Il crescente interesse alla sfida emissioni 0, che ha portato all’entrata in vigore dello Stage V, è uno dei trend con cui i costruttori di macchine mobili si trovano oggi a confrontarsi. Il processo normativo relativo al contenimento delle emissioni registra un’accelerazione negli ultimi anni con l’emanazione di molte limitazioni sulle emissioni di agenti inquinanti.
In questo articolo parleremo di:
Il rinnovo del parco macchine nel settore off-highway è un fattore imprescindibile nella linea di azione tracciata per accelerare il percorso intrapreso verso una mobilità più sostenibile. Nell’adeguamento dei veicoli e nelle riprogettazioni future dei veicoli si stanno aprendo delle direttive di sviluppo che si ripercuotono sul mercato. Ai costruttori di macchine mobili è richiesta la progettazione di nuovi veicoli non solo più performanti dal punto di vista ambientale e - quindi che inquinino meno e siano più silenziosi-, ma anche a livello di sicurezza per l’operatore. Nella guida "Advanced Vehicles: tutto sulla connettività e le funzioni macchina" abbiamo approfondito le tecnologie e le soluzioni in via di sviluppo per i veicoli autonomi, elettrici e connessi.
Tracciare queste direttive è fondamentale per intercettare le tendenze del momento e fotografare l’attuale contesto industriale e le capacità di sviluppo di una mobilità industriale sostenibile. Sicurezza, performance ed elettronificazione sono le direttive a cui i progettisti dovranno attenersi per lo sviluppo di nuovi veicoli: da costruzione, per l'agricoltura, insomma, tutti i mezzi impiegati per il lavoro.
La richiesta di prestazioni superiori continua ad essere un fattore di cambiamento e innovazione in un mercato sempre più competitivo ed esigente. Le performance a oggi rappresentano un vantaggio competitivo per il costruttore. L’innovazione tecnologica ha giocato un ruolo fondamentale nel rafforzamento del miglioramento delle performance dei veicoli industriali. A fronte di ciò, i veicoli ad alimentazione diesel restano i più comuni nel parco delle macchine mobili circolanti anche se molti costruttori hanno già presentato sul mercato soluzioni ibride e anche l'idrogeno inizia fare capolino. A prescindere dalla motorizzazione e dalla propulsione l'obiettivo resta abbattere le emissioni ripensando e ottimizzando ogni singolo componente del sistema macchina al fine di aumentare la resa di questi veicoli.
La ricerca di soluzioni innovative combina sia hardware sia software: si passa, dunque, dalle migliorie meccaniche a motori e cambio, al freno motore, ai sistemi oleodinamici e di filtrazione, all’aerodinamica di cabine e rimorchi, fino alle sospensioni idropneumatiche con una gestione e controllo elettronico di tutti questi sistemi per automatizzare e, di conseguenza, efficientare ogni processo di lavoro.
Le caratteristiche tecniche che possono dare impulso alla diffusione dei motori elettrici nelle macchine mobili sono riconducibili a: elevata efficienza e integrabilità, maggiore reattività alle richieste di potenza. La propulsione elettrico offre, vantaggi interessanti in termini di peso e riduzione degli ingombri, elevata coppia, assenza del gruppo cambio-frizione e assenza di vari servizi ausiliari meccanici ed idraulici. L'automazione di diverse funzioni macchina, scelta adottata sia in un'ottica green che in quella di una futura guida autonoma, ha già portato l’elettronica a rivestire un ruolo strategico nell’equipaggiamento dei veicoli.
L'elettrificazione dei mezzi ha diverse facce e per questo parliamo di veicoli avanzati perché automatizzati attraverso l'elettronica e l'elettro-idraulica, o perché dotati di sistemi per la generazione di potenza elettrica agli attachment, o perché connessi e remotabili attraverso elettronica di gestione e controllo. La connettività, di cui abbiamo analizzato vantaggi e scenari in questo articolo, e l'elettronificazione per le macchine mobili sono due facce della stessa medaglia poiché rappresentano un futuro sempre più vicino verso gli advanced vehicles. Nell'articolo "HY-SOLUTIONS X Advanced Vehicles" abbiamo approfondito con un'overview le soluzioni oleodimaniche ed elettro-idrauliche per gli Advanced Vehicles.
Le nuove normative in ambito sicurezza hanno introdotto e sempre più punteranno all’integrazione di sistemi di analisi e controllo, che il costruttore è chiamato a considerare e implementare già in fase di progettazione dei mezzi. I veicoli industriali, dalle macchine mobili alle macchine agricole, hanno l’obbligo di dotarsi di avanzati dispositivi per la sicurezza. L’attuazione di sistemi di funzioni autonome che contribuiscono sia alla sicurezza dell’operatore sia all’assistenza alla guida, sta mutando le competenze umane richieste. Questo cambiamento rende sempre più necessaria la presenza di figure altamente formate e specializzate in grado di gestire le funzionalità dei sistemi intelligenti. Ma non solo. La predisposizione del sistema macchina, sia lato software che hardware, come abbiamo visto in questo articolo può essere un asset vincente per i costruttori più lungimiranti.
