Le macchine elettriche a batteria sono ancora la soluzione migliore per gli appaltatori in termini di emissioni zero?

Nell'ultimo decennio, la maggior parte dei produttori di apparecchiature originali (OEM) di attrezzature per l'edilizia ha investito ingenti somme di denaro nello sviluppo di macchine funzionanti a batterie, idrogeno, carburanti alternativi e a basse emissioni di carbonio.

Per ora, la tecnologia elettrica a batteria è all'avanguardia, principalmente perché la rete elettrica è disponibile nella maggior parte delle località. E, anche quando la rete elettrica non è disponibile, molti OEM offrono soluzioni di ricarica mobile.

Al contrario, l'infrastruttura per l'idrogeno è ancora agli inizi e la creazione di energia solare o eolica per la produzione di idrogeno è necessaria per garantire che l'idrogeno sia effettivamente a zero emissioni di carbonio. Altri combustibili alternativi sono ancora di nicchia e offrono solo miglioramenti marginali nella riduzione di CO2.

L'energia elettrica, oltre a essere ampiamente disponibile, è molto meno costosa del gasolio a parità di lavoro svolto e produce molta meno CO2.

Vantaggi applicativi

Fredrik Tjernström, responsabile vendite soluzioni per la mobilità elettrica presso Volvo CE (Immagine: Volvo CE)

Affrontare il cambiamento climatico è la ragione principale per cui si sceglie l'elettrico a batteria rispetto al diesel, afferma Fredrik Tjernström, responsabile vendite soluzioni per l'elettromobilità di Volvo Construction Equipment (Volvo CE). Oltre al cambiamento climatico, le macchine elettriche a batteria si dimostrano essenziali anche in una varietà di scenari in cui una macchina alimentata a combustione interna o a combustibili fossili potrebbe rivelarsi problematica.

"Si eliminano le emissioni di NOx e di particolato, che hanno un impatto immediato sulle persone che ci circondano, che si tratti dei cittadini di una città o degli operai in un cantiere", afferma Tjernström. "Un altro vantaggio che riscontriamo è il miglioramento dell'ambiente di lavoro. Avere così tanto meno rumore e vibrazioni è davvero utile."

JCB, con sede nel Regno Unito, è un altro OEM che promuove i vantaggi delle attrezzature elettriche. "Possiamo utilizzare queste macchine in centri urbani, quartieri periferici nei fine settimana o applicazioni indoor dove il rumore rende difficoltoso il funzionamento dei motori diesel", afferma Lee Tice, product manager di JCB. "E il tutto senza alcuna perdita di prestazioni rispetto alla controparte diesel".

Ritorno sull'investimento

Il costo iniziale delle apparecchiature elettriche è più elevato, spesso notevolmente, rispetto ai loro equivalenti diesel, e la questione del ritorno sull'investimento (ROI) per le macchine elettriche è complicata, afferma Alistair Hayfield, vicepresidente dei veicoli commerciali presso Interact Analysis.

Nella maggior parte dei casi, il ritorno sull'investimento non giustifica un passaggio immediato alle macchine elettriche a batteria. Tuttavia, in alcuni casi – cicli di lavoro elevati o altri ambienti – può esserlo. La situazione, tuttavia, cambierà rapidamente con il calo dei prezzi delle batterie e l'aumento del volume di macchine prodotte.

E il ritorno sull'investimento non ha importanza se l'applicazione o il cliente richiedono un'area di lavoro priva di rumore e/o emissioni. In tal caso, l'elettrico è attualmente l'unica scelta possibile.

JCB 19C-1E

Nel calcolo del ROI, è importante analizzare attentamente tutti i costi. Questi includono il prezzo di acquisto (considerando eventuali sussidi o crediti governativi), i costi del carburante (diesel vs. elettricità) e i costi di manutenzione.

"Grazie alla semplicità dei sistemi di propulsione elettrici non è necessario spendere soldi o tempo per operazioni come il cambio dell'olio e la tipica manutenzione dei motori diesel", afferma Tice.

Aggiunge che l'escavatore elettrico a batteria JCB 19C-1E è stato lanciato sul mercato nel 2019 con una garanzia di cinque anni sulla batteria. "Raggiungere quel traguardo di cinque anni è stato un ottimo affare per noi", afferma Tice. "Volevamo vedere cosa avrebbe fatto la batteria oltre quel limite. E siamo orgogliosi di dire che hanno superato quel traguardo senza cali di prestazioni. Si stanno comportando molto bene sul campo".

