Sviluppo di componenti per il settore Energia

Il settore Energia è in forte espansione in questo momento e la Comunità Europea ha definito come strategico trovare soluzioni per la realizzazione di nuovi sistemi di produzione dell’energia ad impatto zero.

Grazie alla grande esperienza nel settore F.lli Poli offre le proprie competenze per supportare le aziende nello sviluppo di componenti per tale settore.

Materiali

I prodotti e i macchinari per l’Energia devono soddisfare delle caratteristiche di resistenza e di durata, anche in ambienti ostili, decisamente superiore a quelle in altri settori.

Esistono materiali metallici che bene si sposano a questo tipo di richieste e la tecnologia della F.lli Poli è in grado di gestirli con grande padronanza.

Si lavora in questi campi fondamentalmente con l‘acciaio Inox e leghe speciali. Questo materiale è perfetto per quelle applicazioni in cui si debbano realizzare prodotti che vengono in contatto con agenti ossidanti minimizzando il pericolo di corrosione sui componenti.

Per quelle applicazioni in cui le temperature di esercizio possono essere elevate (si pensi che una cella a combustibile della tecnologia SOFC lavora a 800°C in continua mentre le celle a combustibile a carbonati fusi MCFC lavorano a 650°C), abbiamo sviluppato soluzioni specifiche che permettono di garantire ottimi risultati con costi contenuti senza abbassare il livello di sicurezza nel prodotto finale.

D’altra parte, sempre con le celle a combustione, esistono anche delle celle che lavorano in ambiente particolarmente aggressivo.

Oltre le componenti di copertura esistono anche i connettori che ricoprono le celle primarie in ceramica (nel caso delle celle SOFC) che necessitano di specifiche caratteristiche meccaniche per il corretto funzionamento. Anche in questo caso l’acciaio Inox è il materiale più indicato per la realizzazione dell’applicazione.

L’utilizzo di materiali ad hoc (con leghe speciali) permette di minimizzare i costi di produzione mantenendo standard qualitativi molto elevati che permettono di garantire la funzionalità dei componenti per un tempo lungo (nell’ordine delle decine di anni).

Questa richiesta è particolarmente importante per i prodotti nel campo dell’energia che spesso sono installati in aree e zone poco raggiungibili e che necessitano perciò di essere Maintenance free.

Abbiamo anche esplorato altri materiale con importanti caratteristiche di leggerezza interessanti rispetto alla struttura.

In particolare abbiamo eseguito delle prove di piega e stampaggio a freddo del titanio e del magnesio in fogli.
Per il titanio le prove sono state eseguite in antagonismo con l’acciaio Inox per applicazioni in cui si richiedevano dei particolari risparmi di peso a parità di caratteristiche meccaniche, ma anche per l’utilizzo del prodotto in ambienti particolarmente chimicamente aggressivi.

Per il magnesio (una lega di magnesio) in antagonismo all’alluminio per applicazioni in cui la diminuzione del peso fosse, a parità di caratteristiche meccaniche, una discriminante importante (con ottimi risultati in considerazione del fatto che il magnesio pesi un terzo in meno dell’alluminio).

Processi costruttivi attuali

La forma dei componenti realizzabili in acciaio inox è fortemente legata dal tipo di processo utilizzato per la creazione del componente.

In particolare è decisamente complesso realizzare delle forme tridimensionali senza l’assemblaggio di componenti più semplici, spesso piegati con la pressa piega, mediante il processo di saldatura.

Nel campo dell’energia, e in particolare nelle applicazioni in cui la temperatura o l’elevata corrosione diventano importanti fattori determinati la vita del sistema, i processi di saldatura entrano in campo in modo sostanziale a scapito della durata di vita del prodotto.

La saldatura è un processo critico incomprimibile nel prezzo (dipende dal tempo di saldatura che non viene ridotto aumentando il numero di pezzi prodotti) che necessita di una cura particolare. Proprio questa caratteristica introduce spesso dei controlli a campione post saldatura importanti e antieconomici che non mettono il cliente al sicuro da possibili difettosità (a meno della realizzazione di un controllo al 100%).

Il problema della saldatura non è però solo quello riscontrabile durante il processo, ma è una criticità che potrebbe evidenziarsi nel tempo a causa delle modifiche strutturali che la saldatura stessa introduce nel materiale.