L’ecosostenibilità e l’economia circolare stanno condizionando il mondo dei veicoli industriali: in questo panorama si inserisce la necessità di rintracciare propulsioni efficienti e sostenibili. Così, come abbiamo visto, se da un lato il Tier 5 sta trasformando le motorizzazioni diesel e le loro applicazioni, dall’altro nuove e vecchie tecnologie di propulsione si affacciano sul mercato: gas naturale, ibrido, elettrico, idrogeno, etc..
L’obiettivo di avere veicoli off-highway, telehandler, macchine agricole con il minor impatto ambientale possibile non è raggiungibile puntando su una sola tecnologia.
I motori a propulsione diesel grazie ai progressi fatti in termini di efficientamento energetico, sono in posizione preminente nel governare la transizione attuale, accanto a nuove soluzioni destinate a svolgere un ruolo fondamentale nel medio-lungo termine. Mentre molti si chiedono se la rapida avanzata dell’ibrido/elettrico affiancherà il diesel anche nelle macchine mobili l’unica certezza attuale è dettata dal mercato. Attualmente ibrido, diesel ed elettrico sono le scelte che si stanno maggiormente affermando seppure l'elevata necessità di potenza di molti mezzi industriali si attesta ancora a discriminante.
La propulsione elettrica, grazie ai vantaggi in termini di efficienza energetica, sostenibilità ambientale, sicurezza ed elevato contenuto innovativo, potrebbe assumere una certa importanza anche nella mobilità industriale del futuro.
Analizziamo due sfide per il futuro dell'elettrico:
Un passo importante verso l’elettrificazione delle macchine destinate al settore delle costruzioni, dell’agricoltura e industriale, è quello rappresentato dalla gestione delle batterie di gru, batterie di telehandler e del loro riuso. Infatti, lo sviluppo della mobilità elettrica, sta già introducendo nuove sfide alle filiere industriali, a partire dal riutilizzo dei materiali del veicolo e dal riciclo delle batterie elettriche (“seconda vita”) utilizzabili per altri fini dopo la rottamazione del mezzo.
I futuri veicoli elettrici, ibridi e con sistemi di accumulo stazionari di energia si basano sull’azionamento attraverso le batterie Li-ione. L’aumento di produzione, che si sta attualizzando impone che la questione del riciclo assuma un ruolo sempre più strategico e urgente nel mondo produttivo.
Il riciclo dei vari componenti che compongono la batteria è la modalità di riuso che va per la maggiore: cobalto e nichel, sono facilmente recuperabili con costi competitivi rispetto all’estrazione mineraria.
Uno studio del MIT – Massachusetts Institute of Technology di Boston esplora l’ipotesi d’utilizzo delle batterie, non più impiegabili per i veicoli elettrici per piccoli impianti fotovoltaici, come accumulatori di riserva per almeno un decennio.
L’importanza della questione "riuso delle batterie" è sottolineato dalla normativa UE che regola il fine vita delle batterie è la direttiva comunitaria 2006/66/EC: come si legge nella normativa, il primo obiettivo è la riduzione al minimo dell’impatto negativo di tali dispositivi e dei loro rifiuti, inoltre si impone di armonizzare i requisiti relativi al contenuto di metalli pesanti e all’etichettatura di pile e accumulatori (cfr. Preambolo e Art. 1) Anche in Italia, è il Decreto Legislativo 188 del 20 novembre 2008 che recepisce e sostiene la direttiva comunitaria.
Infine, uno dei freni principali alla diffusione delle propulsioni elettriche è rappresentato dalla necessità di aumentare l’autonomia delle batterie di gru, batterie di telehandler e delle macchine mobili in generale. L’ostacolo da fronteggiare è la richiesta da parte degli utilizzatori di autonomie sempre più importanti in termini di tempistiche, la fattibilità di questa richiesta comporta l'impiego di batterie sempre più grandi con un impatto sull'ambiente considerevole. Su questo fronte, i progettisti sono impegnati nella ricerca di soluzioni in grado massimizzare l’efficienza delle batterie e aumentare la capacità degli accumulatori.
In conclusione, la necessità di prevedere un futuro più pulito e sicuro per l’ambiente, ha portato a voler concretizzare e mettere in atto una mobilità industriale sostenibile; ponendo costruttori e progettisti a fronteggiare molteplici sfide per concretizzare le richieste di un miglioramento delle performance e una maggior sicurezza per gli operatori.
Inoltre, la ricerca di propulsioni alternative al diesel come elettrico, metano, ibridino o idrogeno pone, ancora una volta, l’attenzione sulla questione ambientale: si riusciranno a trovare soluzioni efficaci anche per il riuso delle batterie utilizzate nelle nuove propulsioni elettriche? Questo è l’interrogativo che accompagna la transizione verso la futura mobilità sostenibile.
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