Ambiente

Produzione additiva: Biden sostiene il passaggio all’energia rinnovabile

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Joe Biden ha chiaramente approvato le energie rinnovabili durante il secondo dibattito presidenziale, che si è svolto la sera del 22 ottobre 2020. Le energie rinnovabili specifiche che devono ancora essere esplorate su scala industriale diffusa sono la biomassa, il solare e l’eolico. Biden ha sostenuto un allontanamento dai combustibili fossili adottando l’energia eolica e solare come sostituti sostenibili. Una tale politica, ovviamente, non significa rovina improvvisa per l’industria petrolifera; indica, tuttavia, che le società di energia rinnovabile potrebbero cercare di aumentare la produzione nei prossimi anni se Biden fosse eletto. L’aumento della produzione, in particolare nella produzione emergente di energia solare ed eolica, è un territorio diffuso per la produzione additiva.

La scalabilità e il rapido sviluppo di AM (vantaggi già riconosciuti nel settore del petrolio e del gas) lo rendono ideale per il settore delle energie rinnovabili.

AM e Green Energy

L’AM occupa un po’ di spazio in questo campo ed è stato lodato come uno spazio che può facilitare l’assorbimento di energia rinnovabile. Il processo di stampa 3D volumetrico di T3DP, ad esempio, potrebbe finalmente aprire la strada alle celle solari stampate in 3D. Il metodo di questa start-up combina scienza dei materiali e geometrie avanzate per modellare la perovskite, un materiale di ossido di calcio e titanio che può essere fuso a temperature molto al di sotto del punto di fusione del silicio. Il materiale è un materiale di base più efficiente perché richiede energia per modellarsi. Il processo di T3DP può produrre fino al 55% di efficienza di conversione fotovoltaica. Le celle solari in silicone hanno raggiunto il massimo dell’efficienza di conversione al venticinque percento.

In realtà la stampa di celle solari è solo una delle applicazioni, poiché i vantaggi regolari di AM si applicano altrettanto bene alle energie rinnovabili. Sculpteo, un servizio di stampa 3D americano, rileva questi vantaggi. La prototipazione più rapida consente ai produttori di risolvere rapidamente i problemi creando modelli in scala e prototipi a grandezza naturale. Gli oggetti che possono essere prototipati e fabbricati sono, inoltre, costruiti in modo più efficiente. La stampa 3D implica meno spreco di materiale. Parti e strumenti personalizzati possono essere prodotti rapidamente su ordinazione utilizzando scanner 3D per modellare progetti fuori produzione.

Simusolar, un fornitore di prodotti agricoli che lavora nell’Africa orientale, ha utilizzato l’AM per creare piccole parti elettricamente isolanti sui circuiti stampati utilizzati nei prodotti per pannelli solari.

Anche le batterie in cui è possibile immagazzinare l’energia solare sono soggette alla rivoluzione AM. Nel 2018, i ricercatori della Carnegie Melon University e della Missouri University of Science and Technology hanno sviluppato una nuova tecnica per la stampa 3D degli elettrodi delle batterie che potrebbe migliorare le batterie agli ioni di litio e le velocità di ricarica. Musashi ha collaborato con KeraCel per sviluppare e commercializzare batterie allo stato solido stampate in 3D per il settore automobilistico. La NASA ha recentemente annunciato che svilupperà batterie stampate in 3D nello spazio con il gruppo tecnologico KULR. In effetti, il potenziale di AM per l’esplorazione spaziale si sposa bene con il suo potenziale utilizzo nell’energia rinnovabile.

Il calcestruzzo stampato in 3D è anche oggetto di ricerca come mezzo per produrre e installare rapidamente turbine eoliche offshore. I ricercatori della Purdue University hanno collaborato con RCAM Technologies per studiare la capacità del calcestruzzo stampato in 3D di resistere alle condizioni oceaniche. Il calcestruzzo può essere prodotto a buon mercato per ancorare le turbine eoliche, che attualmente sono ancorate utilizzando l’acciaio. Nel 2019, RCAM ha ricevuto una sovvenzione di un quarto di milione di dollari dall’ufficio del Colorado per lo sviluppo economico e il commercio internazionale per sviluppare le fondazioni delle turbine eoliche l’azienda sta lavorando presso il National Renewable Energy Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti per produrre e testare le fondamenta. La California Energy Commission anche premiato l’azienda con tre milioni di dollari per sviluppare la sua turbina eolica e la tecnologia di stampa di ancoraggio. Il fornitore di servizi IT Accucode ha successivamente collaborato con RCAM per promuovere ulteriormente questo sviluppo: Accucode sta espandendo la tecnologia di stampa del calcestruzzo di RCAM per applicazioni più ampie nell’ingegneria civile.

