Il ritorno dell'ascensore idraulico

Lo studio mostra che gli ascensori idraulici hanno un impatto ambientale più leggero rispetto agli ascensori elettrici per alcuni usi.

Questo documento è stato presentato a   Berlino 2018, il Congresso internazionale sulle tecnologie di trasporto verticale e pubblicato per la prima volta nel libro IAEE Tecnologia degli ascensori 22, a cura di A. Lustig. È una ristampa con il permesso dell'Associazione Internazionale degli Ingegneri degli Ascensori  (www.elevcon.com).

La European Lift & Lift Component Association (ELCA) ha chiesto al laboratorio ITAINNOVA dell'Università di Saragozza ad Aragon, in Spagna, di eseguire una serie di valutazioni del ciclo di vita (LCA) di ascensori sia idraulici che a trazione e confrontare i risultati ottenuti, in termini di impatto ambientale impatto. ITAINNOVA ha raccolto dati sulle ultime generazioni di entrambi i tipi di ascensori e li ha compilati per il confronto. Il metodo di calcolo ha utilizzato CML-IA, baseline EU25 e ReCiPe come raccomandato dalla bozza di Product Category Rules (PCR) per ascensori (Environdec). Il software LCA utilizzato era SimPro 8.0.3. Il database implementato in questo software è Ecoinvent v3.1. Le categorie di impatto ambientale incluse nello studio sono il cambiamento climatico: kgCO2e e ReCiPe: Pt (punti). I risultati mostrano che gli ascensori idraulici hanno un impatto ambientale inferiore rispetto agli ascensori elettrici per le categorie di utilizzo 1 e 2 (50 e 125 corse/giorno) e in parte per la categoria 3 (300 corse/giorno) durante i primi 20 anni. Gli ascensori elettrici hanno prestazioni ambientali migliori per la categoria di utilizzo 3 (oltre 20 anni di vita) e superiori.

iniziativa

Nel 2014, un gruppo di lavoro ELCA ha avviato uno studio, che sarà svolto da ITAINNOVA, confrontando per la prima volta le LCA delle generazioni più recenti di ascensori a trazione e idraulici. Il ciclo di vita considerato è stato di 20 anni, sebbene la vita media degli ascensori in Europa sia più vicina ai 50 anni. Lo studio è stato avviato parallelamente alla pubblicazione dei PCR Lifts, a cui i membri di ELCA (GMV, Blain, Hydroware) hanno contribuito attivamente. PCR Lifts è stato pubblicato nell'ottobre 2015.

La missione di ITAINNOVA era analizzare l'inventario del ciclo di vita (LCI) di una serie di ascensori nelle categorie di utilizzo 1, 2 e 3 (come definito nella norma ISO 25745-II) in 20 anni utilizzando i metodi del sistema di cambiamento climatico (kgC02) e l'EcoIndicatore (ReCiPe).

Definizione di sollevamento

Tipo di utilizzo

Ascensori idraulici e di trazione

Le politiche europee puntano fortemente sulla riduzione dei consumi energetici, sull'aumento dell'efficienza e della sostenibilità. Un ascensore ha una lunga durata. È installato per un minimo di 20 anni e la durata totale della vita spesso raggiunge i 50 anni e oltre. Produzione, riparazione, manutenzione e ammodernamento hanno, quindi, un impatto significativo sull'impronta ambientale dell'ascensore.

Un ascensore è un mezzo di trasporto. Implica comfort, piena accessibilità e affidabilità/sicurezza nel trasporto di persone e merci. L'ascensore ottimizza l'uso di un edificio e il suo valore. Il consumo di energia viene dopo queste priorità e deve essere considerato nel contesto dell'intero ciclo di vita dell'ascensore, non semplicemente del consumo di elettricità durante lo standby e l'uso.

Il consumo energetico di un moderno ascensore in un edificio residenziale di cinque fermate è sostanzialmente molto basso, circa 170 euro (192 dollari USA) all'anno. Nel complesso, il consumo in standby è superiore all'energia consumata durante l'uso dell'ascensore.

In precedenza, sono state condotte campagne fuorvianti sulle prestazioni ambientali degli ascensori idraulici. Traspare, ad esempio, in alcuni documenti dell'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e nelle istruzioni tedesche AMEV del 2010 Hinweise für Planung, Ausschreibung & Betrieb von Aufzugsanlagen in öffentlichen Gebäuden (Indicazioni per la pianificazione, le gare d'appalto e il funzionamento degli impianti di ascensori negli edifici pubblici per i dipendenti pubblici Lancio di gare d'appalto per nuovi ascensori in pubblico tedesco Edifici). AMEV ha chiesto giustificazione per l'utilizzo di qualsiasi ascensore idraulico nelle gare pubbliche. Questa esclusione pratica degli ascensori idraulici dagli edifici pubblici in Germania si basava su conclusioni errate, in particolare nello studio E2010 del 4 che prendeva in considerazione solo il consumo di energia durante il funzionamento.

