Il Digital Prototyping aiuta la creazione di sistemi di energia alternativa
Dove
USA
Prodotti Autodesk:
Autodesk Inventor
Mission
Produzione Celle Carburante per uso domestico
ClearEdge verso un sistema celle carburante a basso costo per casa
Negli ultimi tempi le celle a carburante risultano richiamare molto l’attenzione. Come i pannelli fotovoltaici (pannelli solari) e le turbine a vento, le celle a carburante sono un’opportunità interessante per un mondo che ricerca costantemente soluzioni di risorse energetiche più pulite e di conseguenza più ecologiche. Purtroppo, al contrario dei sistemi eolici o solari, la maggior parte delle persone non sa nemmeno come si presentino concretamente e di conseguenza nemmeno come si utilizzino. Questo non risulta essere un problema per Brett Vinsant, fondatore e vice presidente operativo per ClearEdge Power, inc. di Hilsboro, Oregon. Vinsant punta a mantenere il suo sistema di celle a carburante affidabile, efficiente nei costi e ordinario quanto qualsiasi altro apparecchio casalingo. Come altri sistemi sofisticati a base di acqua “una cella di carburante non appare bella alla vista. I clienti compreranno quella più affidabile”, dice Vinsant. “ Dobbiamo avere la possibilità di poterne comprare una al negozio comune di apparecchiature per la casa”. Quando quel giorno arriverà, porterà significativi benefici sia economici che per l’ambiente. Le celle a carburante, come quelle prodotte da ClearEdge possono fornire energia in tutte quelle aree dove l’energia elettrica non esiste o non permette un’ affidabilità rilevante. Infatti una volta connesse alle griglie, le celle possono essere usate come fornitura principale o di emergenza in caso di caduta del sistema principale, paragonabile a quello che le batterie rappresentano oggi. Possono inoltre essere usate come risorsa supplementare per ridurre i carichi nei momenti in cui, per differenti motivi ,si possono verificare dei picchi di richiesta. Il bisogno energetico normalmente avviene durante il periodo estivo, momento in cui le persone incrementano l’uso dei condizionatori per poter continuare le loro attività in modo confortevole. Avendo molti sistemi indipendenti come pannelli solari o celle carburante (normalmente conosciute come generatori di distribuzione) si può aiutare il sistema generale ed evitare i sovraccarichi, sia a medio che a lungo termine. Durante i giorni più caldi, questi sistemi alternativi possono prevenire i blackout fornendo energia a interi singoli edifici, riducendo la domanda generale. Molto importante in America, in particolare in California (target principale delle soluzione offerte dalla forza vendita di ClearEdge), dove i proprietari di generatori di distribuzione possono vendere l’accesso a questo tipo di fonte di energia a terzi, incrementando le vendite quando è necessario. Il risultato concreto dell’incremento di questa tecnologia dovrebbe essere la diretta diminuzione di richiesta, e quindi produzione, di impianti che bruciano carbone per generare elettricità. Una delle barriere per distribuire questo servizio è però il costo che, rispetto ai sistemi a carbone, risulta essere molto elevato dipendendo invece dal petrolio. I prototipi Digitali tagliano i costi ClearEdge lavora per mantenere i costi bassi attraverso lo studio, la rapida progettazione e la finale produzione del prodotto finale in casa. “Le nostre attrezzature, i software e infine il personale ci permette di essere sempre molto flessibili” dice Vinsant. “Abbiamo la capacità di muoverci alla velocità della luce”. ClearEdge opera in un conduttore di 40.000 metri quadrati con due fabbriche laboratorio. Le struttura ad ora permette di comprare materiale grezzo sfuso e renderlo prodotto finito in un unico giorno, rispetto al passato, quando veniva fatto in outsourcing, in cui ci volevano 3 mesi per lo stesso processo. Inoltre ClearEdge ha trovato valore aggiunto nel’assumere personale specializzato proveniente dalle aziende prima proprietarie dei macchinari acquisiti, risparmiando quindi nelle tempistiche di formazione. Le scelte Software di di ClearEdge inoltre aiutano a muoversi velocemente. Gli ingegneri chimici e meccanici usano Autodesk Inventors per ogni loro attività, dal disegno di un intero strumento di produzione alle singole componenti per arrivare ad un completo ed integrato assemblamento di sistemi di celle carburante. “Questi ragazzi vivono per Inventor” Vinsant ride. Glli ingegnieri amano Inventor perché possono prendere un’ idea, svilupparne un design, per poi creare un prototipo digitale e analizzarne le performance, senza mai lasciare il loro computer.
