Maggiore eco-efficienza grazie all’approccio sistemico e all’innovazione

Marginal Column

Come può l’economia mondiale continuare a crescere nonostante l’esaurimento delle risorse? Dobbiamo svincolare la crescita, il fabbisogno energetico e l’utilizzo delle risorse!

 

Chi almeno una volta ha sperimentato una dieta, sa che solamente un costante e soprattutto sistemico adattamento delle proprie abitudini può portare al risultato desiderato. Lo stesso avviene, in modo analogo, nell’ambito del fabbisogno energetico e delle materie prime nella produzione industriale. Puntuali azioni individuali possono forse garantire un risparmio a breve termine, tuttavia si può agire sul lungo periodo solamente cambiando in modo coerente il proprio modo di pensare. Ed è esattamente questo ciò che richiede l’ex Presidente della Fraunhofer-Gesellschaft, Hans-Jörg Bullinger: “Invece di massimo profitto derivante da un minimo impiego di capitale, è necessario che il massimo profitto sia prodotto da un minimo utilizzo delle risorse.” Tradotto nella realtà industriale, ecco ciò che significa: riduzione sistemica del consumo energetico, riduzione delle emissioni, ottimizzazione dello sfruttamento dei materiali, flessibilizzazione dei processi, mantenimento della produttività, come minimo!

Questo suona come una competizione olimpica a prove multiple, con apporto calorico e ossigenazione ridotti in presenza di tempo burrascoso; tuttavia, secondo la stima di molti esperti, costituisce l’unico reale programma di fitness per un sicuro futuro industriale. L’efficienza energetica rappresenta un tema fondamentale a livello globale. La nuova Direttiva UE relativa all’efficienza energetica di giugno 2012 decreta per gli stati membri un risparmio energetico dell’1,5% all’anno. Nonostante le numerose nuove centrali elettriche e il potenziamento dell’energia eolica, la Cina può a malapena compensare l’incremento della domanda.

Il dodicesimo piano quinquennale cinese prevede pertanto di ridurre l’intensità energetica (rapporto tra il consumo energetico e il prodotto nazionale lordo registrato da un Paese) del 16% entro il 2015. Con la disattivazione di 50 centrali nucleari, in Giappone l’industria ha dovuto ridurre definitivamente del 15% il proprio consumo energetico, quasi da un giorno all’altro. E il Brasile intende ridurre del 36% le emissioni nocive per il clima entro il 2020. Se il fabbisogno energetico del mondo industrializzato può essere soddisfatto facendo ricorso ad energie rinnovabili, allora esiste una strada alternativa.

Sfruttamento intelligente dell’energia, riciclaggio del materiale, evitare i rifiuti

 

Una gran parte della produzione di energia elettrica avviene oggigiorno ancora mediante combustione dei combustibili fossili come gas, petrolio o carbone. L’utilizzo efficiente della risorsa energia è così il mezzo più efficace per ridurre le emissioni di CO2, tutelare l’ambiente e mettere un freno ai costi. Anche in Asia viene promossa in modo sempre più evidente dalle imprese di tutti i settori una maggiore efficienza energetica di macchine e impianti. Solamente in questo modo possono soddisfare le direttive statali e, al contempo, frenare gli incrementi di prezzo inerenti all’energia elettrica.

Vengono quindi attuati, con rapidità e in modo capillare, provvedimenti indirizzati ad una maggiore efficienza energetica. Così in Cina un sempre maggior numero di produttori utilizza azionamenti a velocità variabile per pompe prodotti da Rexroth e riduce fino al 70% il consumo energetico della parte idraulica per macchine per la lavorazione della plastica o per macchine utensili. Queste soluzioni si adattano anche ai concetti delle macchine esistenti e spesso vengono già trasformati in realtà. Dalle nuove macchine i clienti si aspettano un’efficienza energetica ancora superiore, unita alla massima produttività. Per questa ragione, nei capitolati vengono specificati in misura crescente i limiti superiori per quanto concerne la potenza allacciata.