Esempi nel documento AMEV:

“2.2.3 Per motivi di tutela ambientale. . ., gli ascensori idraulici verranno installati solo in casi eccezionali e ben spiegati. .. . 2.5 Gli ascensori elettrici presentano principalmente vantaggi rispetto agli ascensori idraulici. . . .4.3.1 A seconda del campo di applicazione, per le nuove installazioni saranno preferiti gli ascensori elettrici a trazione (gearless, con puleggia di trazione e controllo di frequenza). Gli ascensori idraulici verranno installati solo in casi eccezionali con ottime ragioni per farlo”.

Da allora, ELCA e VDMA (Associazione tedesca di ingegneria meccanica) hanno dichiarato che tutte le istruzioni infondate sono state eliminate dall'ultima versione del documento AMEV.

Ambito dello studio

Lo scopo dello studio era:

• Raccolta di dati e produzione di LCA per ascensori a corsa media, che rappresentano circa l'80% del mercato europeo dei nuovi ascensori, utilizzando la tecnologia attuale
• Confronto tra ascensori idraulici e ascensori a fune gearless e senza locale macchina (MRL) nelle categorie di utilizzo 1, 2 e 3 (ISO 25745)
• Analizzare nuove installazioni e ammodernamenti e confrontare una sostituzione completa e una modernizzazione parziale
• Analizzare i vantaggi di ogni tecnologia di azionamento con i dati di supporto
• Sviluppare una LCA come base per una Dichiarazione Ambientale di Prodotto (EPD) che potrebbe diventare un progetto congiunto
• Analisi dell'impatto della PCR sulla LCA

La Figura 2 del rapporto E4 presenta solo il consumo di energia in funzione degli ascensori installati più vecchi misurati. La conclusione è stata che gli ascensori idraulici sono, in generale, inefficienti dal punto di vista energetico.

LCI

Le fasi per LCI sono:

1. Materiali
2. Trasporti
3. Produzione
4. Distribuzione
5. Usa il
6. Fine della vita

LCA e LCI

LCI tiene conto di tutte le materie prime, influenzando il risultato. Un parametro importante in fase di fabbricazione è l'energia dedicata, come ad esempio l'energia utilizzata per la saldatura della cabina o delle porte. Per il trasporto e la distribuzione, le distanze di consegna influenzano il risultato. La fase di utilizzo (principalmente, consumo energetico e manutenzione) è una delle fasi cruciali che influenzano il risultato dell'LCA. Nello studio si applica il mix elettrico dell'Unione per il coordinamento della trasmissione dell'energia elettrica (UCTE).

Lo smantellamento e il riciclaggio hanno un impatto minore, grazie ad un alto tasso di riciclabilità dei materiali utilizzati.

Una LCA richiede tempo. ITAINNOVA ha raccolto dati per una serie di ascensori, inclusi sia gli impianti che gli ammodernamenti. La raccolta di dati utili è un processo lungo e comprende misurazioni, analisi dei dati di acquisto e consumo, acquisizione di dati da fornitori e subfornitori, ecc.

Fase materiale

Fase di acquisto

Fase di produzione

Fase di distribuzione

Usa fase

La maggiore quantità di energia consumata dagli ascensori idraulici durante l'uso inizia a influire negativamente sulle prestazioni generali dell'ascensore (rispetto a un ascensore elettrico) nella categoria di utilizzo 3 (300 viaggi/giorno) (Tabella 3).

Fase di manutenzione

La tabella 4 indica la quantità media di materiali di ricambio (in chilogrammi) utilizzati per i 20 anni di vita previsti dallo studio. Per entrambe le tipologie di ascensori sono stati considerati 6,000 km di percorrenza dei tecnici (es. 10 interventi da 30 km/anno o cinque interventi da 60 km/anno).

Fase di fine vita

Impatto ambientale

Per la valutazione di impatto ambientale ha un impatto il mix elettrico prodotto e utilizzato (comprese le importazioni e la loro origine) dal Paese considerato. La Polonia brucia carbone, quindi le sue centrali emettono molta CO₂. Questo dà risultati molto peggiori rispetto alla Francia, la migliore della categoria a causa della bassissima CO₂ emette. (L'energia nucleare è la più grande fonte di elettricità in Francia e non emette CO₂.) A parte l'energia nucleare, più la fonte energetica è rinnovabile, meno importante è l'energia utilizzata nel risultato dell'impatto ambientale dell'ascensore. ITAINNOVA ha utilizzato il valore medio dei produttori di energia in Europa per il mix elettrico in questo studio: l'UCTE.

