التقنيات الحرجة والناشئة (STEP) – DM 25/10/2024

البرنامج الوطني للبحث والابتكار والتنافسية 2021-27 (صندوق النمو المستدام)

TITOLO DEL PROGETTO: 

رمز CUP: B99J25000470005

ميزانية جامعة بوليتكنيك باري: € 679.499,52

المحقق الرئيسي أو مسؤول الوحدة البحثية: Prof. Mario Carpentieri

الشركاء: 

CARPENTERIA SALENTINA S.R.L. 

TECNOLOGIE STRADALI S.R.L. UNIPERSONALE 

SINTESI DEL PROGETTO  

يهدف مشروع Wi-Road إلى تطوير نظام بنية تحتية مبتكر للشحن الديناميكي للمركبات الكهربائية باستخدام تقنية DWPT (نقل الطاقة اللاسلكي الديناميكي)، على جانب الطريق بالكامل. ويتمثل الهدف في تصميم نموذج أولي متكامل وإنشائه والتحقق من صلاحيته في بيئة مضبوطة، بحيث يكون قادراً على نقل الطاقة بالحث إلى المركبات الكهربائية أثناء تحركها، متجاوزاً القيود الحالية للشحن الثابت.

تتضمن المبادرة سلسلة منسقة من أنشطة البحث الصناعي والتطوير التجريبي. ويتعاون الشركاء على تطوير نظام قابل للتوسع، ومعياري، وقابل للتشغيل البيني، ومصمم لتحمل ظروف التشغيل القاسية (حركة المرور الكثيفة، والتقلبات الحرارية، والعوامل الجوية)، مع زيادة كفاءة الطاقة إلى أقصى حد وضمان السلامة والمتانة والتوافق الكهرومغناطيسي.

يرتكز المشروع على ثلاثة محاور رئيسية:

• الدمج المادي لمكونات DWPT في سطح الطريق، مع إيلاء الاهتمام لمقاومة الأحمال الميكانيكية وسهولة الوصول لأغراض الصيانة؛

• تصميم وحدة الإرسال وإنشاؤها، بما يشمل المحولات والملفات وتعويضات الرنين وأنظمة التحكم الذكي؛

• النمذجة والتحسين الكهرومغناطيسي والوظيفي، وصولاً إلى تطوير استراتيجيات التنشيط التنبؤي القادرة على تكييف أداء النظام ديناميكياً مع ظروف التشغيل الفعلية.

والغاية النهائية هي الحصول على نموذج توضيحي تكنولوجي قابل للتصنيع على نطاق ما قبل صناعي، يشكل أساساً ملموساً للتطبيقات المستقبلية على النطاقين الحضري وخارج المدن، ويسهم في انتشار التنقل الكهربائي بما يحقق الاستدامة البيئية والاستقلالية التشغيلية.

الأهداف

تتمثل الغاية النهائية لمشروع Wi-Road في تطوير بنية تحتية ذكية للطرق والتحقق من صلاحيتها في بيئة مضبوطة، بغرض الشحن الديناميكي للمركبات الكهربائية باستخدام تقنية DWPT (نقل الطاقة اللاسلكي الديناميكي)، على أن تكون متمركزة بالكامل في البنية التحتية. وسيكون النظام قادراً على نقل الطاقة لاسلكياً من سطح الطريق إلى مركبة كهربائية أثناء تحركها، بما يتيح تنقلاً كهربائياً متواصلاً ومستداماً وخالياً من الانبعاثات المحلية، ويتجاوز قيود مدى السير المرتبطة بسعة البطاريات والحاجة إلى التوقف للشحن.

يهدف المشروع إلى إنشاء نموذج أولي عامل على مسار اختبار، يتكون من وحدتين رئيسيتين:

• وحدة للطريق، مصممة لدمج الأنظمة الفرعية للإرسال مادياً ووظيفياً داخل الرصف، مع ضمان التوافق مع حركة المركبات والمتانة وتيسير الصيانة؛

• وحدة إرسال تحتوي على إلكترونيات القدرة والملفات ودوائر التعويض، ومزوّدة بمنظومات للتحكم الديناميكي في التفعيل وواجهات للاتصال، بما يضمن النقل الأمثل للطاقة إلى المركبات أثناء حركتها.

وبالتوازي، يتضمن المشروع أنشطة للنمذجة الكهرومغناطيسية، وتطوير خوارزميات للتحكم التنبؤي، والتحقق التجريبي من النظام، بمشاركة شركاء أكاديميين وصناعيين يمتلكون خبرات متكاملة.

