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Un passo verso il futuro con la MOS-FC

Apertura

di Giuseppe La Franca

Una macchina operatrice ad alta efficienza energetica e a zero impatto ambientale, in grado di operare all’aperto come negli spazi chiusi grazie all’alimentazione completamente elettrica: è la MOS-FC sviluppata da Verderone Industrie.

Nel settore dei veicoli industriali è raro poter parlare di innovazione tecnologica. Nel caso del MOS-FC, invece, ci troviamo di fronte a un veicolo industriale di concezione completamente nuova, a cominciare dalla motorizzazione (elettrica, con celle a combustibile) fino al sistema elettronico di comando e controllo.

Si tratta di una gru mobile da 200 kN (circa 200 quintali) che, grazie all’assenza di emissioni nocive, può operare in ambienti chiusi. Le sue potenziali applicazioni sono numerose e diverse: movimentazione di materiali derivanti dalla raccolta differenziata dei rifiuti solidi urbani, recupero di materie prime da prodotti a fine del ciclo di vita, sfridi o scarti di lavorazione, come anche trasporto di carichi pesanti per esempio nelle segherie e negli stabilimenti conciari.

Ma la principale innovazione è concettuale: si tratta infatti di un veicolo industriale pienamente operativo – quattro ruote motrici, di cui due sterzanti, con torretta rotante equipaggiata con braccio snodato e utensile a «polipo» – concepito come macchina completamente elettrica, in grado di restituire prestazioni confrontabili con quelle delle macchine tradizionali (con alimentazione diesel).

Dall’automobile ai veicolo industriale

Domenico Mesiti
Domenico Mesiti

Direttore tecnico nonché socio di Verderone Industrie, l’ing. Domenico Mesiti ha trascorso molti anni presso il Centro Ricerche FIAT (CRF) di Orbassano, appena fuori Torino, occupandosi dello sviluppo di diversi progetti in ambito automotive: dai sistemi sterzanti e di frenatura ai sistemi di propulsione innovativi.

Tra questi ultimi è possibile in particolare citare il cambio automatico a doppia frizione (di cui è stato promotore e sostenitore, nonché autore di diversi brevetti) e la propulsione ibrida (efficace combinazione di trazione e elettrica e motore a combustione interna) – due tecnologie attualmente ritenute fra le più promettenti per il contenimento di consumi ed emissioni dei veicoli.

«Quando ho lasciato il CRF, nel 2006, è stato per dare seguito a un progetto imprenditoriale concepito insieme a un amico di lunga data. In tale ambito ho avuto modo di mettere a frutto il notevole patrimonio di conoscenze ed esperienze acquisito, all’interno di una realtà produttiva giovane e di piccole dimensioni ma caratterizzata da un grande potenziale di sviluppo.

Oggi, quindi, Verderone Industrie è il risultato delle sinergie fra l’impresa originaria, dedita alla produzione di macchine agricole, nonché mezzi per la logistica e il trasporto, e le competenze acquisite in questi ultimi anni attraverso ricerche e progetti sperimentali, che l’hanno resa una società di ingegneria vocata allo sviluppo di soluzioni innovative a elevato contenuto tecnologico».

Qual è l’ambito che avete maggiormente approfondito?

«Sicuramente la concezione della macchina industriale come sistema e, di conseguenza, la capacità di cogliere le sinergie tra tutte le tecnologie interessate, dall’elettronica all’informatica, dall’idraulica alla meccanica. Ovviamente esistono profonde differenze fra l’industria automobilistica e quella dei veicoli industriali, prima fra tutte i numeri della produzione. Di conseguenza anche le risorse a disposizione e la velocità dello sviluppo tecnologico risultano ridotte.

Ciò nonostante, dal punto di vista metodologico i criteri che utilizziamo sono gli stessi del settore automotive. Progettare secondo una visione sistemica mutuata dall’industria automobilistica ci permette di dare risposte efficaci a molti degli aspetti che, oggi, limitano la funzionalità e le potenzialità delle macchine destinate alle attività produttive».

Un concept innovativo

testoLa Macchina Operatrice Semovente a Fuel Cell (MOS-FC) è il più ambizioso progetto sviluppato fino a oggi dall’azienda, in collaborazione con AMET, Environment Park e Verderone Battista, nell’ambito delle iniziative di ricerca promosse dal polo di Innovazione Polight della Regione Piemonte.

