Qual è il futuro dell’energia alternativa?

Qual è il futuro dell’energia alternativa?

Di Mike Hayes 04 luglio 2023 9 minuti di lettura

                 Mike Hayes esamina la tecnologia energetica per le macchine edili che potrebbero, o meno, sostituire il diesel nei prossimi anni.

            

Escavatore compatto completamente elettrico EZ17e da 1,7 tonnellate di Wacker Neuson (Foto: Wacker Neuson)

    Se in passato il pensiero di rinnovare il tuo parco macchine edili ti ha messo in ansia, distogli lo sguardo adesso; le cose stanno per diventare molto più complicate.

    Inoltre, se pensavate che si trattasse semplicemente di passare dal diesel all'elettrico, beh, anche lì non è così semplice. Per cominciare, diamo un'occhiata alla tecnologia delle batterie...

    Uno dei principali svantaggi delle batterie agli ioni di litio che stanno cominciando a farsi strada nel settore edile è la loro modesta densità di potenza, che attualmente ne limita la capacità di alimentare attrezzature pesanti per un’intera giornata lavorativa.

    Un altro svantaggio, forse ancora più significativo, è il costo. Mentre si prevedeva che il costo delle batterie – e quindi il costo delle macchine edili alimentate a batteria – sarebbe sceso con la diffusione della tecnologia, in realtà il costo del litio è salito alle stelle, e questo è uno dei motivi per cui il prezzo di acquisto di una macchina elettrica a batteria è attualmente tra il doppio e il triplo di quello del suo equivalente diesel.

    Anche tenendo conto di potenziali riduzioni dei costi del carburante e della manutenzione nel corso della vita della macchina, molti appaltatori saranno riluttanti a fare il grande passo, soprattutto date le attuali sfide in termini di densità di potenza.

Accensione di opzioni di alimentazione alternative

    Un escavatore da 20 tonnellate, ad esempio, avrà difficoltà a fornire un'intera giornata di servizio ininterrotto con batterie agli ioni di litio, sebbene la macchina da 22 tonnellate completamente elettrica e recentemente presentata da Volvo, l'EC230, prometta un turno di 8 ore, con una carica ad alta potenza 'durante la pausa pranzo'. Questa macchina è attualmente in fase di sperimentazione presso i clienti, ma se dovesse arrivare sul mercato rappresenterà un importante passo avanti per le macchine di questa classe di dimensioni.

L'escavatore elettrico EC230 di Volvo promette una riduzione fino al 70% sui costi di esercizio rispetto al diesel (Foto: Volvo CE)

    Nonostante un certo numero di macchine elettriche a batteria più grandi stiano facendo scalpore nel settore edile, resta il fatto che, senza sviluppi significativi, sia nella capacità di accumulo dell’energia che nei costi, l’elettricità rimarrà probabilmente il “carburante” preferito solo per le macchine mobili compatte.

    Nelle apparecchiature compatte, la tecnologia presenta alcuni evidenti vantaggi, soprattutto per i progetti che si svolgono in aree urbane o in altre aree sensibili o chiuse; questi includono zero emissioni locali e significativa riduzione del rumore, nonché manutenzione e assistenza semplificate.

    Ad esempio, Wacker Neuson, specialista in macchine per l'edilizia urbana, ha recentemente lanciato il suo miniescavatore elettrico EZ17e da 1,7 tonnellate; il primo del suo genere con rotazione zero tail.

L'azienda afferma che la macchina può funzionare per una tipica giornata lavorativa, nonché funzionare continuamente in posizione stazionaria, con una connessione a una fonte di alimentazione.

    Inoltre, spiega Wacker Neuson, l'escavatore può essere ricaricato in cinque-sei ore utilizzando una comune presa monofase da 240 volt.

    Sebbene siano ancora agli inizi nel settore edile, le macchine elettriche a batteria come questa sono sempre più viste come una tecnologia indispensabile per gli appaltatori che gareggiano per progetti nei centri urbani.

    Altre tecnologie energetiche, tuttavia, sono disponibili e tutte stanno rosicchiando la torta che un tempo era appannaggio esclusivo del diesel.

Quali sono i vantaggi dell’HVO?

    L'HVO (olio vegetale idrotrattato) è di particolare interesse per il produttore di apparecchiature Liebherr.

    L'HVO si ottiene, ad esempio, da scarti di olio da cucina, grasso e residui di grasso, grassi di scarto e olio vegetale. La produzione e l’utilizzo dell’HVO sono quasi neutrali dal punto di vista climatico quando nel processo di produzione vengono utilizzate solo fonti energetiche rinnovabili.

    Nella sua forma pura o come additivo al diesel convenzionale, molte macchine possono già funzionare in modo quasi neutro dal punto di vista climatico, poiché l’HVO può essere utilizzato direttamente in combinazione con i motori a combustione convenzionali senza dover convertire la macchina. Le emissioni di CO2 possono quindi essere notevolmente ridotte, fino al 90% rispetto al diesel convenzionale.

    Liebherr afferma che tutti i suoi motori sono omologati per HVO, senza dover essere adattati. L’azienda afferma di garantire che l’HVO utilizzato proviene principalmente da scarti vegetali e completamente privo di olio di palma.

