‘Successo nel migliorare il peso delle apparecchiature per la generazione di energia micro-idroelettrica e nel ridurre significativamente il tempo necessario per la creazione delle apparecchiature’
All’inizio di quest’anno, il Presidente e CEO di Ricoh Company Limited (RCL), Akira Oyama, ha annunciato che Ricoh ha condotto uno studio innovativo e approfondito sulla generazione di energia micro-idroelettrica negli impianti di depurazione.
Inoltre, Oyama ha condiviso il fatto che le stampanti 3D sono state utilizzate nell’ambito della ricerca applicata sulle fognature, condotta dal Ministero giapponese del Territorio, delle Infrastrutture, dei Trasporti e del Turismo (MLIT).
WEeeT-CAM, una start-up interna lanciata nell’ambito della nuova iniziativa di creazione d’impresa di Ricoh “TRIBUS”, ha partecipato allo studio per esaminare lo sviluppo di generatori di energia idroelettrica stampati in 3D.
Lo studio ha verificato la sua utilizzabilità in un impianto di trattamento delle acque reflue grazie alla collaborazione tra industria e università con Seabell Incorporated e il laboratorio Masashi YAMABE – Masahiro SETO del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Istituto di Tecnologia di Kanazawa.
Lo studio ha generato diversi kW di elettricità utilizzando apparecchiature con pale più leggere del 25% e corpi principali più leggeri del 15% rispetto ai dispositivi convenzionali di generazione di energia idroelettrica in metallo.
Ricoh 3D è orgogliosa di annunciare di aver supportato la fase di avvio del progetto nel 2020. Il team è stato responsabile della generazione di tre ordini di parti stampate in 3D in PA12 e polipropilene, che sono state utilizzate dal reparto R&S di RCL nell’ambito delle attività di prototipazione e sviluppo.
Dopo il supporto iniziale di RPL, Ricoh Company Limited ha sfruttato la tecnologia delle stampanti 3D per creare un generatore micro-idroelettrico che incorpora pale stampate in 3D realizzate con materiali derivati dalla biomassa. Rispetto a una turbina ad acqua realizzata con materiali comunemente utilizzati dalle stampanti 3D, la turbina è risultata più del doppio più resistente di una turbina in metallo. È emerso che la resistenza è stata mantenuta anche dopo essere stata posizionata sott’acqua per un lungo periodo di tempo e potrebbe essere utilizzata per la produzione di energia idroelettrica su larga scala.
Lo studio ha anche ridotto significativamente il periodo di produzione da circa un mese a tre giorni. La parte della ruota ad acqua è stata realizzata in resina per migliorare la resistenza in acqua.
In futuro, si prevede che l’elettricità generata da questi dispositivi verrà utilizzata come alimentazione di emergenza nei centri di prevenzione dei disastri all’interno degli impianti di trattamento delle acque reflue, nei sistemi di batterie che forniscono energia per la mobilità e nei robot di ispezione automatica di tipo cingolato.
Oltre all’installazione di generatori di energia micro-idroelettrica presso gli impianti di trattamento delle acque reflue in Giappone, Ricoh continuerà a studiare la possibilità di introdurre questa tecnologia in Europa, negli Stati Uniti e nelle economie emergenti – con il supporto di Ricoh 3D.
Oyama ha commentato: “Ricoh continuerà a risolvere i problemi sociali attraverso le sue attività commerciali e a fornire valore utile alla società”.
Sfondo
I rifiuti, la sabbia e lo sporco vengono lasciati sedimentare durante il processo di trattamento delle acque reflue. Le acque reflue vengono poi pompate in un serbatoio per abbattere le impurità grazie ai microrganismi. Per mantenere attivi questi microrganismi è necessario un apporto costante di ossigeno nell’acqua, che consuma circa 75kWh*, una quantità considerevole di energia elettrica equivalente a circa 110 miliardi di yen di bollette elettriche all’anno. Pertanto, è urgente ridurre il consumo di energia per risparmiare energia e ridurre i costi.
Alcuni impianti di trattamento delle acque reflue utilizzano attualmente micro-generatori di energia idroelettrica, ma le apparecchiature convenzionali presentano i seguenti problemi: (1) bassa efficienza della turbina e basso rendimento, (2) alti costi di acquisto e di installazione delle apparecchiature per la generazione di energia idroelettrica, (3) le apparecchiature significative gravano pesantemente sul personale in loco e (4) le attuali apparecchiature per la generazione di energia micro-idroelettrica sono difficili da utilizzare in ambienti che aggravano la ruggine.
In risposta a questi problemi, il MLIT è attualmente impegnato in dimostrazioni tecnologiche e ricerca applicata per realizzare l’innovazione verde nei sistemi fognari. Nel marzo 2022 è iniziato uno studio nel campo della ricerca applicata ai sistemi fognari basato su una proposta guidata da Ricoh.
* Fonte: Rapporto del sottocomitato sugli studi per contribuire a una società decarbonizzata, Comitato di ricerca sulla politica delle acque reflue, pubblicato dal MLIT giapponese.
Dettagli dello studio
La forma della turbina idraulica è stata progettata in collaborazione con Seabell Incorporated, un produttore specializzato in generatori micro-idroelettrici a bassa prevalenza, e con il Kanazawa Institute of Technology. Gli esperimenti dimostrativi sono stati condotti presso un impianto di trattamento delle acque reflue nella Prefettura di Shizuoka, in Giappone.
Il generatore micro-idroelettrico utilizzato presenta due generatori montati su un’unica unità, consentendo una generazione efficiente di energia. Inoltre, essendo un dispositivo di tipo aperto, la ruota idraulica può essere collocata direttamente nel corso d’acqua esistente, eliminando la necessità di costruire un nuovo corso d’acqua di bypass per la produzione di energia idroelettrica e riducendo i costi di costruzione.
La tecnologia delle stampanti 3D di Ricoh è stata utilizzata per creare un generatore micro-idroelettrico che incorpora pale stampate in 3D realizzate con materiali derivati dalla biomassa*. Rispetto a una turbina ad acqua realizzata con i materiali comunemente utilizzati dalle stampanti 3D, la turbina è più del doppio più resistente** di una turbina in metallo. È stato riscontrato che la resistenza è stata mantenuta anche dopo essere stata posizionata sott’acqua per un lungo periodo di tempo e potrebbe essere utilizzata per la produzione di energia idroelettrica su larga scala.
* Risorse organiche rinnovabili derivate da organismi viventi; non include le risorse fossili.
** Una sollecitazione massima di frattura a flessione di 133 N/mm² utilizzando il metodo R3D New sviluppato da Ricoh, rispetto ai 60 N/mm² forniti dalle caratteristiche della resina dei materiali convenzionali.