Aviazione sostenibile: gli sforzi di ricerca per voli green

Aviazione sostenibile: gli sforzi di ricerca per voli green

Transizione verde dell’aviazione: obiettivo impatto zero entro il 2050. Servono nuovi motori e carburanti, ma anche ripensare le operazioni di volo e a terra. Deep Blue partecipa a questo sforzo di ricerca con cinque progetti SESAR e HORIZON.

 

Verso un’aviazione a impatto zero

L’ambizioso obiettivo del Green Deal europeo è rendere l’Europa il primo continente a impatto climatico zero entro il 2050. Nonostante il settore dell’aviazione rappresenti meno del 4% delle emissioni di gas serra della UE, il suo contributo alla crisi climatica è cresciuto in modo vertiginoso: dal 1990 al 2019 le emissioni del trasporto aereo sono aumentate del 146%. Per realizzare la “rivoluzione green” dell’aviazione, la ricerca procede su più fronti: motori e carburanti innovativi (elettrico e idrogeno sono il futuro, ma nell’immediato ci sono i SAF o Sustainable Aviation Fuel: biocarburanti, carburanti sintetici o ricavati da carbonio), ma anche ottimizzazione delle operazioni di volo e a terra (al netto della fattibilità economica e sociale, ne avevamo parlato qui).

L’impresa comune SESAR, un partenariato pubblico-privato per modernizzare la gestione del traffico aereo europeo, sta finanziando una serie di progetti per sviluppare tecnologie e procedure da applicare nell’ambito della gestione del traffico aereo con l’obiettivo di ridurre l’impatto dell’aviazione sul bilancio delle emissioni globali di gas serra e, quindi, il suo contributo alla crisi climatica. Deep Blue partecipa a quattro di questi progetti.

 

AEROPLANE: meno scie e più resilienza agli eventi climatici estremi

“Aviazione e clima si influenzano a vicenda: gli aerei generano gas che alterano il clima ma gli eventi climatici estremi come le ondate di calore, la cui frequenza aumenterà a causa del global warming, pregiudicano prestazioni e sicurezza delle operazioni di volo”, dice Carlo Abate, fisico, a capo del settore Ambiente & Energia in Deep Blue. In questo contesto opera il progetto AEROPLANE (Advancing mEasures to Reduce aviatiOn imPact on cLimate and enhAnce resilieNce to climate-changE).

Uno degli obiettivi è sviluppare un software capace di calcolare la rotta migliore per minimizzare la formazione delle scie di condensazione che, in determinate condizioni, possono contribuire a riscaldare la parte bassa dell’atmosfera formando nuvole. “Non è un calcolo banale perché per evitare di lasciare scie un aereo potrebbe essere costretto a un tragitto più lungo e quindi generare più CO2. La rotta ottimale deve perciò bilanciare formazione di scie ed emissioni climalteranti”, continua l’esperto, responsabile del progetto per Deep Blue.

Riguardo agli eventi climatici estremi, AEROPLANE analizzerà le ondate di calore che, per effetto dell’aria più calda e rarefatta, riducono la spinta verso l’alto durante la fase iniziale di decollo degli aerei. Anche in questo caso l’idea è creare un’applicazione che, in base alle condizioni climatiche, suggerisca le operazioni per un decollo ottimale, per esempio la necessità di ridurre il carico del velivolo o di avere una fase di rullaggio più lunga del normale per raggiungere la velocità di decollo. “In Italia studieremo l’impatto delle temperature sul decollo degli aerei e testeremo il software negli aeroporti di Ciampino e Pantelleria – aggiunge Abate – quest’ultimo, in particolare, è un ottimo caso studio: Pantelleria è un luogo caldo (e lo sarà sempre di più) e ha limiti geografici per cui non è possibile pensare di risolvere il problema delle ondate di calore allungando la pista per permettere all’aereo di raggiungere velocità maggiori durante il decollo”.

