Modellazione e ottimizzazione di un serbatoio composito di idrogeno ad alta pressione per applicazioni aerospaziali

La seguente trattazione è inserita all’interno di un progetto che ha come obiettivo migliorare l’efficienza del processo agricolo riducendo l’uso di pesticidi mediante l’interazione collaborativa tra veicoli terrestri a guida autonoma (UGV) e velivoli senza pilota (UAV) alimentati con celle a combustibile. Partendo dall’idea di un drone alimentato a idrogeno ci si è focalizzati sullo studio delle tecniche di immagazzinamento dell’idrogeno, con un focus particolare sulle applicazioni mobili, e sulla progettazione di un serbatoio di idrogeno gassoso compresso in materiale composito. Partendo dallo stato dell’arte dello stoccaggio dei droni alimentati ad idrogeno e dagli attuali standard europei ed italiani in merito, si propone il dimensionamento di un serbatoio ad alta pressione, fino a 700 bar, da montare a bordo dell’UAV. Come parametri principali sono stati individuati l’autonomia del drone e la massa del sistema energetico. Una volta definiti i parametri di dimensionamento si propone la progettazione del serbatoio tenendo conto di diverse geometrie, materiali e carichi applicati e la realizzazione di un modello agli elementi finiti per la verifica delle proprietà meccaniche. È stato poi analizzato lo stato dell’arte della valvola di sfiato principale dell’impianto secondo la normativa vigente ed è stata individuata una configurazione compatibile con il modello progettato. Il lavoro svolto si propone di essere un punto di partenza per l’implementazione di una tecnologia innovativa ed ecosostenibile rappresentata dalle celle a combustibile in un settore, come quello aerospace, che è alla costante ricerca di alternative green per poter evolvere e crescere.