Obiettivo è stata la progettazione e la realizzazione di un prototipo ad alta efficienza energetica e a emissioni zero, perciò a impatto ambientale nullo in ragione dell’impiego esclusivo di celle a combustibile a idrogeno e di batterie d’accumulo per l’energia elettrica, in sostituzione del tradizionale motore a combustione interna.

Ma non sarebbe bastato utilizzare delle semplici batterie?

«Alcuni lo hanno già fatto ma senza risultati apprezzabili – riprende l’ing. Mesiti – proprio perché le sinergie rese possibili dall’uso dell’energia elettrica non sono state adeguatamente valorizzate. Molto spesso infatti, l’adozione dell’alimentazione elettrica si limita alla mera sostituzione del tradizionale motore diesel con uno elettrico. Il risultato di queste operazioni è spesso modesto, con applicazioni limitate alle macchine piccole e semplici.

In altri casi, per esempio per il movimento terra, vengono proposte soluzioni di macchine ibride (abbinamento fra motore a combustione interna e motori elettrici, tipicamente in configurazione «serie»). Personalmente, però, sono molto scettico sull’effettiva efficienza energetica di queste soluzioni».

In cosa si distingue la MOS-FC?

«Si tratta di una macchina concepita ad hoc – dal generatore (Fuel Cell System – FCS) al telaio, dal sistema di propulsione alla torretta e al braccio – e sviluppata da zero secondo una visione unitaria. Le potenzialità energetiche, tecniche e operative dei componenti, come anche gli aspetti ergonomici, sono accuratamente bilanciati rispetto alla funzionalità ricercata.

In questo contesto, il ricorso alle celle a combustibile ha una forte valenza ecologica: oltre a mettere solo vapore acqueo, le fuel cell utilizzate, infatti, presentano un’efficienza energetica intorno al 50 %, mentre l’efficienza operativa del migliore motore a combustione interna non supera il 30%».

Unico nel suo genere

testoAl di là del generatore e degli aspetti ambientali e d’uso ad esso connessi, quali sono le principali differenze rispetto a una macchina tradizionale che svolge le stesse funzioni?

«Per quanto riguarda la funzionalità, ove possibile ed economicamente conveniente abbiamo utilizzato attuatori elettrici in luogo di quelli idraulici. In questo modo si riducono le perdite legate alle conversioni energetiche: nel passaggio dai sistemi idraulici a quelli elettrici l’incremento dell’efficienza è compreso fra 45% e 80%.

È il caso della rotazione della torretta, che impiega minime quantità di energia per realizzare un movimento così importante. Lo stesso vale per il sistema di traslazione e per molti altri componenti, progettati con soluzioni specifiche volte all’ottimizzazione del funzionamento dei dispositivi oleodinamici mediante alimentazione elettrica.

DestraDal punto di vista operativo, la MOS-FC può eseguire tutti i movimenti tipici della macchina tradizionale equivalente. È equipaggiata con i sistemi di comando e controllo standard (volante joystick, pedali, display elettronico, ecc.), intuitivi e precisi. Tuttavia, grazie all’elettronica i movimenti possono essere modulati nell’ottica di favorire le richieste dell’operatore: prendere confidenza richiede pochissimo tempo.

Infatti, un’altra importante innovazione risiede proprio nell’adozione di un sistema centralizzato di gestione elettronica, progettato per massimizzare l’efficienza energetica della macchina nel suo complesso. Il software, di nostra concezione e sviluppo, interpreta costantemente i comandi dell’operatore e sovrintende alla gestione di tutti i sottosistemi, collaborando anche con il sistema di sicurezza».

Quali risultati avete ottenuto?

«Per tecnologia, dimensioni e funzionalità, oggi la MOS-FC è una realtà unica nel suo genere sul mercato. Il principale traguardo raggiunto consiste nell’autonomia offerta dalle batterie: nell’ipotesi di esaurimento dell’idrogeno che alimenta le celle a combustibile, la riserva di energia elettrica permette fino a 8 ore di ulteriore funzionamento continuativo.

Ma il risultato più significativo è senz’altro rappresentato dall’economicità d’uso. In una giornata di lavoro continuo, una macchina equivalente con motore diesel consuma diverse decine di litri di gasolio. Per alimentare il MOS-FC, invece, il costo è nell’ordine di 15 euro al giorno.