Oltre agli aerei, il progetto studierà i droni: anche il loro volo, infatti, è condizionato dal clima, soprattutto dalle condizioni di pioggia e vento. “Per pianificare il lavoro, quindi scegliere che tipo di droni usare e per quali attività, gli operatori dovrebbero sapere con largo anticipo quali saranno le condizioni climatiche in un determinato periodo. Svilupperemo un’applicazione che, sulla base di dati storici e modelli climatici, restituisca un probabile scenario con il maggior livello di accuratezza possibile”, conclude il fisico. Il caso studio italiano per testare questo software sarà a Cortina, che in occasione delle Olimpiadi invernali del 2026 vuole impiegare droni per spostare merci e far volare persone (a patto di ottenere tutte le certificazioni, naturalmente).

 

HERON: idee per inquinare meno

HERON (Highly Efficient green OperatioNs) è un progetto di implementazione di soluzioni già mature per contribuire al raggiungimento dell’obiettivo “emissioni nette di carbonio pari a zero entro il 2050” come stabilito da IATA (International Air Transport Association), ATAG (Air Transport Action Group) e ICAO (International Civil Aviation Organization). Un approccio che considera sia le operazioni a terra sia il volo.

“A terra il progetto verificherà la convenienza, in termini di emissioni, di diverse soluzioni su cui da tempo si sta ragionando: rullaggio con un solo motore oppure con motori elettrici montati sulle ruote; impiego di strumenti di IA per gestire più efficacemente gli spostamenti nelle operazioni di parcheggio”, dice la responsabile del progetto per Deep Blue Ana Ferreira, consulente esperta di Fattori Umani.

In volo lo sforzo si concentrerà sul migliorare la gestione delle traiettorie e la tecnologia per lo scambio dati tra aerei e regioni di controllo, soprattutto in prossimità degli aeroporti dove lo spazio aereo è più congestionato. Relativamente a quest’ultimo punto, si lavorerà al miglioramento dei cosiddetti sistemi di Sorveglianza dipendente automatica – contratto (ADS-C) che prevedono che i dati su velocità, altitudine o posizione dell’aero in volo arrivino ai controllori e gestori del traffico aereo direttamente dall’aeromobile senza coinvolgere il pilota. “Il caso studio italiano è coordinato da Deep Blue in collaborazione con ENAV e LEONARDO – prosegue Ferreira – la validazione si svolgerà nello spazio aereo controllato di Roma dove verificheremo i benefici dei voli equipaggiati con ADS-C a livello di efficienza operazionale e di traiettorie di decollo e atterraggio ottimizzate per risparmiare carburante e tagliare le emissioni”. “Dal lato Fattori Umani – aggiunge la consulente – Deep Blue condurrà interviste post-simulazioni per capire se e in che modo i sistemi ADS-C e le raccomandazioni ‘green’ possano aiutare i controllori a gestire il traffico in un modo più sostenibile senza impattare la sicurezza e idealmente migliorando il loro carico di lavoro”.

 

GAALAD: arrivi snelli e dinamici

Il progetto GALAAD (Green Aviation – Lean Arrivals And Dynamicity) vuole ottimizzare la gestione degli arrivi per renderla più flessibile rispetto alle condizioni operative (traffico aereo, meteo, ecc.). “Nello spazio aereo terminale ai voli in arrivo vengono assegnate rotte in maniera statica in base alle direttrici del traffico – spiega Aurora Simonetti, consulente esperta in Fattori Umani in Deep Blue – tuttavia, una maggiore flessibilità in funzione, per esempio, delle diverse condizioni di traffico o disponibilità dello spazio aereo consentirebbe un profilo di discesa migliore dal punto di vista dell’impatto ambientale”. Questo vuole fare GAALAD: sviluppare strumenti di supporto decisionale per realizzare un uso dinamico di rotte RNP (Required Navigation Performance). In questo modo, la gestione del traffico in arrivo sarebbe più efficiente dal punto di vista ambientale: sarebbe infatti possibile ottimizzare le traiettorie di arrivo nel piano orizzontale e/o verticale e quindi risparmiare carburante e diminuire le emissioni.

