Rinnovabili • ABB Robotics

ABB Robotics promuove l’automazione nel settore edile

9 imprese edili su 10 prevedono una crisi della manodopera entro il 2030, con l'81% che afferma che introdurrà robot nei prossimi 10 anni; la sicurezza e l'ambiente sono entrambi catalizzatori per accelerare gli investimenti nella robotica.

ABB Robotics

ABB Robotics promuove l’automazione nel settore delle costruzioni con nuove soluzioni di automazione robotica per affrontare le principali sfide tra cui la necessità di alloggi più economici ed ecologici e di riduzione dell’impatto ambientale delle costruzioni assieme alla carenza di manodopera specializzata.

L’automazione robotizzata offre un enorme potenziale per migliorare la produttività, l’efficienza e la flessibilità di produzione in tutto il settore edile, compresi l’inserimento dell’automazione nel settore dei prefabbricati, la costruzione di componenti edili al di fuori dal sito produttivo, la saldatura robotizzata e la movimentazione dei materiali fatta direttamente nei cantieri e la stampa 3D robotizzata per case e strutture personalizzate. Oltre a rendere così il settore più sicuro e più efficiente in termini di costi, i robot stanno migliorando la sostenibilità riducendo l’impatto ambientaleaumentando la qualità e riducendo gli sprechi.

“Con così poche imprese edili che oggi utilizzano l’automazione, abbiamo un enorme potenziale per trasformare il settore delle costruzioni attraverso la robotica. A differenza della costruzione di automobili o dell’assemblaggio di componenti elettronici, molte tecniche utilizzate nel settore delle costruzioni non sono cambiate da generazioni, quindi stiamo sviluppando nuove soluzioni per affrontare le principali sfide del settore “, ha affermato Sami Atiya, Presidente della Business Area Robotics & Discrete Automation di ABB“Questo nuovo segmento amplierà la nostra offerta all’interno di una strategia più ampia volta ad accelerare l’espansione in segmenti ad alta crescita come l’elettronica, il settore della cura della persona, i beni di consumo, la logistica e il food&beverage, e a soddisfare la crescente domanda di automazione in diverse industrie.”

In un sondaggio globale commissionato da ABB su 1.900 imprese edili grandi e piccole in Europa, Stati Uniti e Cina, il 91% ha affermato di essere pronta a dover affrontare una crisi della manodopera nei prossimi 10 anni, con il 44% che ha dichiarato di far fatica ad assumere personale per lavori nel mondo dell’edilizia. Il miglioramento della salute e della sicurezza nei cantieri è una priorità per il 42% e la stessa percentuale ha affermato che l’attenzione all’ambiente è un fattore chiave per il cambiamento del settore.

L’81% delle imprese edili ha dichiarato che introdurrà o aumenterà l’utilizzo della robotica e dell’automazione nel prossimo decennio, mentre oggi solo una piccola parte di queste imprese trae vantaggio dalla robotica. Nel sondaggio, solo il 55% delle società di costruzioni afferma di utilizzare robot, rispetto all’84% nel settore automobilistico e al 79% nel settore manifatturiero.

Studi di settore affermano che il valore totale del comparto edile aumenterà dell’85% fino a raggiungere 15.500 miliardi di dollari in tutto il mondo entro il 2030, mentre uno studio interno di ABB Robotics – relativo al mercato potenziale dell’automazione robotizzata nei prossimi 10 anni, in settori chiave del mondo delle costruzioni inclusi i prefabbricati e la stampa 3D – prevede un tasso di crescita a doppia cifra.

I robot consentono un nuovo approccio 

Nell’industria che si trova oggi a dovere affrontare una più stringente regolamentazione ambientale e la necessità di edifici più economici, l’automazione robotizzata aiuta a ridurre gli sprechi, il che è significativo quando si stima che fino a un quarto del materiale trasportato in un cantiere resti poi come rifiuto. Con l’automazione e le soluzioni digitali, i costruttori possono anche pensare a come ridurre i rifiuti all’inizio di un progetto attraverso efficaci processi di progettazione e costruzione degli edifici.

