I sistemi di intelligenza artificiale utilizzati per combattere gli sprechi energetici nei cantieri edili

In quanto consumatori, ci viene spesso ricordato di spegnere le luci quando usciamo da una stanza, di spegnere i riscaldamenti quando non li utilizziamo e di evitare di lasciare in standby i cosiddetti "dispositivi vampiro", per evitare che consumino piccole quantità di elettricità che alla fine possono tradursi in grandi risparmi di denaro e di emissioni di carbonio.

Ma quando si tratta di locali di lavoro, in particolare cantieri edili, nonostante i consigli possano essere gli stessi, nella pratica, affermano gli esperti di energia, si fa poco per impedire alle squadre di costruzione di sprecare migliaia di dollari e tonnellate di CO2 in dispositivi elettrici che non stanno nemmeno utilizzando.

I sistemi di gestione energetica dei cantieri edili possono aiutare gli appaltatori a risparmiare migliaia di dollari in bollette del carburante. Foto: Adobe Stock

Adam Wright, direttore commerciale della startup tecnologica britannica Measurable Energy, specializzata nell'aiutare appaltatori e altri soggetti a ridurre il consumo di energia delle cabine dei loro cantieri, afferma che i cantieri edili sono tra i peggiori responsabili dello spreco di piccole quantità di elettricità perché non spengono le cose, un fenomeno che lui chiama "piccola potenza".

"La bassa potenza è un problema nei cantieri edili perché le persone entrano per fare il loro turno, fanno quello che devono fare e poi se ne vanno", dice. "C'è pochissima proprietà. Ottengono ciò di cui hanno bisogno durante quel turno e poi passano alla cosa successiva. È così che funzionano i cantieri. Tutti sono concentrati sul fare ciò che devono fare e poi andare avanti. Ma ciò significa che qualcuno potrebbe aver acceso i riscaldamenti perché fa un po' freddo e aver ignorato tutti i controlli in atto per accendere e spegnere quei riscaldamenti e poi se n'è andato. Quei riscaldamenti rimangono accesi durante la notte e nei fine settimana e alla fine ci troviamo in situazioni in cui è estate e abbiamo le cabine riscaldate e tutte le finestre sono aperte perché fa troppo caldo".

Inoltre, Wright sottolinea che, a differenza degli edifici permanenti, che sono quasi sempre collegati alla rete elettrica nazionale più economica e più ecologica, gli uffici temporanei nei cantieri edili spesso devono generare energia tramite costosi e ad alto contenuto di carbonio gruppi elettrogeni diesel.

Perché gli appaltatori sprecano così tanta elettricità in cantiere?

"Per un appaltatore di primo livello, avranno centinaia e centinaia di siti in qualsiasi momento con tra quattro e cinquanta di queste cabine su ogni sito", afferma Wright. "Molte aziende di costruzione hanno davvero difficoltà a collegare queste cabine alla rete. Prenoteranno una connessione alla rete per cercare di ottenere l'elettricità fornita dalla rete, ma il progetto potrebbe essere terminato nel momento in cui la rete può connettersi a loro, quindi spesso utilizzano un generatore diesel, il che significa che piuttosto che parlare di centesimi qui per aver lasciato le cose accese, stiamo parlando di migliaia di sterline di bollette del carburante ogni mese, quindi in tutti quei siti ciò può sommarsi a centinaia di migliaia di sterline di carburante diesel che viene sprecato. E poi le grandezze diventano ancora più elevate quando si guardano le emissioni di carbonio derivanti da ciò".

Per contrastare questo fenomeno, afferma Wright, Measurable Energy è una delle numerose startup di tecnologia verde che stanno realizzando sistemi di gestione dell'energia basati sull'intelligenza artificiale per monitorare l'energia utilizzata all'interno delle cabine dei siti e contribuire a renderle più efficienti.

Nel caso di Measurable Energy, l'azienda installa prese "intelligenti" nelle prese elettriche nelle cabine del sito. Ognuna di queste è collegata a un sistema basato su cloud che utilizza un algoritmo AI per analizzare quali prese sono in uso e quali sono ancora accese ma non utilizzate. Il sistema utilizza quindi questa intelligenza per spegnere l'alimentazione di queste ultime.