Tjernström afferma che Volvo CE è fiduciosa di poter rendere più conveniente, dal punto di vista finanziario, il passaggio a zero emissioni in futuro. "Abbiamo bisogno di batterie più convenienti e di volumi più elevati negli stabilimenti per ridurre ulteriormente i costi di produzione. Ma stiamo progredendo modello dopo modello e anno dopo anno. E abbiamo casi di clienti per i quali è effettivamente più facile, neutrale o persino leggermente vantaggioso passare a zero emissioni ora. Ma purtroppo, non è ancora sempre così".

"Un nostro cliente, Skanska, ha realizzato un progetto scolastico da 10 milioni di dollari, realizzandolo con il 97% di emissioni zero, utilizzando due escavatori, un camion, una pala gommata, un compattatore e utensili manuali, tutti elettrici", afferma Tjernström.

Ottenere un ROI favorevole per le attrezzature elettriche è più facile quando l'appaltatore adotta una visione d'insieme del progetto, afferma Tjernström. "Per un'azienda individuale che possiede un solo escavatore, adottare soluzioni a zero emissioni è una sfida molto più grande."

Statistiche sulle apparecchiature elettriche

Off-Highway Research ha avviato la copertura delle macchine edili elettriche nel 2024, prendendo in esame sei tipologie di macchine – pale cingolate compatte, escavatori cingolati, miniescavatori, sollevatori telescopici, escavatori gommati e pale gommate – attualmente in produzione in serie presso numerosi OEM in tutto il mondo. Da allora, sono stati aggiunti alla copertura anche i camion elettrici a cassone largo.

Nel 2024, sono state vendute in tutto il mondo quasi 19.000 macchine elettriche, pari all'1,6% del mercato globale in termini unitari. Si tratta di un netto aumento rispetto alle 8.861 macchine elettriche vendute nel 2023, ma la crescita non è stata affatto generalizzata.

Quasi l'80% della domanda globale di apparecchiature elettriche è concentrata in Cina, dove i prodotti principali sono pale gommate di medie e grandi dimensioni e autocarri a cassone largo. Un ulteriore 9,5% del mercato globale delle apparecchiature elettriche è rappresentato da diverse economie emergenti, dove gli OEM cinesi – i principali produttori di apparecchiature elettriche – hanno promosso il concetto con l'obiettivo di assicurarsi il vantaggio del pioniere.

Al contrario, l'adozione di apparecchiature elettriche in Europa e Nord America si è arrestata lo scorso anno a causa della crisi in quei mercati. Off-Highway Research ritiene che un ulteriore problema in questi territori sia che la maggior parte degli OEM si concentra su apparecchiature compatte a bassa potenza, non rappresentando la strada migliore per l'elettrificazione.

Queste macchine non vengono utilizzate abbastanza da compensare gli elevati prezzi di acquisto con costi di gestione inferiori e sono generalmente impiegate in aree e applicazioni in cui non è disponibile l'accesso alla rete elettrica per la ricarica. Questo è in contrasto con il modello cinese, dove le macchine elettriche vengono utilizzate per lunghe ore in cave e miniere, siti in cui l'energia elettrica tende a essere disponibile per la ricarica alla fine del turno.

Notizie di mercato

Negli ultimi cinque anni, diversi OEM hanno lanciato una varietà di macchine elettriche, alcune prototipate e altre già disponibili in commercio. E sebbene il mercato delle apparecchiature elettriche non sia diminuito, non è nemmeno in forte espansione.

Lee Tice, product manager di JCB (Immagine: JCB)

La crescita è stagnante in tutto il settore, afferma Tice. "Abbiamo ancora clienti interessati ai prodotti elettrici e ne riconoscono i vantaggi. C'è una certa incertezza sugli incentivi offerti per l'acquisto di macchine elettriche, soprattutto alla luce della nuova amministrazione a Washington DC. Ma al momento siamo piuttosto stabili".

"Il mercato sta andando bene in Svezia e nel Nord Europa", afferma Tjernström. "Negli Stati Uniti, l'adozione di attrezzature elettriche sta progredendo lungo le coste e si potrebbe dire che l'interesse stia aumentando. Ma siamo un po' frustrati. Sta migliorando, certo, ma vogliamo che proceda più velocemente. La Cina, d'altra parte, si sta trasformando rapidamente, soprattutto il mercato delle pale gommate".