Cambiamento climatico Indicatore

Considerando questo studio e per la categoria di impatto del cambiamento climatico (Figura 5), ​​i risultati per gli ascensori idraulici sono sempre inferiori nell'impatto ambientale totale per le categorie di utilizzo 1 e 2. Maggiore è la durata della vita, maggiore è la differenza positiva per gli ascensori idraulici . Nel caso della categoria di utilizzo 3, esiste un breakpoint in anni (da sette a otto) di utilizzo. Fino a questo punto, l'impatto totale degli ascensori idraulici è anche inferiore in termini di cambiamento climatico.

Ecoindicatore ReCiPe

In base alle considerazioni di questo studio e per ReCiPe (Figura 6), i risultati per gli ascensori idraulici sono sempre inferiori nell'impatto ambientale totale per le categorie di utilizzo 1 e 2. Maggiore è la durata, maggiore è la differenza positiva per gli ascensori idraulici. Nel caso della categoria di utilizzo 3, esiste un breakpoint in anni (21-22) di utilizzo. Fino a questo punto, anche l'impatto totale degli ascensori idraulici è inferiore in termini di ReCiPe.

Interpretazione dei risultati del punto di interruzione

In base alle considerazioni di questo studio e per entrambe le categorie di impatto del cambiamento climatico e ReCiPe, i risultati per gli ascensori idraulici per le categorie di utilizzo 1 e 2 sono sempre inferiori (migliori) nell'impatto ambientale totale. Maggiore è la durata, maggiore è la differenza positiva per gli ascensori idraulici.

Esiste un punto di rottura in anni nel caso della categoria di utilizzo 3. Si tratta di circa sette-otto anni di utilizzo, fino al quale l'impatto totale per gli ascensori idraulici è anche inferiore in termini di cambiamento climatico. Tuttavia, in termini di ReCiPe, questo punto di interruzione è di circa 21-22 anni di utilizzo.

Da un lato, le differenze tra i due risultati sono date dalle diverse considerazioni sull'impatto nei criteri di calcolo. Il cambiamento climatico, categoria di impatto a singolo effetto, si occupa solo degli aspetti legati alla produzione di gas serra, mentre ReCiPe partecipa inoltre (e con criteri di normalizzazione e standardizzazione) fino a 18 categorie di impatto, tutte con un unico valore risultante. Nessuno è corretto o errato. Entrambe sono approssimazioni diverse del problema. Pertanto, la conclusione dovrebbe essere che esiste un punto di interruzione tra la tecnologia migliore dal punto di vista LCA per la categoria di utilizzo 3. E, questo punto di interruzione può essere compreso nell'intervallo della durata del prodotto, a seconda delle condizioni specifiche di ogni caso e dei dati utilizzati per lo studio. Questi dati includono non solo i dati del prodotto, ma anche i criteri di calcolo o considerazioni geografiche.

D'altra parte, il cambiamento di tendenza nella fascia di spostamenti giornalieri intorno alle categorie di utilizzo 2 e 3 è dato dalle differenze tra i fabbisogni energetici in standby o le condizioni di viaggio per entrambe le tecnologie. Nei dati raccolti per questo studio, gli ascensori idraulici hanno un consumo inferiore durante il tempo di attesa rispetto agli ascensori elettrici, mentre gli ascensori elettrici hanno un consumo inferiore durante i viaggi. Significa che più lungo è il tempo di attesa giornaliero, minore è il consumo energetico totale per gli ascensori idraulici. Al contrario, maggiore è il numero di viaggi giornalieri, minore è il consumo totale per gli ascensori elettrici. Questo è il motivo per cui appare un breakpoint per la categoria 3 ma non per la categoria 2, perché c'è una compensazione di entrambi i tipi di consumo di energia in un numero intermedio di viaggi giornalieri per entrambi.

