I sistemi di accumulo di energia (ESS, Energy Storage System) possono aiutare i cantieri di domani a ridurre in modo sostanziale il consumo energetico e, di conseguenza, le emissioni di carbonio.
L'inquinamento atmosferico causato dal settore delle costruzioni
Il settore delle costruzioni è responsabile circa per il 40% del consumo energetico mondiale. La maggior parte dell'inquinamento dell'aria proveniente dai cantieri edili è legato alla combustione del carburante diesel. Veicoli per impieghi gravosi, gru, escavatori, generatori e molti altri tipi di attrezzature consumano carburante diesel e scaricano le emissioni nell'atmosfera. La dipendenza del settore dai carburanti diesel deriva dall'assenza di energia elettrica nei cantieri edili, soprattutto in posti remoti.
La variabilità dei carichi nel corso della giornata rende difficile gestire in modo efficiente il consumo energetico dei cantieri. L'avviamento di attrezzature pesanti, come una gru, provoca il picco del carico, mentre il funzionamento regolare mantiene una richiesta costante a un livello molto inferiore. I generatori devono essere dimensionati per il carico di picco anche se la richiesta è solo periodica e a breve termine. Di conseguenza, i generatori di grandi dimensioni vengono sfruttati poco per la maggior parte della giornata, generando inutilmente emissioni nocive.
Oltre alla combustione del carburante diesel, le attrezzature per l'edilizia generano rumore. Questa forma di inquinamento è particolarmente problematica nelle aree urbane in cui le normative sulla rumorosità possono causare fastidi durante l'orario notturno, ovvero quando non sono consentite le attività di costruzione.
Le emissioni dei gas di scarico diesel includono particolato con diametro inferiore a 2,5 micron, noto anche come PM2.5. I cantieri sono responsabili del 14,5% di queste particelle nell'aria. Nelle emissioni diesel sono presenti anche anidride carbonica (CO2), monossido di carbonio (CO), zolfo, composti dell'azoto (NOx) e idrocarburi.
Quanta CO2 produce il settore delle costruzioni?
L'inquinamento da CO2 contribuisce in misura significativa al riscaldamento globale e ai cambiamenti climatici. Le normative innalzano costantemente gli standard sulle emissioni per ridurre le emissioni di CO2. Ad esempio, le normative Stage V limitano le emissioni consentite per i generatori diesel utilizzati nei cantieri edili in Europa. Alcune città del Nord Europa, come Oslo, Copenaghen ed Helsinki stanno sperimentando i primi cantieri edili a emissioni zero al mondo.
Le attività di costruzione contribuiscono al 23% dell'inquinamento atmosferico mondiale. Inoltre, anche la semplice ricarica degli utensili elettrici influisce sull'ambiente, aggiungendo un 5% di CO2 dei cantieri proveniente da questa fonte.
Conseguenze delle emissioni di carbonio nei cantieri
L'inquinamento atmosferico accelera i cambiamenti climatici intrappolando il calore. Man mano che la temperatura globale media si alza, il nostro clima cambia necessariamente. Il riscaldamento causa eventi climatici estremi come tempeste tropicali, incendi, siccità e ondate di calore.
Anche la vita di piante e animali è vulnerabile alle emissioni di carbonio. Se il clima cambia la terra e causa siccità o altri eventi climatici a causa dei quali coltivazioni e piante non riescono a sopravvivere, può essere dannoso per la produzione agricola.
Le emissioni di carbonio sono dannose anche per gli esseri umani, lavoratori edili e residenti sono esposti allo smog e all'inquinamento dell'aria. Inoltre, un deterioramento della ricchezza della vita vegetale può interrompere la catena alimentare e sconvolgere l'ecologia locale di un cantiere edile.
Come ridurre l'inquinamento dell'aria nei cantieri
La diminuzione dell'inquinamento dell'aria nei cantieri si basa sulla riduzione del fabbisogno energetico proveniente dal carburante diesel. Uno dei modi per farlo è utilizzare i sistemi di accumulo di energia (ESS) che incorporano la tecnologia delle batterie agli ioni di litio.
In alcuni casi, è possibile evitare la presenza di macchine diesel in un cantiere, ma si tratta di una situazione rara. Solitamente, una soluzione ibrida che utilizza generatori diesel più piccoli e un ESS sono in grado di fornire l'energia necessaria per il sito, di ridurre il consumo di carburante e, di conseguenza, le emissioni.
Uno scenario tipico prevede l'utilizzo di una soluzione di accumulo di energia per fornire potenza aggiuntiva in condizioni di picchi di carico. Si riducono pertanto, le dimensioni del generatore necessario in loco e il consumo di carburante. Al contempo, il generatore può ricaricare la batteria di accumulo di energia durante i momenti in cui la domanda è minore, in modo che l'unità sia pronta per il successivo picco. Con questo principio alla base della progettazione, la capacità del generatore può essere ridotta del 40%, con una riduzione delle emissioni del sito dell'80%.
Ulteriori riduzioni sono possibili aggiungendo alla soluzione pannelli solari. Le antenne per le telecomunicazioni e le stazioni di ricarica degli utensili possono essere alimentate direttamente dall'energia solare. Per richieste di energia più elevate come la ricarica di veicoli elettrici, i generatori possono integrare l'alimentazione. I sistemi di gestione intelligente del carico consentono all'ESS di sfruttare al massimo le fonti di energia rinnovabili e di ridurre al minimo l'utilizzo del generatore diesel.
I vantaggi delle soluzioni di accumulo di energia e dell'energia solare sono notevoli negli ambienti urbani. Riducendo le dimensioni del generatore, si riduce anche l'inquinamento acustico del sito. In questo modo, l'attività di costruzione può continuare anche in orari solitamente non consentiti a causa del rumore eccessivo. L'utilizzo dell'energia elettrica di notte con l'ESS può significare che i generatori diesel vengono utilizzati solo di giorno, migliorando complessivamente la produttività del cantiere e le emissioni.
Sebbene siano numerose le applicazioni dei sistemi di accumulo di energia, la gamma di soluzioni ESS agli ioni di litio di Atlas Copco è ideale per il settore delle costruzioni. I modelli sono leggeri e compatti e possono occupare tra i 10 e i 20 metri quadrati. Possono fornire alimentazione per 12 ore, a seconda della domanda, e richiedono solo 1,5 ore per la ricarica. L'innovativo sistema Atlas Copco ha una durata di esercizio di 40.000 ore, che equivale a 5.000 cicli o più di 1.600 giorni di funzionamento continuo. Il basso costo totale di proprietà sta a significare che queste unità prevedono un recupero dell'investimento in meno di due anni.
Esiste un lungo elenco di vantaggi dei sistemi di accumulo di energia. I cantieri di domani consumeranno molta meno energia rispetto ai cantieri di ieri. Il consumo di diesel e l'inquinamento dell'aria ad esso associato subiranno una notevole flessione a fronte delle soluzioni di accumulo di energia adottate dalle aziende di costruzione. Grazie alle batterie agli ioni di litio, questo settore è in grado di soddisfare i requisiti di picco della domanda riducendo al contempo la capacità del generatore. Il settore beneficerà inoltre di emissioni di rumore ridotte e di una maggiore produttività.