“Il caso studio italiano, che Deep Blue svolgerà nuovamente in collaborazione con ENAV, si svolgerà nella Terminal Control Area di Milano dove le aspettative sono incentrate sull’uso dinamico del network di rotte di arrivo RNP per gli aeroporti di Milano, Linate e Bergamo”, aggiunge la consulente, coordinatrice del progetto lato Deep Blue.

 

CONCERTO: CO2 e non solo

Anche CONCERTO (Dynamic Collaboration to Generalize Eco-friendly Trajectories) punta sull’ottimizzazione di traiettorie di volo e gestione del traffico aereo per diminuire l’impatto ambientale dell’aviazione: non solo emissioni di CO2 ma anche non-CO2, per esempio ossidi di azoto e scie di condensazione. Secondo il coordinatore del progetto David Antonello, responsabile del progetto operazioni verdi presso Thales: “Questo approccio potrebbe aiutare a ridurre nello spazio aereo dell’UE la CO2 equivalente di centinaia di migliaia di tonnellate a breve termine, poi di milioni a lungo termine se il sistema verrà ampliato e implementato”.

“Uno degli obiettivi è sviluppare uno strumento (Orchestrator for eco-friendly Trajectories) che suggerisca ai fornitori di servizi di navigazione aerea slot temporali che permettano di ridurre le emissioni di CO2 – spiega Simonetti, che coordina il progetto in Deep Blue – ciò consentirebbe agli utenti dello spazio aereo, per esempio i centri di controllo delle operazioni aeree, di programmare rotte di volo che riducano le emissioni”.

Riguardo alla gestione degli impatti climatici non legati alla CO2, il progetto svilupperà un altro strumento (Traffic Flow Optimiser) che aiuterà gli operatori a monitorare e prendere decisioni sui flussi di traffico bilanciando i benefici ambientali con i costi operativi e i problemi di capacità dello spazio aereo.

“Come Deep Blue siamo coinvolti nella fase di sviluppo e test del primo strumento – sottolinea la consulente – in particolare, nel caso studio italiano condotto con ENAV (una simulazione dell’efficacia dell’orchestrator nell’area di controllo di Milano) ne valuteremo l’impatto sia sulla prestazione degli operatori sia sulla sicurezza”.

 

ALBATROS: nuovi problemi, nuove soluzioni

Chiudiamo con ALBATROS (Advanced systems and solutions for better practices against hazards in the aviation system), progetto che rispetto ai precedenti ha un focus differente: la sicurezza (è finanziato nell’ambito del programma europeo HORIZON). “I cambiamenti climatici, l’aumento del traffico aereo anche per l’entrata in scena dei droni, le nuove tecnologie relative a motori e carburanti, i cyber attacchi comportano nuovi rischi che vanno analizzati, previsti e gestiti – spiega Simonetti, coordinatrice lato Deep Blue – servono nuovi modelli di valutazione del rischio e nuove procedure di sicurezza”.

Tra gli obiettivi del progetto c’è infatti la creazione di un toolkit che racchiuda soluzioni e procedure da seguire nei casi di emergenza. Parallelamente, il consorzio lavorerà allo sviluppo di un sistema di scambio dati e informazioni sulla sicurezza in tempo reale tra aerei, aeroporti e gestori del traffico per guidare le azioni da intraprendere in risposta a situazioni critiche, emergenze, crisi.

“La fase di dimostrazione e convalida dei concetti, delle tecnologie e degli strumenti di supporto alle decisioni prevederà esercitazioni negli aeroporti, simulazioni e test di laboratorio condotti in stretta collaborazione con i centri di crisi che operano nell’aviazione”, conclude l’esperta.

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