La necessità di sviluppare sensibilmente le installazioni eoliche e fotovoltaiche spinge verso soluzioni che fanno affidamento all’automazione, all’intelligenza artificiale e alla robotica

L’adozione della robotica nelle rinnovabili può permettere di colmare una lacuna importante: lo sviluppo su larga scala di fotovoltaico ed eolico, in particolare, attesi a una crescita esponenziale. IEA prevede che la capacità globale di energia rinnovabile crescerà di 2.400 GW nel periodo 2022-2027.

È una quantità incredibile, pari all’intera capacità elettrica della Cina odierna, che dovrà essere costruita in una manciata di anni e che si dovrà avvalere nuovi metodi di costruzione che facciano uso di robot e automazione.

Solo guardando agli Stati Uniti, da qui al 2030 si prevedono 600 GW di impianti fotovoltaici ed eolici che dovrebbero entrare in funzione entro il 2030 – collegamenti in rete permettendo – grazie agli effetti della Inflaction Reduction Act. L’accelerazione da imprimere per raggiungere questi obiettivi sarà notevole se si pensa che le nuove installazioni solari negli Stati Uniti hanno raggiunto “solo” 20,2 GW nel 2022, tra l’altro in calo del 16% rispetto all’anno precedente, segnala Solar Energy Industry Association. L’Unione Europea, da parte sua, intende aumentare l’obiettivo vincolante di energia rinnovabile ad almeno il 42,5% di quota di consumi finali di energia elettrica entro il 2030. Questo si tradurrà nella necessità di un sensibile aumento di impianti installati. Tutto ciò sta spingendo gli investitori a puntare su società in grado di portare automazione, sotto forma di sistemi robotici e impiego di tecniche di intelligenza artificiale per sviluppare l’installazione di impianti fotovoltaici ed eolici.

Takeaway

L’impiego della robotica nelle rinnovabili: l’esempio della startup

La necessità di sviluppare la capacità installata fotovoltaica da qui ai prossimi sette anni e correre per centrare gli obiettivi net zero e di una transizione energetica quanto più rapida si scontrano con oggettive difficoltà. Una riguarda la necessità di reperire personale qualificato. Circa l’80% dei posti di lavoro nel settore solare nel 2030 riguarderà ruoli legati all’installazione, riporta Reuters, un’ambito in cui gli sviluppatori hanno già difficoltà a trovare dipendenti. Entro il 2030 l’UE avrà bisogno di più di 1 milione di “lavoratori solari” per raggiungere obiettivi di energia rinnovabile più elevati fissati di recente dall’UE per porre fine alla dipendenza della regione dal petrolio e dal gas russi, ha affermato SolarPower Europe. Nell’ambito della sua iniziativa REPowerEU, l’UE mira a raddoppiare la capacità solare a 320 GW entro il 2025 e installare 600 GW entro il 2030.

Ecco, allora, l’importanza della robotica per le rinnovabili. In questo campo agisce la startup californiana Built Robotics, con sede a San Francisco. Essa utilizza robot in progetti di costruzione e installazioni fotovoltaiche su larga scala. I robot di scavo di Built hanno già aiutato a installare più di 2 GW di fotovoltaico in tutto il paese, secondo la società.

Le fondamenta strutturali di un grande parco fotovoltaico sono realizzate mediante l’impiego di migliaia di travi d’acciaio, accuratamente piantate nel terreno. È una fase di costruzione cruciale in pressoché tutti i grandi progetti riguardanti l’energia solare. Qui entra in gioco il sistema di Built Robotics che ha messo a punto una macchina integrata per tutte le fasi di questo processo: rilevamento, distribuzione e infissione dei pali, ispezione. L’azienda afferma che le fondazioni solari possono essere costruite da tre a cinque volte più velocemente con il suo sistema rispetto ai metodi tradizionali.  “L’autonomia può aiutare a ridurre i costi del 30%”, sostiene l’azienda, che propone una piattaforma robotica installabile su attrezzature edili esistenti che aggiunge capacità robotiche autonome grazie a una combinazione di telecamere, GPS e tecniche di intelligenza artificiale. Sull’efficacia del sistema tecnologico sono pronti a scommettere i diversi investitori che finora hanno stanziato 112 milioni di dollari sulla startup di San Francisco.