RISULTATI ATTESI 

يهدف مشروع Wi-Road إلى إنشاء نموذج أولي عامل لنظام طرق لشحن المركبات الكهربائية لاسلكيًا أثناء سيرها. وستتمثل النتائج الرئيسية في تصميم جزء من البنية التحتية للطرق ودمجه واختباره في بيئة خاضعة للرقابة، بحيث يضم نظام DWPT (نقل الطاقة اللاسلكي الديناميكي) يعمل بالكامل.

وعلى وجه التحديد، يتضمن المشروع ما يلي:

• التصميم التفصيلي لسطح الطريق باستخدام مواد وتكوينات تتوافق مع وجود أجهزة الإرسال، دون المساس بالخصائص الإنشائية للرصف؛

• تطوير وحدة الإرسال، بما يشمل المكونات الإلكترونية ومنظومات التحكم اللازمة لنقل الطاقة بالحث؛

• نمذجة السلوك الكهرومغناطيسي للنظام ومحاكاته في ظروف مختلفة لحركة المرور وأوضاع الطريق؛

• إنشاء مقطع نموذجي فعلي مجهز بنظام DWPT واختباره في المختبر على مسار تجريبي؛

• وأخيرًا، تطوير خوارزميات للتفعيل الديناميكي والتنبؤي لمقاطع الإرسال، بهدف تحسين استهلاك الطاقة والحد من أي تداخل محتمل.

وستوفر هذه النتائج مجتمعةً أساسًا عمليًا للتنفيذ المستقبلي للنظام على نطاق أوسع، مع تطبيقات في البيئات الحضرية واللوجستية وعلى الطرق السريعة.

تمثل تقنية DWPT اليوم توجهًا ناشئًا في مجال التنقل الكهربائي، إلا أن تطبيقها الفعلي لا يزال مقتصرًا على عدد قليل من التجارب الأولية. ومن هذا المنطلق، يتميز مشروع Wi-Road بنهج متكامل للبنية التحتية، يجمع بين الخبرات في تصميم الطرق وإلكترونيات القدرة وأنظمة التحكم.

وبالمقارنة مع أحدث ما توصلت إليه التقنية، لا تكمن أصالة المشروع في مكوّن مبتكر واحد، بل في قدرته على الجمع بين تقنيات متعددة بصورة متسقة، وتطوير نظام متكامل قابل للتركيب والاختبار، مع إمكانية تكرار تنفيذه.

إلى جانب معالجة الجوانب التقنية لنقل الطاقة، يهدف المشروع إلى إيجاد حلول لمشكلات ملموسة تتعلق بمتانة رصف الطرق وصيانته والسلامة الكهرومغناطيسية والتوافق مع المركبات الحالية. لذا، لا يتعلق الأمر بتحسين تدريجي للحلول القائمة، بل بخطوة إلى الأمام نحو نوع جديد من البنية التحتية، صُمم لمواكبة نمو التنقل الكهربائي بفعالية واستدامة أكبر.

على المستوى الأوروبي، اقتصرت التجارب المماثلة حتى الآن على نماذج توضيحية مفاهيمية. أما مشروع Wi-Road فيهدف إلى تحقيق نتيجة ملموسة، خضعت للاختبار وأصبحت جاهزة للدمج في مشاريع بنية تحتية حقيقية مستقبلية، بالتعاون أيضًا مع الهيئات العامة أو الجهات المشغّلة للطرق السريعة.

بفضل تصميم متين للمشروع وارتكازه القوي على الخبرات التقنية للشركاء المشاركين، يمكن أن يشكل Wi-Road نقلة تكنولوجية حقيقية لقطاع البنية التحتية للطرق ولسلسلة القيمة الكاملة للشحن الكهربائي.

إلى جانب تحسين أداء أنظمة الشحن ومرونتها، سيسهم المشروع في تحفيز ابتكار حلول جديدة في مجال مواد رصف الطرق، وأجهزة الاستشعار المدمجة، وأنظمة التحكم الذكية، ونماذج التشغيل البيني بين المركبات والبنية التحتية. وعلى المدى البعيد، قد تمتد آثار النتائج أيضًا إلى قطاع الخدمات اللوجستية الحضرية، والنقل العام الكهربائي، وسياسات إزالة الكربون في المناطق.