Una visione più generale delle applicazioni di AM mostra che si tratta di una forma di produzione sostenibile , che naturalmente si abbina all’installazione e alla manutenzione di energia rinnovabile. Questa sinergia significa che, in una vittoria presidenziale di Biden, il settore AM sarebbe ben posizionato per capitalizzare la spinta americana verso le energie rinnovabili.

Potenziale di energia rinnovabile negli Stati Uniti

Il consumo di energia americano attualmente non favorisce l’energia rinnovabile. Negli ultimi dieci anni, il consumo di energia americano ha continuato a fare affidamento sui combustibili fossili anche se il consumo di energia da fonti rinnovabili aumenta lentamente. L’abbandono dei combustibili fossili richiede la sovrapposizione di infrastrutture energetiche che, nel tempo, sostituiscono i combustibili fossili. Gli studiosi Peter Hartley e Kenneth Medlock III sostengono in The Energy Journal che l’energia rinnovabile rimarrà una fonte di energia non competitiva a breve termine. Fino a quando l’energia rinnovabile non sarà stabilita come il principale produttore di energia sulle reti elettriche, il prezzo dell’energia non sarà in grado di coprire gli investimenti a lungo termine necessari per apportare il cambiamento. Questa realtà richiede investimenti sostenuti dal governo e dal settore privato prima che l’energia rinnovabile diventi un modello di produzione autosufficiente.

Il prezzo potrebbe non essere corretto, ma la domanda esiste negli Stati Uniti e all’estero. Gli Stati Uniti consumano ogni anno circa quattro miliardi di chilowattora di elettricità. Questa cifra è rimasta stabile per circa un decennio. 12.790 miliardi di piedi cubi di gas naturale sono stati consumati nel 2019 per generare elettricità; allo stesso scopo sono stati utilizzati circa 540 milioni di tonnellate corte di carbone. Nel 2019 negli Stati Uniti sono state consumate circa 740 milioni di tonnellate di petrolio. L’energia a base di carbonio è stata consumata rispetto alle rinnovabili con un rapporto di quasi 10: 1.

L’intera industria dell’energia elettrica nucleare degli Stati Uniti ha prodotto nel 2019 la stessa quantità di energia consumata da solare, eolica e biomassa messe insieme. La domanda di energia esiste: l’americano medio consuma circa 13 000 chilowattora all’anno; l’americano medio nel 2019 ha pagato 0,104 centesimi di dollaro per chilowattora, il che significa che gli americani pro capite pagano annualmente circa 1 352 dollari per l’elettricità. Si prevede che questo tasso rimarrà abbastanza stabile fino al 2050. Le aziende che utilizzano la produzione di elettricità basata sul carbonio raccolgono la maggior parte di questi pagamenti.

Se la capacità di produzione e il costo sono i fattori trainanti del cambiamento energetico, è improbabile che un’economia efficiente passi in modo altruistico o spontaneo a una tecnologia ancora in fase di sviluppo. Le reti elettriche consolidate a base di carbonio sono troppo integrate per essere rimosse semplicemente.

Da qui la promessa elettorale di Joe Biden di allontanare gli Stati Uniti dall’energia basata sul carbonio. L’ex vicepresidente sostiene la sua visione con un investimento governativo previsto di duemila miliardi di dollari nella tecnologia e nell’installazione delle energie rinnovabili nel suo primo mandato. Questo impegno è enorme, forse abbastanza grande da influenzare il cambiamento sulle reti elettriche. La portata dell’impegno della campagna di Biden supera di cinque volte i ricavi lordi del 2018 nel settore dell’energia elettrica americana. Sebbene la generazione di energia rinnovabile sia solo una parte della promessa della campagna di Biden, la portata della sua visione suggerisce un afflusso di denaro abbastanza grande da iniziare la transizione dalla produzione di elettricità a carbone alla generazione di energia solare ed eolica.

Se questa transizione inizia per ordine del governo federale degli Stati Uniti, l’economia efficiente prende il sopravvento. Le aziende cercano i mezzi più efficaci per produrre energia eolica e solare a tutti i livelli del processo. La produzione additiva ha già dimostrato la sua utilità in ogni fase della produzione, dalla ricerca e sviluppo, alla riparazione, alla produzione su vasta scala. È logico che le aziende saranno attratte da questo settore emergente.

Puoi leggere ulteriori informazioni sulle opportunità di mercato per l’AM nell’energia rinnovabile nell’eBook sulla sostenibilità di AM Focus di 3dpbm .

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Research 2021
Metal AM Market Opportunities and Trends

This market study from 3dpbm Research provides an in-depth analysis and forecast of the three core segments...

Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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