Con oltre 200.000 posti vacanti per addetti con competenze diverse nella sola UE nel secondo trimestre del 2020, la carenza di manodopera nel settore è un problema crescente, considerato che i giovani percepiscono il lavoro in campo edile come un’occupazione pericolosa. Gli operatori edili rappresentano circa il 30% dei lavoratori colpiti da infortuni sul lavoro e hanno probabilità fino a quattro volte maggiori di essere coinvolti in un incidente mortale rispetto ad altri settori, con una stima di 108.000 decessi ogni anno in tutto il mondo.

robot possono rendere il settore delle costruzioni più sicuro poiché sono in grado di movimentare carichi di elevato volume e pesanti, accedendo a spazi pericolosi e consentendo nuovi metodi di costruzione più sicuri. Utilizzare robot per compiti ripetitivi e pericolosi per le persone significa che l’automazione può aiutare a superare la crisi del lavoro e delle competenze del settore e rendere le carriere nel mondo dell’edilizia più attrattive per i giovani.

“Un focus maggiore sulla salute, sulla sicurezza e sulla sostenibilità è oggi il vero catalizzatore per gli investimenti in robotica; il numero sempre minore di manodopera qualificata significa che l’industria edile ha bisogno di robot per tenere il passo con le sfide dell’urbanizzazione e del cambiamento climatico”, ha aggiunto Atiya“Mettiamo la nostra esperienza e la nostra offerta di robot e strumenti digitali al centro della catena del valore del settore edile con soluzioni di automazione per una costruzione più rapida, economica e sostenibile, cercando di superare la carenza di manodopera del settore, grazie alla possibilità di gestire coi robot carichi ingombranti e pesanti e l’accesso a spazi pericolosi, dando al contempo possibilità di sfruttare nuove e più sicure modalità di costruzione”.

Innovazione già in uso

Pensati per migliorare flessibilità, produttività e qualità, i progetti pilota includono la fabbricazione automatizzata di supporti per tetti in legno con Autovol in Canada, l’installazione robotizzata di ascensori Schindler e l’automazione robotizzata della produzione di case prefabbricate di Intelligent City, aumentando l’efficienza produttiva del 15% e la velocità del 38% e riducendo gli sprechi del 30%.

L’applicazione di saldatura robotizzata utilizzata da Skanska ha migliorato la qualità, la produttività e la sicurezza dei dipendenti attraverso l’automazione della fabbricazione delle strutture di rinforzo in acciaio in loco. Questa soluzione ha inoltre ridotto i costi e l’impatto ambientale del trasporto nei cantieri edili di queste ingombranti strutture di rinforzo.

“È sempre più difficile pensare di trovare persone che svolgano compiti gravosi, pericolosi, pesanti e dispendiosi in termini di tempo”, ha affermato Ulf Håkanssondirettore tecnico di Skanska Construction“Potere svolgere alcune di queste attività con i robot ci permette di impiegare le nostre persone in maniera più efficace e più efficiente. L’automazione si adatta bene anche all’esperienza e all’immaginazione della nuova generazione di ingegneri che sono cresciuti con la tecnologia e che saranno fondamentali per aiutarci a trovare nuovi modi di utilizzare i robot nella nostra attività”.

ABB sta collaborando anche con importanti università per lo sviluppo congiunto di nuove tecnologie di automazione per il mondo delle costruzioni, tra cui l’ETH di Zurigo, una delle principali università di ricerca in Svizzera. All’ETH, presso l’Istituto di tecnologia in architettura, ABB sostiene la ricerca nel campo della fabbricazione robotizzata in architettura e in campo edile e ha contribuito a creare il primo laboratorio al mondo per la fabbricazione digitale robotizzata collaborativa in architettura.

Questa settimana, l’innovativa tecnologia di ABB Robotics per la stampa 3D per il settore edile viene presentata come parte dell’installazione dello studio di architettura austriaco MAEID, partecipante alla 17a Mostra Internazionale di Architettura – La Biennale di Venezia, ispirando gli architetti con diverse possibilità di automazione e di stampa 3D, orientandoli verso l’innovazione e nuovi modi di costruire.