Nel 2021, l'azienda ha stipulato un accordo con Kier per installare le nuove prese in due cantieri di prova. Measurable Energy ha installato 37 delle sue prese nelle cabine fornite dall'azienda di alloggi portatili Wernick Group, da utilizzare come cucine, bagni, docce e aree comuni. L'azienda ha anche impostato i deumidificatori della stanza di asciugatura della cabina in modo che si accendessero solo quando il tempo era piovoso.

Prese intelligenti Measurable Energy. Immagine: Measurable Energy

Wright afferma che utilizzando l'intelligenza artificiale per identificare i dispositivi accesi ma non utilizzati e spegnerli automaticamente, Kier è stata in grado di eliminare 4.566 kWh di elettricità sprecata, equivalenti a 3,9 tonnellate di emissioni di CO2 e di far risparmiare all'azienda 3.031 £ sulla bolletta elettrica annuale. Inoltre, monitorando i picchi di consumo energetico, la tecnologia è stata anche in grado di identificare un riscaldatore difettoso che è stato poi rimosso prima che diventasse un rischio di incendio.

Un esperimento simile del 2022 con l'appaltatore Morgan Sindall in una scuola che stava costruendo nel Regno Unito è stato ancora più drammatico. L'appaltatore è passato dal pagare 10.000 sterline al mese di gasolio a sole 5.000 sterline, risparmiando 5,5 tonnellate di CO2.

Secondo Wright, lo spreco di energia maggiore deriva dalle stanze di essiccazione delle cabine del cantiere, ovvero stanze piene di fino a dieci riscaldatori da 2 kW, utilizzati per asciugare indumenti e attrezzature bagnate, prevenendo così la formazione di muffe e funghi.

"L'idea è che i ragazzi che escono dal cantiere hanno lavorato in una giornata umida, quindi appendono i vestiti nella stanza di asciugatura e i riscaldatori si accendono per asciugarli prima che tornino il giorno dopo", dice Wright. "Ma quello che finisce per succedere è che nessuno vuole tornare con i vestiti bagnati, quindi questi riscaldatori vengono lasciati accesi 24 ore su 24, 7 giorni su 7, indipendentemente dal fatto che siano bagnati o meno".

Invece, dice Wright, Measurable Energy ha creato un sistema in cui i circuiti elettrici delle stanze di essiccazione in alcuni dei siti che copre sono collegati ai dati di una stazione meteorologica locale. I riscaldatori sono quindi programmati per accendersi solo quando piove e sono programmati per spegnersi di nuovo dopo un numero di ore stabilito.

Come può l'intelligenza artificiale ridurre lo spreco di energia in loco?

"Sebbene sulla carta un generatore diesel dovrebbe funzionare a 60-70p per kWh, con inefficienze nel suo funzionamento, vediamo regolarmente che questo può salire fino a £ 5 per kWh. Quindi, se hai qualcosa che spreca 20kWh ogni ora, durante la notte e costa fino a £ 5 per kWh di carburante diesel, puoi vedere quanto velocemente si sommano nel corso di una settimana, un mese, un anno".

Wright afferma che dal lancio dell'azienda nel 2022, sono state installate circa 10.000 prese intelligenti nelle cabine dei cantieri e negli uffici delle aziende edili in tutto il Regno Unito, con un risparmio complessivo di circa 444 tonnellate di emissioni di carbonio ogni anno.

Le prese costano tra £ 25 e £ 45 ciascuna, oltre a un abbonamento mensile di £ 1,68 per presa al mese, anche se per gli appaltatori questo costo può essere incluso nel costo complessivo dell'affitto da parte del fornitore della cabina.

I clienti appaltatori includono Kier, Morgan Sindall, Balfour Beatty, Galliford Try e Balfour Beatty Vinci. L'azienda collabora anche con gli specialisti di sistemazioni in loco Algeco (parte di Modulaire), Wernick Group e Sunbelt Rentals per installare prese intelligenti nelle cabine in loco prima che vengano consegnate in loco. Measurable Energy sta anche sviluppando una presa europea compatibile con le prese UE e sta valutando di produrre anche una versione statunitense.