Esiste infatti una vasta letteratura che analizza le criticità introdotte dalla saldatura su componenti metallici (in particolare sull’acciaio inox), nella zona termicamente modificata. Importanti modifiche strutturali (dovute a migrazione del cromo o da una differenza sul materiale saldante apportato) rendono infatti il prodotto attaccabile da ossidazioni non controllabili o da cricche nel tempo.

Solo trattamenti specifici successivi possono in qualche modo minimizzare tali criticità.
Nel campo dell’energia diventa perciò importante gestire simili criticità attraverso attività successive (come ad esempio decapaggio e passivazione).
Questo tipo di attività possono rendere il processo costoso e lungo in termini di lead time.

Tecnologie alternative

Lo stampaggio per imbutitura si sposa perfettamente con le richieste del settore.

Tale tecnologia, perfettamente dominata da F.lli Poli, permette la realizzazione di componenti formati con notevoli risparmi di costo.

Il grande vantaggio si evidenzia nelle produzioni di numeri elevati in quanto si ottengono delle economie di scala con qualità di produzione molto elevata.

F.lli Poli ha sviluppato una particolare cura nell’imbutitura del metallo a freddo con la possibilità di sostituire attività di saldatura per la realizzazione dei componenti.

Il prodotto finito avrà un grado di affidabilità superiore sia nel momento della realizzazione, ma, soprattutto nel lungo periodo durante l’utilizzo.

F.lli Poli si distingue nel supporto per la ottimizzazione dei costi di produzione grazie alla tecnologia del taglio 3D.
Questa tecnologia ci permette di offrire ai nostri clienti due specifici vantaggi:

  1. Siamo infatti in grado di dimezzare i costi di investimento per la realizzazione di stampi per imbutitura profonda realizzando il taglio del prodotto imbutito, con la geometria complessa, grazie alla possibilità fornita dal Laser 3D.
  2. Anche per chi possiede diverse esecuzioni dello stesso prodotto, possiamo realizzare con estrema facilità dei lotti di produzione con leggere modifiche sulle aperture e forature. Questa flessibilità permette ai nostri clienti di creare prodotti customizzati senza significativi investimenti sugli stampi.

 

Come creiamo valore

F.lli Poli si pone come partner attivo nella ricerca di metodologie per accompagnare i progettisti nella ricerca di soluzioni sempre più innovative.

Insieme al cliente sperimentiamo soluzioni complesse e apriamo il processo produttivo a nuove esperienze.

Siamo disposti ad investire insieme al cliente per portare innovazione nella misura in cui ci possano essere chiari percorsi di crescita per clienti e fornitori. Sappiamo che il modo per emergere in un mercato complesso come quello in cui viviamo è quello di affrontare con partnership attiva le sfide che ci vengono prospettate. Solo attraverso un corretto ed equilibrato rapporto tra cliente e fornitore si permette a quest’ultimo di trasferire dei reali vantaggi competitivi che derivano dalle tecnologie che possono essere messe a disposizione per realizzare prodotti innovativi in un’ottica di co-design.

Questo ci ha permesso di realizzare prodotto unici al mondo con tecnologie che sembravano, inizialmente, non applicabili.

F.lli Poli nella storia dell’energia

La fusione nucleare è un argomento molto attuale dal momento che il consorzio Iter sta costruendo un dispositivo per la realizzazione di un test funzionale in Francia.

Iter (International thermonuclear experimental reactor) è un reattore sperimentale a fusione, attualmente in costruzione, finalizzato a dimostrare la fattibilità della produzione di energia da fusione, passo decisivo che dovrà dimostrare la possibilità di sfruttare la fusione nucleare per un futuro energetico sicuro e sostenibile. L’accordo internazionale per Iter, finanziato da Unione Europea, Giappone, Russia, Stati Uniti, Cina, Corea e India, ha incaricato il Consorzio Rfx – composto da Cnr, Università di Padova, Enea, Infn e Acciaierie Venete, in collaborazione con i laboratori di Culham (UK), Garching (Germania), Cadarache (Francia), Naka (Giappone) e Bhat (India) – di realizzare nell’Area CNR di Padova due macchine fondamentali: Spider, il prototipo della sorgente di atomi, e Mitica che completa la sorgente con il sistema di accelerazione da 1 MV (un milione di Volt).
Non si sarebbe potuti arrivare a questo punto se, nel lontano 1990, non fosse stato realizzato uno dei primi esperimenti per validare la teoria in Inghilterra presso un vecchio aeroporto della Royal Navy vicino a Culham, nell’Oxfordshire, UK.

