Cosa servirà per elettrificare le macchine edili

Punti di potere

Questo trucco folle aiuterà a elettrizzare tutto! (Suggerimento: è efficienza energetica)

Di Sarah Golden

17 novembre 2022

Il settore edile contribuisce in modo determinante al cambiamento climatico, rappresentando il 20% delle emissioni globali. Il problema è destinato a crescere: si prevede che la metratura aumenterà del 20% a livello globale entro il 2030. Per avere una possibilità di raggiungere gli obiettivi netti zero, l’intensità energetica del settore edilizio deve diminuire quasi cinque volte più rapidamente nei prossimi 10 anni rispetto al passato. gli ultimi 10, secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA).

La chiave per decarbonizzare l’edilizia: elettrizzare i veicoli pesanti da cantiere.

Sebbene i veicoli da costruzione compatti completamente elettrici siano già sul mercato (si pensi a un carrello elevatore in un magazzino), quanto più grandi sono le attrezzature (pale gommate ed escavatori), tanto più difficile è l’elettrificazione.

Ad agosto ho visitato la vetrina edile Danfoss in Danimarca, dove gli ingegneri stanno cercando di rompere il dado delle macchine edili completamente elettriche. Mentre ero lì, ho potuto dare un'occhiata ad alcune considerazioni che gli ingegneri stanno affrontando mentre stanno elettrizzando le apparecchiature.

L’elettrificazione di queste macchine pone tutta una serie di sfide uniche. Al centro di ogni sfida: le batterie sono molto diverse dai motori a combustione interna (ICE).

L’alimentazione dei veicoli elettrici da cantiere richiede molta energia. Ciò significa molte batterie. E quelli possono essere molto costosi.

Per fare un esempio, una pala gommata ICE che ho visto presso lo stabilimento Danfoss costava, tutto sommato, circa 150.000 dollari. Il display della batteria utilizzato dal team per alimentare il prototipo è costato altri 90.000 dollari. Si tratta di un aumento del 60% sul costo.

Una pala gommata adattata presso lo stabilimento Danfoss con l'ICE rimosso e il display della batteria da 140 kilowattora aggiunto sul retro: circa il doppio della quantità di un'auto elettrica a lungo raggio standard

Inoltre, tra una carica e l'altra il prototipo non può funzionare per lo stesso numero di ore di una controparte ICE. Realisticamente, secondo il team di ingegneri, il veicolo potrebbe funzionare per quattro ore. Per essere pronto per il cantiere, sarebbero necessarie almeno otto ore di funzionamento.

"Non si tratta semplicemente di estrarre un motore a combustione e di inserirne, diciamo, un motore elettrico", ha affermato Casper Olesen, ingegnere di sistema senior presso Danfoss Power Solutions. "Sta ripensando l'intera macchina."

La strada più semplice da percorrere è aumentare l’efficienza energetica. Mentre i guadagni marginali in termini di efficienza potrebbero essere stati difficili da vendere per i veicoli ICE, l’efficienza nelle apparecchiature completamente elettriche si traduce in risparmi diretti.

"Le tecnologie stanno effettivamente diventando più attraenti perché ora l'efficienza non fa la differenza solo se si utilizzano 10 o 15 litri di diesel all'ora", ha affermato Olesen. "In realtà la domanda è: 'Posso inserire abbastanza batterie nella macchina da poterla utilizzare per il mio lavoro?'"

L'eliminazione del sistema idraulico convenzionale e il passaggio a qualcosa di più efficiente potrebbero aggiungere un'ora o due al tempo di funzionamento. Tecnologie come le pompe a cilindrata variabile e a velocità variabile possono ridurre le perdite al minimo, ovvero l’energia consumata quando il veicolo non è in funzione.

Altre modifiche al design sono sottili ma fanno una differenza cumulativa. Ad esempio, il team sta programmando la pala anteriore della pala gommata in modo che si trovi a un'angolazione specifica durante la guida per ridurre la resistenza al vento.

Ci sono molte efficienze da guadagnare qui. L'attuale escavatore ICE, ad esempio, è efficiente solo al 30%, il che significa che, secondo i calcoli Danfoss, il 70% dell'energia fornita dal motore viene sprecata prima che la benna colpisca la terra. Combinare elettrificazione ed efficienza significa che per spostare la stessa quantità di terra è necessario solo il 25% dell’energia consumata.

Un esempio fornito da Danfoss che evidenzia il potenziale in termini di efficienza energetica ed elettrificazione di un escavatore convenzionale da 16 tonnellate

La transizione verso macchine edili a emissioni zero richiede molto più dei soli veicoli. Richiede inoltre l'infrastruttura per caricare l'apparecchiatura.