Digital twin e robot per la smart factory dedicate al solare

C’è un’altra startup che impiega AI e robotica per le rinnovabili, in particolare sul fotovoltaico. Si chiama Terabase Energy. Anch’essa ha sede negli Stati Uniti e ha ricevuto la “benedizione”, in termini di finanziamenti, della Breakthrough Energy Ventures di Bill Gates che vi ha investito 44 milioni di dollari. La startup sta sviluppando una piattaforma digitale e di automazione interconnessa per ridurre i costi e aumentare la scalabilità del solare su larga scala.

Questo mese ha annunciato il via al suo impianto di produzione di Woodland, California, Terafab, dove sta realizzando il primo GW di linee di assemblaggio per realizzare altri sistemi industriali del tutto analoghi, in modo da moltiplicare le linee produttive.

Il sistema completo Terafab combina un digital twin del sito del progetto, sistemi avanzati di gestione della catena di approvvigionamento e dell’inventario, un centro di comando digitale wireless in loco, una catena di montaggio automatizzata sul campo e rover di installazione specializzati in un funzionamento continuo 24 ore su 24, sette giorni su sette.

Terabase ha raccolto finora 52 milioni di dollari e il round di finanziamenti sarà utilizzato, come annuncia in una nota:

“per sostenere la missione aziendale di ridurre i costi e aumentare la scalabilità del solare costruendo una piattaforma di automazione digitale e robotica per lo sviluppo, la costruzione e il funzionamento di energia fotovoltaica su larga scala impianti”.

Il flusso di lavoro assistito dalla robotica garantirà anche la sicurezza dei lavoratori, eliminando il sollevamento manuale di pannelli pesanti e componenti in acciaio in condizioni meteorologiche esterne spesso difficili.

Robotica e sensori per installare l’eolico offshore

L’impiego della robotica nelle rinnovabili vale anche nell’eolico, attesa a un raddoppio della capacità installata, anzi a far di più dato che si parla di oltre 500 GW.

Nel caso dell’energia eolica offshore alle complessità si aggiunge quella di lavorare in un contesto molto critico com’è il mare. Cercare di installare una pala di turbina eolica da un milione di dollari e 60 tonnellate alla sua base è impegnativo in qualsiasi circostanza: sbagliare l’angolo anche di una frazione di grado può influire sensibilmente sulla capacità della macchina di generare energia. Se poi si pensa allo sviluppo dell’eolico offshore nel Mare del Nord, uno dei più turbolenti, si comprende ancora di più la sfida che si deve affrontare.

Ci sono Paesi, come il Regno Unito, che puntano forte sull’eolico offshore. Già nel primo trimestre di quest’anno un terzo dell’elettricità del paese è giunto dai parchi eolici, ha dimostrato una ricerca dell’Imperial College di Londra. Ma entro il 2035 il Paese intende contare su elettricità zero emissioni. Anche in questo caso l’obiettivo richiede un cospicuo sviluppo dell’eolico installato. Attualmente ci vogliono fino a 15 anni per completare un importante progetto offshore nel Regno Unito. Il vero risparmio di tempo sarebbe l’installazione più rapida delle turbine. L’erezione delle gigantesche strutture richiede navi altamente specializzate e un intervento in loco che può durare anche 20 ore.

Per velocizzare le operazioni, garantendo un tasso di efficacia molto elevato, lavora X-Laboratory, una società di ingegneria robotica con sede a Rotterdam, specializzata nello sviluppo di apparecchiature di elevato grado tecnologico e di sistemi robotici per controllare a distanza le gru giganti sulle navi, grazie a un sistema di compensazione del movimento altamente avanzato per le industrie energetiche marittime e offshore. Le sue soluzioni si basano su meccatronica avanzata e sensoristica.

Il sistema tecnologico per la movimentazione dei grandi componenti dell’impianto eolico durante le varie fasi di installazione in mare è una grande sfida tecnica. Per affrontarla X-Laboratory ha combinato le competenze sviluppate in ingegneria spaziale allo sviluppo del sistema di guida e di rilevamento.

Uno dei maggiori installatori mondiali di eolico offshore, Jan De Nul Group, sta iniziando ad adottare la tecnologia. Le sue navi utilizzeranno il sistema robotico combinato di X-Laboratory di compensazione del movimento per gru offshore, consentendo installazioni complesse in condizioni meteorologiche avverse. La tecnologia potrebbe ridurre il tempo totale per l’installazione di un parco eolico di oltre il 25% grazie alla sua capacità di lavorare in condizioni più ventose. Per ora, verrà utilizzata solo per installare le fondamenta delle turbine eoliche, ma rappresenta un passo avanti importante.