Al fine di incrementare gli attesi potenziali di efficienza energetica, i progettisti devono già conoscere, sin dalla fase embrionale dei progetti, il successivo fabbisogno energetico delle macchine. Per procedere in questa direzione si fa affidamento su approcci sistemici come quello di Rexroth 4EE (Rexroth for Energy Efficiency). Questo approccio sistemico ha effetto su tutte le tecnologie Drive&Control e tiene anche conto delle eventuali interazioni dei fattori.

Ciò risulta particolarmente importante, poiché in caso contrario eventuali risparmi in un determinato ambito possono causare un incremento dei consumi in un altro. L’approccio sistemico non esercita solamente un’influenza sui nuovi concetti di macchina, bensì si rivela anche adatto all’analisi per l’efficienza energetica di linee di produzione e fabbriche già esistenti. In numerosi progetti, dall’industria automotive fino alla produzione e al confezionamento di generi alimentari, le imprese possono già ridurre sensibilmente il proprio consumo energetico mantenendo perlomeno una produttività costante.

Minore consumo grazie ad una maggiore innovazione

Un importante approccio per quanto concerne la riduzione del consumo di energia e di materiali consiste nelle funzioni software innovative. Prendiamo ad esempio la stampatrice a rulli: in passato tiranterie meccaniche, giunti e organi di trasmissione collegavano i singoli rulli con il motore centrale. Oggigiorno a tal scopo è sufficiente un cavo di comunicazione, i rulli azionati singolarmente sono sincronizzati via software in modo da funzionare in assenza di usura e con precisione elevata. I componenti meccanici dell’albero di rinvio vengono completamente abbandonati. Un ulteriore effetto si riscontra nella maggiore flessibilità e precisione. Anche nel caso di macchine per imballaggio, presse e linee di montaggio gli alberi elettronici svolgono sempre più compiti che in precedenza erano di natura meccanica.

Anche nel caso di lotti sempre più ridotti il software riduce la percentuale di scarto all’avvio della produzione, risparmiando al contempo energia e materiale. I progettisti, inoltre, possono costruire le macchine in modo più compatto e più leggero. L’approccio sistemico universale di Rexroth 4EE si riscontra ad esempio già nella concezione della macchina e, grazie a modelli di simulazione, calcola una soluzione ottimale. Prodotti e sistemi indirizzati all’efficienza energetica, il ricorso a forme di energia sinora non sfruttate, nonché il recycling e l’accumulo energetico, completano il quadro delle attività.

Assolutamente efficienti

Anche una nuova punzonatrice, realizzata dall’azienda produttrice di macchine utensili Trumpf, offre una maggiore produttività, abbinata ad un ridotto consumo di materiale e di energia. Sinora, in seguito alla punzonatura di un foglio di lamiera, rimaneva sempre un fastidioso residuo, a forma di “L”, che doveva essere rimosso manualmente. Con la nuova macchina il processo di stampaggio della lamiera è contemporaneo a quello dell’eliminazione dei residui per fila.

Inoltre, mantenendo lo stesso tempo di lavorazione, rispetto alla serie di macchinari precedenti riduce di quasi il 25% la potenza allacciata grazie alla modalità Smart Energy Mode: accumulatori di energia nel circuito intermedio evitano un eventuale ritorno di energia, l’energia in eccesso viene accumulata nel condensatore e riutilizzata per l’accelerazione. La punzonatura priva di eventuali residui riduce mediamente il consumo di materiali del 10%, in alcune applicazioni persino di un terzo. Trumpf punta tra l’altro su di una soluzione Drive&Control decentrata di Bosch Rexroth. La soluzione di sistema CNC IndraMotion MTX posiziona e controlla gli assi principali delle macchine. Per la cinematica della testa di punzonatura viene inoltre utilizzato il sistema Motion-Logic IndraMotion MLD, basato sugli azionamenti.