Tutto questo grazie alla maggiore efficienza energetica dei sistemi elettrici e al loro sistema di gestione, rispetto a quelli tradizionali basati su motori a combustione interna e sui dispositivi idraulici, oltre a una manutenzione drasticamente più contenuta rispetto a una macchina tradizionale equivalente».

Tecnologia e mercato

testoQuali sono le prospettive?

«L’impiego delle celle a combustibile offre una risposta ai limiti attuali dei veicoli elettrici: la limitata autonomia e i tempi di ricarica delle batterie. Proprio quest’anno, infatti, importanti case automobilistiche metteranno in produzione autoveicoli alimentati con celle a combustibile e motore elettrico.

Di conseguenza, per noi sarà più facile comunicare l’enorme potenziale di innovazione contenuto nella MOS-FC ai potenziali acquirenti che, in caso di operazioni da svolgere in ambienti chiusi, non hanno altre alternative se non ricorrere a mezzi equipaggiati con motori elettrici».

Bisognerà verificare come il mercato reagirà all’introduzione di questa tecnologia, anche in rapporto all’andamento del prezzo dei combustibili fossili…

HPIM0941.JPG«La MOS-FC potrebbe essere proposta sul mercato anche senza le celle a combustibile, ovvero dotata solo del pacco di batterie, perciò con tecnologia consolidata e  un prezzo decisamente conveniente. Come detto, in tal caso anche i costi operativi sarebbero estremamente contenuti. Addirittura, avendo a disposizione un campo fotovoltaico, la ricarica delle batterie risulterebbe praticamente gratuita.

Il nostro obiettivo è commercializzare la MOS-FC a un prezzo di poco superiore a quello di un modello tradizionale equivalente, facendo leva sulle notevoli economie di gestione che, secondo le nostre stime, permettono di ripagare l’extra costo per l’acquisto in soli tre anni. Ciò senza tenere conto dei potenziali incentivi per il ridotto impatto ambientale da parte delle amministrazioni e delle detrazioni fiscali che renderebbero ancora più attraente l’ investimento.

Ma la scommessa principale è puntare sull’uso delle celle a combustibile che, nell’arco di pochi anni, potrebbero svolgere lo stesso ruolo svolto fino a oggi dal motore a combustione interna. Inoltre, come è già successo con i moduli fotovoltaici, è ragionevole attendersi che la diffusione delle fuel cell sarà incentivata dai governi per ragioni ambientali.

Sul fronte commerciale, stiamo prendendo contatti con alcuni potenziali acquirenti che si sono dimostrati molto interessati. Abbiamo in programma l’effettuazione di prove sul campo, all’interno di stabilimenti produttivi, al duplice scopo di affinare ulteriormente i dettagli e di mettere a punto la macchina in vista della sua produzione».

Vocati all’innovazione

BoxNota soprattutto per la fabbricazione di macchine per impieghi agricoli e nel settore della logistica portuale, l’azienda ha sede a Leinì (Torino). Verderone Industrie è inoltre attiva nella lavorazioni per deformazione a caldo dei metalli, uno degli ambiti a maggiore contenuto tecnologico della meccanica industriale (automazione e tecnologia di processo). Parallelamente, l’azienda è identificabile come una società di ingegneria che sviluppa progetti innovativi e prodotti a elevato contenuto tecnologico. Oltre al Polight, Verderone Industrie opera in sinergia con MESAP, il Polo regionale piemontese di innovazione per la Meccatronica e i Sistemi Avanzati di Produzione, costituito da imprese piccole, medie e grandi, start up innovative, enti universitari e organismi di ricerca e trasferimento tecnologico. I suoi punti di forza consistono nella competenza multidisciplinare che consente di avere una visione di sistema, tesa a massimizzare le sinergie fra le diverse tecnologie. Ciò la rende idonea alla concezione e sviluppo di: – mezzi semoventi e macchine speciali – veicoli elettrici e ibridi – sistemi di propulsori innovativi orientati a migliorare efficienza, comfort e sicurezza dei veicoli – sistemi di attuazione elettroidraulica a elevate prestazioni -automazione e tecnologia di processo per la deformazione a caldo dei metalli – laminatoi per anelli.