About Author / La Redazione

Rinnovabili • Batterie al sodio allo stato solido

Batterie al sodio allo stato solido, verso la produzione di massa

Grazie ad un nuovo processo sintetico è stato creato un elettrolita di solfuro solido dotato della più alta conduttività per gli ioni di sodio più alta mai registrata. Circa 10 volte superiore a quella richiesta per l'uso pratico

Batterie al sodio allo stato solido
via Depositphotos

Batterie al Sodio allo Stato Solido più facili da Produrre

La batterie allo stato solido incarnano a tutti gli effetti il nuovo mega trend dell’accumulo elettrochimico. E mentre diverse aziende automobilistiche tentano di applicare questa tecnologia agli ioni di litio, c’è chi sta percorrendo strade parallele. É il caso di alcuni ingegneri dell’Università Metropolitana di Osaka, in Giappone. Qui i professori Osaka Atsushi Sakuda e Akitoshi Hayash hanno guidato un gruppo di ricerca nella realizzazione di batterie al sodio allo stato solido attraverso un innovativo processo di sintesi.

Batterie a Ioni Sodio, nuova Frontiera dell’Accumulo

Le batterie al sodio (conosciute erroneamente anche come batterie al sale) hanno conquistato negli ultimi anni parecchia attenzione da parte del mondo scientifico e industriale. L’abbondanza e la facilità di reperimento di questo metallo alcalino ne fanno un concorrente di primo livello dei confronti del litio. Inoltre l’impegno costante sul fronte delle prestazioni sta portando al superamento di alcuni svantaggi intrinseci, come la minore capacità. L’ultimo traguardo raggiunto in questo campo appartiene ad una ricerca cinese che ha realizzato un unità senza anodo con una densità di energia superiore ai 200 Wh/kg.

Integrare questa tecnologia con l’impiego di elettroliti solidi potrebbe teoricamente dare un’ulteriore boost alla densità energetica e migliorare i cicli di carica-scarica (nota dolente per le tradizionali batterie agli ioni di sodio). Quale elettrolita impiegare in questo caso? Quelli di solfuro rappresentano una scelta interessante grazie alla loro elevata conduttività ionica e lavorabilità. Peccato che la sintesi degli elettroliti solforati non sia così semplice e controllabile. Il che si traduce in un’elevata barriera per la produzione commerciale delle batterie al sodio allo stato solido.

Un Flusso di Polisolfuro reattivo

É qui che si inserisce il lavoro del team di Sakuda a Hayash. Gli ingegneri hanno messo a punto un processo sintetico che impiega sali fusi di polisolfuro reattivo per sviluppare elettroliti solidi solforati. Nel dettaglio utilizzando il flusso di polisolfuro Na2Sx come reagente stechiometrico, i ricercatori hanno sintetizzato due elettroliti di solfuri di sodio dalle caratteristiche distintive, uno dotato della conduttività degli ioni di sodio più alta al mondo (circa 10 volte superiore a quella richiesta per l’uso pratico) e uno vetroso con elevata resistenza alla riduzione.

Questo processo è utile per la produzione di quasi tutti i materiali solforati contenenti sodio, compresi elettroliti solidi e materiali attivi per elettrodi“, ha affermato il professor Sakuda. “Inoltre, rispetto ai metodi convenzionali, rende più semplice ottenere composti che mostrano prestazioni più elevate, quindi crediamo che diventerà una metodologia mainstream per il futuro sviluppo di materiali per batterie al sodio completamente allo stato solido“.  I risultati sono stati pubblicati su Energy Storage Materials and Inorganic Chemistry .

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.


Rinnovabili • fotovoltaico materiale quantistico

Fotovoltaico, ecco il materiale quantistico con un’efficienza del 190%

Un gruppo di scienziati della Lehigh University ha sviluppato un materiale dotato di una efficienza quantistica esterna di 90 punti percentuali sopra quella delle celle solari tradizionali