Conclusioni finali: confronto tra ascensori idraulici e a trazione

Con i dati inventariati per lo studio e le ipotesi di valutazione applicate per gli inventari generali e i calcoli, si possono trarre le seguenti conclusioni:

• Gli ascensori idraulici hanno un impatto minore nelle fasi iniziali (principalmente materiali e trasporto), risultando sempre in un prodotto con un migliore (inferiore) profilo ambientale in un approccio “cradle-to-gate” (senza includere il periodo di servizio).
• Gli ascensori idraulici hanno un profilo migliore per quelle categorie in cui l'uso non è molto intenso, risultando in una migliore opzione globale per le categorie di utilizzo 1 e 2.
• Gli ascensori elettrici hanno un impatto maggiore nelle fasi iniziali e un profilo peggiore nelle fasi di servizio (consumo energetico) per le categorie di utilizzo 1 e 2. Per utilizzi più intensi (categorie 3 e superiori), il minor consumo energetico durante il servizio tende a compensare i maggiori impatti iniziali, determinando un profilo ambientale generale inferiore per installazioni per oltre 300 viaggi giornalieri. Per la categoria 3, gli ascensori idraulici potrebbero essere un'opzione ancora migliore per casi speciali con una durata di vita più breve del normale.
• Risultati e conclusioni differenti potrebbero essere ottenuti per le configurazioni analizzate se viene applicato un diverso mix di elettricità.

Modernizzazione

Dopo 20 anni, la modernizzazione di un ascensore idraulico è paragonata a una sostituzione completa del vano ascensore esistente. Viene preso in considerazione solo l'impatto ambientale. Altre variabili, come lo stato dell'arte della sicurezza, le dimensioni della cabina, il cambio d'uso e la modernità non vengono considerate.

Inventario semplificato

Impatto ambientale

Clima Indicatore di cambio

In base alle considerazioni di questo studio e per la categoria di impatto del cambiamento climatico (Figura 7), per le categorie di utilizzo 1, 2 e 3, i risultati per la modernizzazione degli ascensori idraulici sono sempre inferiori (migliori) nell'impatto ambientale totale rispetto a qualsiasi altro nuovo ascensore con caratteristiche simili. Per le categorie 1 e 2, maggiore è la durata, maggiore è la differenza positiva per la modernizzazione.

Nel caso della categoria d'uso 3, potrebbe esistere un punto di rottura in anni, ma si prevede che si verificherà a lungo nel ciclo di vita dell'ascensore modernizzato.

EcoIndicatore ReCiPe

Considerando questo studio e per la categoria di impatto di ReCiPe (Figura 8), i risultati per l'ammodernamento degli ascensori idraulici per le categorie di utilizzo 1, 2 e 3 sono sempre inferiori (migliori) nell'impatto ambientale totale rispetto a qualsiasi altro nuovo ascensore con caratteristiche simili . Per le categorie 1 e 2, maggiore è la durata della vita, maggiore è la differenza positiva per la modernizzazione. Nella categoria d'uso 3, potrebbe esistere un punto di interruzione nell'anno, ma si prevede che si verificherà fino alla durata di vita dell'ascensore modernizzato.

Riepilogo dei risultati

Il consumo di energia nelle fasi di funzionamento e standby è uno dei fattori più importanti. Maggiore è la durata della vita, più importante è l'impatto totale. Pertanto, il tipo di energia è importante nel calcolo dell'impatto totale. La manutenzione e le materie prime sono i secondi fattori più importanti quando si utilizza la valutazione delle presenti regole per gli ascensori PCR.

Una LCA è l'unica vera analisi dell'impatto ambientale e della sostenibilità degli ascensori. La valutazione LCA è completa e fornisce una visione chiara dell'intero impatto ambientale dell'ascensore installato. Il consumo di energia durante l'uso è solo una parte del quadro complessivo, anche se è importante. I costi e gli sforzi per la raccolta dei dati e la preparazione di una LCA, e persino di una EPD, sono elevati. Per le piccole e medie imprese il costo è percepito come proibitivo.

Nelle gare d'appalto, le LCA non sono oggi richieste in Europa. Questo non sembra cambiare rapidamente. Le LCA dimostrano che il moderno ascensore idraulico è l'opzione perfetta ed è più sostenibile per gli edifici residenziali e, in generale, per tutti gli edifici bassi con traffico relativamente basso.

Per gli spostamenti elevati e il traffico più elevato, gli ascensori elettrici sono la soluzione migliore, con un minore impatto ambientale, compreso il consumo energetico.

Un ammodernamento ben congegnato è più sostenibile della sostituzione completa con un nuovo ascensore nello stesso vano. Questa è l'economia circolare al lavoro.

Ringraziamenti

Diverse aziende in Germania, Grecia, Italia, Spagna e Svezia hanno cofinanziato lo studio che è stato completato alla fine del 2017. Ringraziamo per questo il Project Manager di ITAINNOVA Carlos Peribanez. ITAINNOVA, il centro tecnologico dell'università di Saragozza, ha esperienza in LCA e argomenti relativi all'efficienza. I laboratori ITAINNOVA monitorano le nuove tecnologie, come la robotica e l'automazione, e hanno familiarità con l'industria automobilistica e degli ascensori.