Per quanto riguarda gli Stati Uniti, il cambio alla Casa Bianca ha avuto un impatto negativo sulla spinta all'elettrico, almeno a livello federale. "Sospetto che l'interesse si sia stabilizzato negli Stati Uniti, dato che ci sono relativamente poche sperimentazioni/dimostrazioni in corso e c'è poca pressione per passare a nuove soluzioni", afferma Hayfield. "È probabile che la situazione cambi man mano che le città investono sempre di più in macchinari elettrici a batteria, ma al momento direi che l'interesse probabilmente non è aumentato di molto.

"Al di fuori della California (dove i fondi provengono dal California Air Resources Board), negli Stati Uniti non ci sono stati praticamente fondi federali per le macchine edili elettriche a batteria", aggiunge. "Detto questo, come in Europa, sono le città a guidare l'adozione".

La North American Electric Construction Coalition comprende sei città (New York City, Austin, Boulder, Los Angeles, Montreal (in Canada) e Philadelphia) che si sono impegnate ad acquistare macchinari a zero emissioni.

Per raggiungere lo zero netto non esiste una soluzione unica

"Continuiamo a lavorare con tutte le fonti di energia alternative, batterie elettriche, escavatori collegati alla rete, combustione di idrogeno e celle a combustibile a idrogeno, perché siamo un'azienda globale", afferma Tjernström di Volvo CE.

Non crediamo che esista una soluzione miracolosa. Molto dipende da come verranno sviluppate le infrastrutture energetiche nelle diverse parti del mondo. Non è una questione che ci riguarda e dobbiamo essere in grado di adattarci.

Secondo Tjernström, oggi è ancora troppo presto per addentrarsi nelle altre tecnologie, che pure sono numerose.

"Praticamente non c'è ancora disponibilità di idrogeno verde. Quindi, l'efficienza energetica dell'intera filiera è molto favorevole per l'elettrico e le batterie."

La prossima grande novità?

È probabile che i motori ibridi diesel-elettrici diventino una tecnologia emergente in futuro, soprattutto quando le applicazioni richiedono una potenza superiore a quella fornita dalla maggior parte dei veicoli elettrici a batteria. Non solo eliminano la necessità di alimentazione dalla rete elettrica, ma riducono anche le preoccupazioni relative alla durata della batteria, e l'energia precedentemente sprecata durante l'azione frenante e/o la rotazione del braccio può essere riciclata nelle batterie.

Caterpillar ha presentato al Bauma diverse versioni a emissioni ridotte delle sue piattaforme di motori diesel, tra cui un nuovo gruppo propulsore ibrido seriale ad alta potenza. Luke Bennett, specialista in vendite tecniche e integrazione di macchine con sistemi di potenza avanzati per Caterpillar, illustra le capacità e i progetti di questa piattaforma ibrida.

Un sistema di trasmissione ibrido Caterpillar al Bauma 2025

È progettato per una gamma specifica di cavalli?

Disponiamo di una varietà di componenti utilizzati nelle macchine Cat di oggi che ci consentono di offrire una gamma di potenze diverse. Ad esempio, i 2 motori da 250 kW presentati al Bauma possono essere utilizzati anche come generatori, quindi potremmo offrire un sistema più piccolo con un generatore da 250 kW e un motore Cat C9.3B invece del C18 e del generatore da 500 kW. Il sistema è inoltre flessibile per quanto riguarda le dimensioni della batteria, che possiamo utilizzare per aggiungere ulteriore accumulo di energia se necessario.

Caterpillar ha in mente qualche tipologia di macchina specifica per il motore ibrido?

I sistemi ibridi sono particolarmente adatti a macchine in grado di recuperare l'energia che in un sistema non ibrido sarebbe sprecata. Le macchine su ruote sono un tipo di applicazione che potrebbe essere adatta. Il sistema ibrido è adatto anche a macchine cicliche, in cui la batteria può essere utilizzata per immagazzinare temporaneamente energia e ridurre i picchi di domanda, consentendo di ridurre le dimensioni dei motori e di aumentare l'efficienza del sistema.

Cat ha una tempistica per l'introduzione sul mercato?

Una versione di questo sistema è in fase di sviluppo con diversi OEM, con l'obiettivo di testarla nel 2026 e di avviarne la produzione poco dopo.