Il team converte il calore in elettricità per alimentare robot autonomi per mesi

Un generatore ad alta efficienza energetica destinato ad alimentare residenze private potrebbe alimentare veicoli militari autonomi per mesi, secondo i ricercatori dell’esercito.

Un team di scienziati e ingegneri del laboratorio di ricerca dell’esercito del comando di sviluppo delle capacità di combattimento dell’esercito americano si è concentrato sull’accelerazione della modernizzazione dell’esercito. I test fanno parte di un lavoro iniziato quasi due anni fa a sostegno dell’iniziativa Agenzia-Energia del Dipartimento dell’Energia per i progetti di ricerca avanzata per valutare il generatore a ciclo Stirling, noto per la sua elevata efficienza, praticamente silenzioso, lunga durata e basse emissioni.

I ricercatori sono alla ricerca di capacità multi-carburante. Oltre ai combustibili fossili, stanno sviluppando nuove tecnologie per trasformare in modo efficiente la biomassa come il legno in elettricità in movimento.

Justin Shumaker, il ricercatore capo del laboratorio sul progetto, ha affermato di ritenere che questa sia la prima volta che un generatore Stirling di questa scala viene utilizzato per la propulsione su un veicolo terrestre autonomo, compito difficile per un generatore originariamente progettato per generare elettricità e fornire calore per case, disse.

“Affinché un motore Stirling possa funzionare, deve esserci una differenza di temperatura tra le estremità calde e fredde”, ha affermato Shumaker. “Il circuito di raffreddamento rimuove il calore dall’estremità fredda per mantenerlo freddo”. I ricercatori hanno progettato e prodotto diverse nuove tecnologie per utilizzare questo generatore per la propulsione. Il primo era un convertitore di potenza DC-DC che trasforma in modo efficiente l’energia elettrica dal gruppo elettrogeno Stirling al bus elettrico del veicolo.

Hanno anche modificato un facocero Clearpath Robotics, un grande veicolo terrestre senza equipaggio per tutti i terreni in grado di viaggiare su terra e in acqua, lasciando intatti solo il telaio e le ruote originali.

Il team ha quindi progettato una nuova batteria utilizzando celle al titanato di litio e un sistema di gestione della batteria, necessario per garantire che le batterie siano sicure da usare.

Shumaker ha affermato di aver progettato anche un circuito di raffreddamento per le nuove apparecchiature.

“Tutto questo deve essere fatto in un modo che si integri bene con il veicolo, sia affidabile, abbia abbastanza spazio per funzionare nelle giornate molto calde e utilizzi pochissima elettricità per le pompe e le ventole”, ha detto. Ci sono molti dispositivi meccanici, elettrici e gli elementi software necessari per integrare un gruppo elettrogeno Stirling in un veicolo elettrico ibrido per la propulsione.

“Un giorno, i robot autonomi supereranno le prestazioni dei soldati in determinati compiti e lo faranno senza la necessità di mangiare, dormire o riposare”, ha detto Shumaker. “Questo ha il maggior beneficio potenziale per il soldato, rimuovendolo dal pericolo.” Il team dell’esercito era sulla buona strada per consegnare la nuova tecnologia all’ARPAe questa primavera, ma dopo un ordine di soggiorno a casa in tutto lo stato in risposta alle epidemie di COVID 19 , hanno interrotto i test in loco. Shumaker ha detto che ora puntano alla consegna per questo autunno.

“È più probabile vedere questo generatore utilizzato come studio di fattibilità e identificare modi per migliorarlo e ampliarlo”, ha detto Shumaker. “Ciò che impareremo dalla valutazione di questo gruppo elettrogeno informerà i modi per migliorare il gruppo elettrogeno per un futuro sistema dell’esercito, sia per la propulsione che come generatore stazionario.” Shumaker ha affermato di sperare che ci sarà l’opportunità di finanziare una versione di prossima generazione di questa tecnologia e “concentrarsi su aspetti che implicano renderlo più leggero e più conveniente perché l’efficienza è già molto buona”.

Shumaker ha discusso di questa tecnologia nel podcast What We Learned Today lo scorso agosto con l’allora direttore del laboratorio Dr. Phillip Perconti, che ora serve come capo scienziato dell’esercito e vice assistente segretario dell’esercito per la ricerca e la tecnologia.