Nel 1997 JET venne usato per condurre un’importante campagna di reazioni di fusione deuterio-trizio, i cui risultati nella modalità ad alto confinamento (H-mode) a 5 MW vennero usati come base sperimentale per la progettazione del reattore di fusione ITER. Nel corso di questa campagna JET ottiene il massimo fattore di guadagno della fusione (parametro Q) conseguito fino al 2019 da un dispositivo per la fusione nucleare, con un Q = 0.67.
In quel frangente F.lli Poli mise a disposizione la propria competenza per realizzare, per la De Pretto di Schio, il prototipo della cella di contenimento in Acciaio inox che permise di fare funzionare per il tempo dell’esperimento (1 ms) il reattore a fusione nucleare.

Anche quella volta il progetto sembrava impossibile da realizzare ma, come ogni collaborazione sviluppata con F.lli Poli, è stato possibile portare a termine il progetto consegnando il dispositivo Toroidale (vedi foto allegata) utilizzato per la verifica della teoria.

Da allora F.lli Poli è a fianco dei tecnici che vogliono superare le attuali tecnologie per svilupparne sempre di nuove, fornendo le proprie competenze nei materiali e nei processi produttivi in cui il metallo deve essere deformato.

L’accensione dell’ITER sarà degno successo di un cammino nato quasi 50 anni fa che ci vede sempre al fianco dei nostri qualificati clienti.

nella storia dell'energia

Energia ed Europa (estratto dal documento ufficiale della comunità Europea)

https://ec.europa.eu/commission/sites/beta-political/files/investment-plan-sector-specific-factsheet-ener_it.pdf

La transizione verso un’economia a basse emissioni di carbonio e l’aumento dell’efficienza energetica sono aspetti essenziali della strategia per un’Unione dell’energia.

La comunità Europea mette a disposizione delle aziende che presidiano il mercato uno strumento efficace per gli investimenti: il Fondo europeo per gli investimenti strategici (FEIS), fulcro del piano di investimenti per l’Europa, può sostenere investimenti in infrastrutture energetiche, efficienza energetica ed energie rinnovabili.

Al di là del contributo che possono apportare i finanziamenti pubblici a livello nazionale e dell’UE, è chiaro che la parte più importante dell’investimento dovrà essere mobilitata attraverso il mercato. La sfida principale è dunque assicurare che i mercati dell’energia funzionino, che le imprese abbiano a disposizione i giusti segnali per investire e che l’accesso ai mercati finanziari sia agevolato.

Il settore dell’energia ha un enorme potenziale per trainare l’occupazione e la crescita in Europa e può influenzare positivamente la competitività dell’economia europea in numerosi comparti dell’industria e dei servizi. Ciò a sua volta può determinare notevoli risparmi in termini di combustibili fossili, riducendo così per l’UE il costo dell’importazione di energia.

Come accedere ai finanziamenti

Per progetti relativi a infrastrutture o innovazione, si può ricorrere all’apposita finestra messa a disposizione dalla BEI (https://www.eib.org/en/efsi/index.htm). Le piccole e medie imprese possono invece ricorrere alla finestra per le PMI attuata tramite il Fondo europeo per gli investimenti (FEI).

Fondi di finanziamento complementari

Le opportunità offerte nel quadro del piano di investimenti per l’Europa integrano le sovvenzioni e gli strumenti finanziari messi a disposizione dai fondi strutturali e di investimento europei (SIE). Il FEIS fornisce strumenti finanziari che assorbono il rischio più alto in un’operazione e può essere combinato con i fondi SIE per mobilitare investimenti aggiuntivi. A questi strumenti si aggiungono varie fonti di finanziamento come:

– il Fondo europeo per l’efficienza energetica (EEEF);

– un partenariato pubblico-privato innovativo finalizzato a mitigare i cambiamenti climatici tramite l’adozione di misure di efficientamento energetico e l’uso di energie rinnovabili nell’UE. – lo Strumento di finanziamento privato per l’efficienza energetica (PF4EE) – uno strumento finanziario finanziato dall’UE tramite il programma LIFE e implementato dalla BEI;

– NER 300, uno dei programmi di finanziamento più ampi al mondo per progetti energetici dimostrativi innovativi a basse emissioni di carbonio. Il programma è concepito per promuovere su scala commerciale nell’UE progetti dimostrativi di cattura e stoccaggio del carbonio sicuri sotto il profilo ambientale e tecnologie innovative nel settore delle energie rinnovabili.