sono le competenze che potete apportare in più rispetto ai loro centri di ricerca o a quelli di maggiori dimensioni? Cosa cercano in voi i clienti?

Al riguardo vorrei ricordare che eDriveLAB mette a frutto le competenze raccolte in vent’anni dal Meltinglab nell’elettronica di potenza. La nostra expertise è teorica ma soprattutto pratica. Pertanto abbiamo numerosi contatti e collaborazioni avviati con le aziende del territorio, nell’ambito dei trasporti ma non solo. Grazie alle nostre capacità trasversali e alla nostra flessibilità operativa, possiamo intercettare molteplici esigenze velocemente, aggiornandoci continuamente sulle ultime innovazioni tecnologiche. Personalmente, credo che ci siano imprese che si avvicinano a noi sapendo chiaramente quale obiettivo desiderano raggiungere. Tuttavia, esistono anche quelle che hanno bisogno di supporto per definire lo scopo e il ritorno che può giungere da una nostra consulenza. In alcuni casi ci capita di dover dissolvere i pregiudizi o i preconcetti nei confronti dell’attività di ricerca sull’elettrificazione. Per farlo cerchiamo di mostrare come possa essere una risorsa concreta e strategica.

L’avvenire dei trasporti è elettrico

Come sta avvenendo il processo di elettrificazione nella mobilità?

In base ai nostri studi, il fenomeno è indubbiamente in fase di espansione ed è una tendenza che proseguirà in futuro. Bisogna però distinguere tra il settore automotive e gli altri rami del trasporto. Il primo vede già applicazioni tecnologiche e commerciali in ambito full electric, mentre le altre categorie sono ancora nella fase di transizione da una completa alimentazione basata sui combustibili fossili a quella ibrida. Infatti, solo negli ultimi anni sono state introdotte normative sulle emissioni di macchine agricole o quelle operatrici, dunque questi settori stanno iniziando da poco ad aggiornarsi. Ritengo però che proprio questi veicoli possano ricevere notevoli benefici dall’impiego dell’elettrico, specialmente per quanto riguarda l’efficienza energetica, forse ancor più delle automobili.

Per esempio, nel progetto della macchina operatrice idraulica, grazie a un’attenta analisi del ciclo di lavoro, abbiamo elaborato un sistema ibrido in cui la potenza della parte termica del powertrain è stata notevolmente ridotta rispetto all’originale versione diesel. Qui il range extender fornisce energia alla batteria nei momenti in cui è richiesto un picco di potenza, mantenendo inalterate le prestazioni complessive del mezzo. L’ottimizzazione grazie alla tecnologia elettrica su questo prodotto è notevole: minori consumi, emissioni chimiche e sonore.

Ciò significa che questo sollevatore telescopico potrebbe operare nei centri città, ma anche in luoghi a rischio, e tutti questi concetti sono applicabili alla maggior parte delle macchine operatrici, come escavatori o gru. In caso poi di ricarica con energia proveniente da fonti rinnovabili, i vantaggi sarebbero ancora più grandi. Nel progetto del trattore ibrido, invece, su specifica richiesta del cliente, abbiamo studiato una soluzione per avere la possibilità di selezionare una movimentazione puramente elettrica. Potrebbe trattarsi di aree chiuse come i capannoni oppure le serre.

Una sfida tecnica e una rivoluzione culturale

Quali sono le condizioni per avere dei trasporti completamente elettrici?

Credo che l’aspetto più critico da risolvere sia la predisposizione dell’infrastruttura ad adempiere questo scopo. Soddisfare la domanda di energia (che è in costante crescita a livello mondiale) senza ricorrere ai combustibili fossili è un’operazione complessa e non banale, ma bisogna lavorare in questa direzione per realizzare una rivoluzione elettrica “profonda”. Questo è il primo passo da compiere. Al momento ci sono già iniziative, pur localizzate e delimitate, incoraggianti. Rilevante sarà anche l’evoluzione tecnologica delle batterie, che dovranno avere maggiore densità energetica e potenze di ricarica.

Penso però che si debba considerare l’elettrificazione come un fenomeno che cambierà profondamente la filosofia dei trasporti. Non si tratta quindi solo di un cambiamento tecnico, ma soprattutto culturale. La condivisione dei veicoli sarà sempre più pervasiva, per ottimizzare l’efficienza d’uso del loro ciclo di vita. Accadrà più agevolmente nelle aree urbane per poi diffondersi nel resto del territorio. Sarà anche importante osservare l’evoluzione della tecnologia legata all’idrogeno. Per ora è limitata dal suo ciclo produttivo energivoro e dallo stoccaggio complesso, ma secondo uno studio dell’International Energy Agency potrebbe essere dirompente.

Collaborazioni in Italia e all’estero

Qual è il rapporto con le altre università, in Italia e all’estero?

Abbiamo una buona rete di relazioni in ambito nazionale e internazionale. L’Università di Padova è per noi un referente nello studio dei motori elettrici (in particolare nella figura del prof. Bianchi). Siamo anche membri (tramite l’Università di Parma) dell’associazione MUNER promossa dalla regione l’Emilia Romagna, insieme agli atenei di Bologna e Modena-Reggio Emilia. Per quanto riguarda oltreconfine, Alborg University è un centro rinomato di ricerca sulla robustezza e sulla sicurezza dell’elettronica in ambito automotive con cui abbiamo relazioni lavorative e scambio di personale.

Colgo l’occasione per dire che noi italiani siamo molto rispettati e considerati per la nostra preparazione. Questo ci rende orgogliosi, ma dispiace riscontrare una mancanza di supporto finanziario nelle nostre attività rispetto a quello dei nostri colleghi europei. Basterebbe poco per poter incrementare la qualità della ricerca. Per noi significherebbe poter comprare macchinari o avere più collaboratori per seguire con maggiore profondità progetti differenti. Inoltre ho potuto constatare un rapporto più stretto tra manifattura e centri di ricerca universitari stranieri rispetto al nostro Paese. Sono considerate aziende dedicate all’innovazione, spesso con volumi d’affari corposi, tant’è vero che esiste molto meno il concetto di spin-off. Ad ogni modo credo che una qualità tipicamente italiana sia quella di ottimizzare al massimo l’uso delle risorse. I risultati sono dunque eccellenti in relazione ai mezzi che abbiamo.

Tante idee, anche sui materiali

A proposito di ricerca “pura”, cosa state studiando al momento?

Stiamo preparando un inedito Vehicle Control Unit (VCU). Si tratta di un dispositivo di controllo in grado di osservare l’intero veicolo, dialogando in tempo reale con batteria, motore, powertrain, inverter e sistema di ricarica, sul quale possiamo implementare le nostre strategie di controllo del veicolo. Stiamo anche finendo di ingegnerizzare per la produzione un convertitore DC-DC, bilanciando densità energetica, efficienza e costo. In ambito teorico, stiamo studiando architetture modulari di elettronica, nonché l’implementazione di un powertrain a idrogeno su un potenziale veicolo. Quest’ultimo progetto ci ha fatto capire l’importanza dei materiali. Per le fuel cell, il miglior catalizzatore è il platino, ma ha un costo molto elevato e stiamo cercando delle alternative, adottando un criterio di efficienza tecnica, economica e geopolitica. Un approccio simile sta interessando lo sviluppo di un propulsore elettrico privo di terre rare. Gli impegni non mancano!

Le iniziative nel resto d’Italia

La seguente tabella riporta i principali progetti e gruppi di ricerca attivi nel mondo accademico italiano sulla mobilità elettrica, intelligente e sostenibile. Se ne conoscete altri vi invitiamo a segnalarceli.