Measurable Energy è solo una delle numerose start-up di tecnologia verde che progettano sistemi di gestione dell'energia pensati appositamente per i cantieri edili.

Il sistema di utilizzo dell'energia Eco Lync è stato sviluppato da Invisible Systems in collaborazione con Sunbelt Rentals e Balfour Beatty. Foto: Sunbelt Rentals

Balfour Beatty, in collaborazione con Sunbelt Rentals e lo specialista dell'Internet delle cose (IoT) Invisible Systems, ha implementato il suo sistema di gestione energetica Eco Lync nei suoi cantieri dal 2020.

Invece di essere collegato a prese intelligenti, Eco Lync di Invisible System (noto anche come EcoNet) passa attraverso un armadio dell'unità di consumo all'esterno della cabina, consentendo al sistema di monitorare non solo il consumo energetico dei dispositivi all'interno della cabina del sito, ma anche dei dispositivi elettrici utilizzati nel sito più ampio.

Sebbene ciò significhi che il sistema trova più difficile spegnere i singoli riscaldatori o monitor inutilizzati a livello granulare, significa che l'IA è in grado di dare priorità alle esigenze di potenza di tutti i dispositivi elettrici in funzione nel sito e di gestire la domanda in un sito con vincoli di potenza. Ciò significa che sarebbe in grado di ridurre la potenza a una stanza di essiccazione o alla mensa del personale nel breve periodo di tempo in cui è in funzione un elevatore idraulico o una gru a torre, consentendo a un sito di funzionare interamente con l'elettricità di rete più economica o con un numero inferiore di generatori diesel, riducendo il consumo complessivo di carburante e le emissioni di carbonio. Quando sono disponibili più forniture, la tecnologia è in grado di selezionare la più efficiente.

Sistemi di intelligenza artificiale che ottimizzano l'energia nei cantieri edili

Balfour Beatty ha iniziato a testare il sistema nelle cabine del sito nel suo progetto East Leeds Orbital Route e, entro sei mesi, ha segnalato una riduzione dell'83% delle emissioni di carbonio in tutto il sito, grazie al fatto che è stato in grado di passare all'alimentazione tramite rete, gestire attivamente la ricarica dei veicoli elettrici e ottimizzare i programmi di riscaldamento, acqua calda e illuminazione esterna. L'azienda sta implementando il sistema in tutti i suoi siti con più di sei cabine.

"I risultati ottenuti dalla nostra collaborazione reciproca con Sunbelt e Balfour Beatty fungeranno da punto di riferimento per tutto il settore edile", afferma Pete Thompson, CEO di Invisible Systems. "La nostra soluzione consente al settore edile di lavorare verso la neutralità carbonica sfruttando l'Internet delle cose".

Nel frattempo Bouygues afferma di aver installato in diversi dei suoi uffici il sistema di automazione della gestione energetica basato su sensori AutoMate, creato dalla società tecnologica Gaia Group.

Sistema di gestione energetica AutoMate di Gaia Group. Foto: Gaia Group

Come Eco Lync, il sistema AutoMate utilizza l'intelligenza artificiale per deviare l'energia da utilizzi non essenziali e fornire energia aggiuntiva dove e quando serve. Per fare ciò, impiega una gamma di sensori e gadget hi-tech, tra cui la tecnologia di geofencing, per spegnere luci e riscaldamento quando il personale esce dalla struttura e riaccenderli quando rileva che il personale sta tornando in sede. I sensori rilevano la pioggia e accendono automaticamente le strutture di asciugatura.

Tornando a Measurable Energy, Wright afferma che sempre più appaltatori stanno iniziando a utilizzare sistemi di gestione dell'energia in loco, spesso combinando le offerte di più fornitori per ottenere il massimo risparmio.

"Penso che il più grande ostacolo che abbiamo incontrato finora è che stiamo parlando alle persone di un problema che in realtà non pensavano fosse un problema, o di cui nella migliore delle ipotesi non erano minimamente consapevoli, quindi ci vuole tempo per ottenere l'adesione".