Trazione integrale automatica

OptiUn’ottimale efficienza energetica unita alla massima trazione possibile della trasmissione: spesso si tratta di obiettivi contrastanti per veicoli municipali a trazione integrale e per macchine operatrici. Con il sistema High Efficiency Traction Control (HET) Rexroth presenta una soluzione idrostatica per la traslazione in grado di soddisfare entrambe le esigenze. L’efficienza energetica del sistema HET è anche dovuta all’attivazione della trazione integrale soltanto in caso di necessità, e in modo completamente automatico, senza l’intervento dell’operatore.

Se, ad esempio, su un terreno difficile una ruota inizia a perdere aderenza, lo slittamento aumenta considerevolmente. L’incremento del flusso d’olio che ne deriva causa un immediato trasferimento del momento torcente sul motore della ruota interessato. Con questa “attivazione in caso di slittamento” della trazione integrale, l’High Efficiency Traction Control assicura al veicolo la possibilità di muoversi in modo affidabile su ogni terreno, con notevoli risparmi di energia rispetto ad una trazione integrale inserita in modo permanente.

Maggiore crescita = maggior consumo delle risorse?

La carenza di materie prime e materiali è un argomento che in futuro acquisirà la stessa importanza che oggi riveste l’approvvigionamento dell’energia. Un recente studio condotto dalla Commerzbank (Materie prime ed energia: rischi legati a risorse molto ambite, ottobre 2011), nel quale vengono intervistate oltre 4.000 imprese, attesta che il soggetto del test presenta un’elevata consapevolezza del problema. A fronte di un blocco di costi di materiali superiore al 40%, molte imprese guardano con preoccupazione agli sviluppi che si verificano sui mercati globali delle materie prime. Le possibilità di dover affrontare queste sfide dal lato degli acquisti, ad esempio per mezzo di una sapiente politica legata ai quantitativi oppure a contratti a lungo termine, sono tuttavia molto limitate. Così i problemi causati da scarsa disponibilità, rincari e volatilità, spesso vengono semplicemente trasferiti su fornitori e clienti.

Grazie a questi semplici mezzi di economia aziendale, i sintomi di una globale carenza di risorse non devono essere tuttavia combattuti a lungo. In fondo si tratta di svincolare la crescita dal consumo delle risorse. La pressione derivante dalla necessità di agire è in continua crescita sulle aziende di converting, analogamente all’efficienza energetica e, non in ultimo, anche alle direttive politiche. In questo contesto si tratta di vedere come debbano essere armonizzati tra loro i vantaggi per i clienti, la sostenibilità e i costi.

I successi degli anni passati in occasione dell’incremento dell’efficienza energetica indicano che, grazie ad un intervento sistemico, possono nascere rapidamente nuove idee, settori tecnologici e innovazioni commerciabili. Ecco, tra l’altro, come la vedono anche i partecipanti allo studio della Commerzbank: “Maggiore innovazione” è stata la risposta fornita più frequentemente alla domanda sulle conseguenze della carenza di risorse per le imprese medio-piccole.

 

Con il 43% circa, I costi del material rappresentano per le imprese del tessuto produttivo il centro di costo con la percentuale maggiore. Fonte: Ufficio Federale di Statistica (della Germania) 2011.

Com’è possibile incrementare l’efficienza nella gestione dei materiali?

L’efficienza delle risorse è un argomento complesso enelle imprese non si considera più come una “creatura autonoma”. In particolare per quanto concerne l’efficienza nella gestione delle materie prime e dei materiali, nonché i potenziali che ne derivano, spesso deve essere sviluppata all’inizio una sorta di consapevolezza. Si tratta di prendere in considerazione l’intero processo, dall’ordine fino alla fornitura della merce. A questo proposito entrano in gioco molteplici parametri e fasi di processo, mentre correlazioni nascoste rendono più complessa la semplice identificazione dei meccanismi di perdita. Secondo DEMEA, l’agenzia governativa tedesca per l’uso efficiente dei materiali, sostanziali possibilità di incremento dell’efficienza nella gestione dei materiali sono da ricercarsi nel settore del design dei prodotti, nel processo produttivo, nel contesto della produzione e nel recycling.

 

Fonte: demea