Volta Via studia l’elettrificazione dei cantieri stradali

Il progetto di ricerca Volta Via ha analizzato come è possibile elettrificare i grandi cantieri stradali e quali infrastrutture energetiche siano necessarie. Sono già disponibili modelli elettrificati per fino all’86 percento delle classi di macchinari prese in esame.

Immagine: Volta Via

Il progetto è stato condotto da Zeppelin Rental in collaborazione con il Responsabile di Ingegneria della Produzione per i Componenti dell’E-Mobility (PEM) presso la RWTH Aachen. Tra i partecipanti figuravano, tra gli altri, Autobahn GmbH, l’Istituto Federale per la Ricerca sulle Strade (BASt), l’austriaco ASFINAG e l’Ufficio Federale delle Strade svizzero (ASTRA).

I risultati mostrano che i modelli elettrificati sono già disponibili sul mercato per fino all’86 percento delle classi di macchinari richieste. Tuttavia, ciò non implica un’equivalenza tecnica completa rispetto alle macchine a diesel. Rimangono limitazioni, in particolare per quanto riguarda la potenza continua erogata, la durata di funzionamento, i requisiti di ricarica e la flessibilità d’impiego. Gli autori individuano carenze nell’offerta principalmente per i distributori e le pavimentatrici a slittamento.

L’approvvigionamento energetico diventa il fattore critico

Un calcolo basato su modelli per l’elettrificazione dei lavori di ristrutturazione delle autostrade illustra la potenziale domanda aggiuntiva di elettricità. Supponendo un tasso di ristrutturazione del 4 percento, la Germania avrebbe bisogno di circa 34,7 GWh in più di elettricità all’anno, equivalenti a circa lo 0,0066 percento del consumo totale di elettricità del paese. Per l’intera regione D-A-CH, Volta Via stima circa 44 GWh all’anno.

Tuttavia, secondo il rapporto, la disponibilità locale dell’energia necessaria è più cruciale del volume totale di energia. Nella fase di costruzione più intensiva in termini energetici dello scenario di riferimento, sorge una domanda di potenza per la ricarica pari a 378 kW. È necessario prendere in considerazione fattori come le connessioni alla rete elettrica, gli orari di ricarica, i sistemi di stoccaggio, la gestione del carico e i possibili processi di ricarica simultanea.

Non tutti i veicoli avrebbero bisogno di ricaricarsi direttamente sul cantiere. Secondo lo studio, i camion ribaltabili autorizzati alla circolazione stradale, i camion articolati, le betoniere e altri veicoli per il trasporto di materiali potrebbero utilizzare anche piazzali operativi, siti di produzione e logistica o punti di ricarica pubblici per camion.

Per i macchinari utilizzati nei cantieri, sono necessarie altre soluzioni di approvvigionamento. Per progetti su larga scala che durano diversi anni, una connessione a media tensione specifica per il progetto può rappresentare un’opzione. Per cantieri di dimensioni ridotte o mobili nello spazio, il rapporto prevede sistemi di approvvigionamento temporanei e mobili. I macchinari alimentati da cavi potrebbero essere utili anche per applicazioni stazionarie. Ciò potrebbe eliminare parzialmente la necessità di grandi sistemi di storage delle batterie nei macchinari, purché sia disponibile una connessione elettrica sufficientemente potente.

Un esempio di come un approccio del genere possa funzionare nella pratica è stato dimostrato da Strabag nell’estate del 2026 a Oberhausen. Durante la riconversione di una stazione di trattamento dei suoli, sono state impiegate undici macchine da costruzione completamente elettriche, tra cui un escavatore da 25 tonnellate, un caricaballe, una gru mobile e uno stesore strade. È stato utilizzato un sistema di accumulo batterie mobile da 153 kWh per alimentare le macchine e assorbire i carichi massimi. Tuttavia, il cantiere non era interamente elettrificato: per applicazioni non elettrificabili e per il trasporto logistico, Strabag ha utilizzato inoltre HVO100.

I costi operativi potrebbero diminuire

Volta Via ha esaminato anche i costi operativi dei vari scenari. Presumendo che le macchine elettrificate disponibili vengano utilizzate costantemente, i costi operativi potrebbero essere ridotti di poco più della metà entro il 2027 rispetto all’esecuzione convenzionale. Entro il 2050, il modello prevede una riduzione fino all’ottavo dei livelli odierni.

Tuttavia, il calcolo non tiene conto dei costi di acquisto delle macchine. Presuppone inoltre un prezzo dell’elettricità industriale costante ai livelli del 2025. Secondo il rapporto, l’efficienza economica delle macchine da costruzione elettriche dipende da fattori come l’utilizzo, le ore di funzionamento, i prezzi dell’energia, i costi infrastrutturali, i valori residuali e gli eventuali impatti sulla produttività e sui tempi di costruzione.

I valori delle emissioni rappresentano anche potenziali calcolati tramite modelli. Nelle condizioni ottimali ipotizzate, Volta Via stima una riduzione delle emissioni di gas serra del 80 per cento entro il 2027 rispetto al caso di riferimento convenzionale. Entro il 2050, il potenziale di riduzione aumenta fino al 97 per cento circa. I valori effettivi dipendono, tra le altre cose, dalla fonte di elettricità, dalla disponibilità delle macchine e dalle specifiche del cantiere.

Il progetto si è concentrato anche sul modo in cui vengono assegnati i contratti pubblici per le costruzioni. A tale scopo è stato utilizzato un indice di elettrificazione che tiene conto della tecnologia di azionamento, del numero di macchine e del loro ruolo nel processo costruttivo. Ciò serve a evitare che un gran numero di piccoli dispositivi elettrici migliorino in modo sproporzionato i risultati, mentre le fasi centrali del processo continuano a essere eseguite in modo convenzionale.

L’indice è incluso come criterio bonus e non come criterio di esclusione. I partecipanti che non dispongono di una flotta di macchinari completamente elettrificati non dovrebbero essere esclusi in modo definitivo, ma i macchinari a basse emissioni e i concetti di fornitura correlati dovrebbero ottenere un vantaggio nella valutazione. Con l’aumento della disponibilità sul mercato, in futuro potrebbe essere attribuito a questo indice un peso maggiore o potrebbero essere stabilite valori minimi.

Volta Via è stato finanziato nell’ambito della cooperazione D-A-CH per la ricerca sulle infrastrutture stradali 2024. I finanziatori sono il Ministero federale dei Trasporti tedesco, il Ministero federale per l’Innovazione, la Mobilità e le Infrastrutture austriaco e l’Ufficio federale delle strade svizzero.