Facendo tutto in digitale si risparmia tempo, materiale e costi che sarebbero invece necessari per un prototipo concreto. “Inventors dà la possibilità di costruire un prodotto senza spendere nemmeno un centesimo in materie prime” dice Vinsant. “Possiamo spaziare dal concetto al prodotto attuale con la completa visione di ogni singolo elemento e del suo valore.” Essendo capaci di scaricare ed integrare elementi specifici da ulteriori fornitori ci troviamo ad avere un ulteriore valore aggiunto: “ Li integriamo perfettamente nei nostri progetti”.
Costruzione di un impianto da integrare con le Attrezzature di casa. Facendo tutto in digitale ci si assicura inoltre che tutte le componenti si integreranno alla perfezione, particolarmente importante quando si opera dovendo abbassare al massimo il margine di errore. Ogni dettaglio è importante per i sistemi residenziali. La ClearEdge 5000A, ora in fase di sviluppo prototipo, misura solo 3 piedi di larghezza, 3 di profondità e 4 di altezza. Sarà capace di combinare una fornitura di 5000 watts di calore a 5 kilowatts (5000 watts) di energia elettrica, molto più del fabbisogno comune di ogni casa. Può essere installata fuori dalla casa come un sistema ad aria condizionata e può funzionare a gas naturale. Il sistema è testato su 40.000 ore di fornitura (per testare infatti l’affidabilità di un sistema per la casa, l’unità di misura normalmente utilizzata sono cinque anni di utilizzo senza nessuna significativa interruzione). L’azienda si aspetta di avere prodotti pronti per il mercato per il 2008. Un'altra chiave importante di ClearEdge è la scelta dei materiali. A differenza degli altri produttori di celle carburante, ClearEdge usa il silicone e i suoi derivati invece che i piatti di carbone. Vinsant dice che sceglie il silicone perché è già stato usato con successo nei semiconduttori industriali per anni ed è quindi a conoscenza di tutti i suoi punti di forza. Inoltre afferma che offrendo il silicone meno resistenza al processo elettrochimico rispetto al carbone, la cella carburante ClearEdge ne trae immediati benifici presentandosi più piccola, più leggera ma più potente rispetto a quelle fatte con il carbone. Inoltre anche il prezzo cambia notevolemente visto che i wafers di silicone grezzo sono molto più reperibili rispetto alle forniture di carbone. Il silicone inoltre permette ai prodotti ClearEdge di operare ad alte temperature che a sua volta permettono alle celle di essere attivate con i gas naturali come il metano, il propene – “amici delle infrastrutture” nonché facilmente recuperabili. Le celle attivate a basse temperature invece necessitano puro idrogeno imbottigliato che non è di facile reperimento per un comune clienti.
Continue sperimentazioni per un futuro migliore Nella sua costante ricerca per ottenere un prodotto affidabile e alla portata di un pubblico medio, il team ClearEdge continua a sperimentare su tutte le componenti: dal design alla selezione dei materiali fino ai possibilil processi di manifattura. Con la creazione di processi digitali con Autodesk inventor, è inoltre più facile simulare e analizzare la molteplicità di “e se facessi…” in maniera efficiente e senza grossi impatti sui costi. La possibilità infatti di guardare all’interno di tutte le componenti e di tutto il sistema dà sempre la possibilità di avere una figura completa del prodotto e aiuta il reparto produzione a capire e risolvere le problematiche in maniera immediata ed efficace. Vinsant , costantemente impegnato nel produrre un sistema di fornitura di energia alternativa, dice: “Spero di poter vedere nella mia vita un modello al carbone neutrale concretizzarsi”.