fotovoltaico materiale quantistico
via Depositphotos

Nuovo materiale quantistico con un assorbimento solare medio dell’80%

Atomi di rame inseriti tra strati bidimensionali di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. Questa la ricetta messa a punto dai fisici Srihari Kastuar e Chinedu Ekuma nei laboratori della Lehigh University, negli Stati Uniti, per dare una svecchiata alla prestazioni delle celle solari. Il duo di ricercatori ha così creato un nuovo materiale quantistico dalle interessanti proprietà fotovoltaiche. Impiegato come strato attivo in una cella prototipo, infatti, il nuovo materiale ha mostrato un assorbimento solare medio dell’80%, un alto tasso di generazione di portatori fotoeccitati e un’efficienza quantistica esterna (EQE) record del 190%. Secondo gli scienziati il risultato raggiunto supera di gran lunga il limite teorico di efficienza di Shockley-Queisser per i materiali a base di silicio e spinge il campo dei materiali quantistici per il fotovoltaico a nuovi livelli. 

leggi anche Fotovoltaico in perovskite, i punti quantici raggiungono un’efficienza record

L’efficienza quantistica esterna

Tocca fare una precisazione. L’efficienza quantistica esterna non va confusa con l’efficienza di conversione, il dato più celebre quando si parla di prestazioni solari. L’EQE rappresenta il rapporto tra il numero di elettroni che danno luogo a una corrente in un circuito esterno e il numero di fotoni incidenti ad una precisa lunghezza d’onda

Nelle celle solari tradizionali, l’EQE massimo è del 100%, tuttavia negli ultimi anni alcuni materiali e configurazioni avanzate hanno dimostrato la capacità di generare e raccogliere più di un elettrone da ogni fotone ad alta energia incidente, per un efficienza quantistica esterna superiore al 100%. Il risultato di Kastua e Ekuma, però, rappresenta un unicum nel settore.

Celle solari a banda intermedia

Per il loro lavoro due fisici sono partiti da un campo particolare della ricerca fotovoltaica. Parliamo delle celle solari a banda intermedia (IBSC – Intermediate Band Solar Cells), una tecnologia emergente che ha il potenziale per rivoluzionare la produzione di energia pulita. In questi sistemi la radiazione solare può eccitare i portatori dalla banda di valenza a quella di conduzione, oltre che direttamente, anche in maniera graduale. Come?  “Passando” per l’appunto attraverso stati di una banda intermedia, livelli energetici specifici posizionati all’interno della struttura elettronica di un materiale creato ad hoc. “Ciò consente a un singolo fotone di provocare generazioni multiple di eccitoni attraverso un processo di assorbimento in due fasi“, scrivono i due ricercatori sulla rivista Science Advances.

Nel nuovo materiale quantistico creato dagli scienziati della Lehigh University questi stati hanno livelli di energia all’interno dei gap di sottobanda ideali. Una volta testato all’interno di una cella fotovoltaica prototipale il materiale ha mostrato di poter migliorare l’assorbimento e la generazione di portatori nella gamma dello spettro dal vicino infrarosso alla luce visibile. 

La rivoluzione dei materiali quantistici

Il duo ha sviluppato il nuovo materiale sfruttando i “gap di van der Waals”, spazi atomicamente piccoli tra materiali bidimensionali stratificati. Questi spazi possono confinare molecole o ioni e gli scienziati dei materiali li usano comunemente per inserire, o “intercalare”, altri elementi per ottimizzare le proprietà dei materiali. Per la precisione hanno inserito atomi di rame tra strati di seleniuro di germanio e solfuro di stagno. “Rappresenta un candidato promettente per lo sviluppo di celle solari ad alta efficienza di prossima generazione – ha sottolineato Ekuma – che svolgeranno un ruolo cruciale nell’affrontare il fabbisogno energetico globale“.

Rinnovabili •
About Author / Stefania Del Bianco

Giornalista scientifica. Da sempre appassionata di hi-tech e innovazione energetica, ha iniziato a collaborare alla testata fin dalle prime fasi progettuali, profilando le aziende di settore. Nel 2008 è entrata a far parte del team di redattori e nel 2011 è diventata coordinatrice di redazione. Negli anni ha curato anche la comunicazione e l'ufficio stampa di Rinnovabili.it. Oggi è Caporedattrice del quotidiano e, tra le altre cose, si occupa quotidianamente delle novità sulle rinnovabili, delle politiche energetiche e delle tematiche legate a tecnologie e mercato.