Liebherr afferma che tutti i suoi motori sono pronti ad accettare HVO, senza necessità di conversione (Foto: Liebherr)

    Il problema con questo carburante è la sua disponibilità; è improbabile che la quantità di rifiuti idonei necessari per la produzione di HVO sia disponibile in quantità sufficienti su base permanente.

Ciononostante Liebherr ritiene che l’HVO rappresenti attualmente un’opzione di combustibile che può dare un contributo importante alla defossilizzazione del settore.

    Anche un altro importante produttore, Komatsu, si sta impegnando fortemente nel settore dell'olio vegetale, avendo recentemente annunciato il passaggio all'HVO come carburante per il rifornimento in fabbrica delle apparecchiature prodotte in Europa.

    Il trasferimento è iniziato il mese scorso negli stabilimenti di Hannover, in Germania, e Birtley nel Regno Unito.

    Proprio come Liebherr, Komatsu afferma che i motori a combustione delle sue macchine – compresi quelli prodotti per l’industria delle costruzioni e della demolizione – possono essere azionati con HVO senza modifiche necessarie e descrive il passaggio come un passo importante verso la riduzione dell’impatto ambientale.

    Questo passaggio all'HVO va di pari passo con la continua ricerca e sviluppo di una gamma di tecnologie e soluzioni di alimentazione alternative, come le macchine elettriche e alimentate a idrogeno.

Idrogeno come carburante per macchine edili

    Parlando di idrogeno, sembra ancora incerto se prevarrà la tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno o l’idrogeno come combustibile all’interno di un motore a combustione interna.

    Tuttavia, a seguito di ricerche approfondite su entrambe le tecnologie, JCB ha esaltato le virtù dell'idrogeno come carburante.

Riempimento di HVO di una macchina Komatsu presso lo stabilimento di Hannover in Germania (Foto: Komatsu)

    Parlando con Becky Schultz di KHL del tempo e dell'impegno che JCB ha dedicato allo sviluppo di questa tecnologia, Tim Burnhope, responsabile dell'innovazione e della crescita dell'azienda, ha dichiarato: 'Abbiamo studiato 76 documenti - esperimenti di università e aziende di punta - e quello che abbiamo capito quando siamo arrivati ​​alla fine è che la maggior parte di quei motori erano conversioni.'

    I ricercatori si sono resi conto che la maggior parte dei tentativi accademici prevedeva il tentativo di inserire l’idrogeno in un motore ad accensione comandata esistente.

    Burnhope ha detto: 'Non metteresti benzina in un motore diesel aspettandoti che funzioni. Ed è proprio quello che le persone hanno fatto con l'idrogeno.

    'Il problema era che probabilmente la combustione era ad alta pressione e ad alta temperatura. Probabilmente i combustibili erano troppo ricchi. Quindi i risultati erano piuttosto scadenti.'

    Dopo aver analizzato gli studi, gli ingegneri JCB hanno identificato 11 principali sfide tecniche che dovevano essere affrontate. Di questi, la maggior parte, ha detto Burnhope, è tornata in primo luogo al modo in cui si brucia l’idrogeno, inclusa la necessità di bruciare a temperatura e pressione molto più basse e con una miscela molto magra di idrogeno e aria.

    JCB ora ha il suo motore a combustione a idrogeno montato e funzionante su più apparecchiature, mentre i motori di pre-produzione stanno uscendo da una linea di produzione dedicata nel Regno Unito.

Paul McCarthy, ingegnere capo di JCB per le prestazioni, i controlli e l'integrazione dei motori a idrogeno, ha affermato in merito agli sviluppi: 'Abbiamo effettivamente costruito il nostro cinquantesimo motore a idrogeno, quindi questo non è un esperimento scientifico. È reale. Sta accadendo. Stiamo già testando le nostre tecniche di produzione [in modo che] sia pronto per la costruzione.'

Pile di celle a combustibile

    Al recente evento Hannover Messe in Germania, Accelera, una divisione del produttore di motori Cummins, ha esposto una gamma di soluzioni a idrogeno, comprese le più recenti tecnologie delle celle a combustibile.

    L’azienda afferma che la sua tecnologia delle celle a combustibile con membrana a scambio protonico (PEM) utilizza idrogeno puro per generare elettricità a emissioni zero, che può essere utilizzata nelle macchine edili pesanti.

Il motore a celle a combustibile di quarta generazione di Accelera: l'FCE150 (Foto: Accelera)

    Infatti, Accelera afferma che la tecnologia è scalabile e leggera e può essere personalizzata per soddisfare le esigenze di applicazioni di tutte le dimensioni.

    Presso il suo stand in Germania, l'azienda ha esposto il suo motore a celle a combustibile di quarta generazione, l'FCE150. Il motore modulare funziona con zero gas serra o emissioni comuni e può essere impilato per generare una soluzione da 300 kW, rendendolo adatto a macchine fuoristrada pesanti.

    Si potrebbe dire che i produttori di motori e di apparecchiature siano indecisi riguardo al futuro della tecnologia energetica. Loro stessi sostengono che non esiste una singola fonte di energia in grado di sostituire il diesel nel settore edile.

    Gli appaltatori potrebbero essere in ansia per l'acquisto delle attrezzature per qualche tempo a venire.

Articolo  tratto da DIESEL PROGRESS