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Come modernizzare il tuo ascensore esistente per raggiungere l'energia zero e soddisfare le moderne sfide della mobilità urbana e della sostenibilità

L'anno scorso, circa il 40% del consumo energetico totale degli Stati Uniti è stato attribuito agli edifici, con gli ascensori che ne rappresentano fino al 10%. Gli ascensori consumano 5 miliardi di kWh all'anno, con un costo di circa 500 milioni di dollari. Sono stati compiuti progressi significativi per migliorare l'efficienza degli ascensori. Nel tentativo di controllare la velocità degli ascensori negli anni '1970, ad esempio, sono stati utilizzati gruppi di motogeneratori che prendevano corrente alternata e creavano una corrente continua, che all'epoca era l'unico modo per controllare la velocità di un motore. Ma non si trattava di efficienza energetica; si trattava semplicemente di migliorare le prestazioni di un ascensore.

Negli anni '1990, la tecnologia degli azionamenti in CA alla fine è progredita fino a un punto in cui il consumo energetico di un ascensore è stato dimezzato, ispirando le aziende di ascensori a riesaminare come potevano migliorare ulteriormente l'efficienza energetica delle loro unità. È stato durante questo periodo critico che l'efficienza energetica degli ascensori è stata messa sotto i riflettori.

Un movimento potente

Durante questo periodo, il consumo di energia è stato nuovamente dimezzato grazie a processi di rigenerazione migliorati. Invece di convertire l'energia rigenerata in calore e dissiparla nella sala macchine, i produttori stavano applicando diversi trasformatori che ripulivano l'energia e la reimmettevano nell'edificio, contribuendo a restituire quasi il 40% dell'energia alla struttura. Gli ascensori erano diventati piccoli consumatori di energia all'interno di un edificio, ma c'era l'opportunità di fare di più. Inserisci zero netto.

Il Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems ha cercato di [scoprire quanta differenza fa un sistema di ascensori a zero netto] quando ha modernizzato un ascensore in un edificio per uffici di 100 anni a Boston.

Circa 10 anni fa, i produttori hanno iniziato a cercare modi per rendere i loro nuovi ascensori unità a energia zero. Mentre quello era un passo importante verso una maggiore sostenibilità nell'ambiente costruito, il problema era che era troppo focalizzato. Il numero di nuovi edifici aggiunti al totale globale ogni anno è inferiore al 2%. Negli Stati Uniti, oltre il 70% di tutti gli edifici ha più di 25 anni, il che significa che solo una piccola parte degli ascensori installati in tutto il mondo era un'opzione.

Contemporaneamente all'introduzione dello zero netto sui sistemi di ascensori, è stata introdotta una nuova certificazione che avrebbe ridefinito gli edifici rispettosi dell'ambiente. La Living Building Challenge, creata nel 2006 dall'International Living Future Institute per promuovere gli sforzi di sostenibilità più avanzati utilizzati per raggiungere edifici a energia zero, è un programma di certificazione di bioedilizia che può essere applicato sia alle nuove costruzioni che agli ammodernamenti. Ciò ha contribuito a ispirare l'idea di modernizzare gli ascensori con sistemi a energia zero, ma la sfida era come farlo.

Arrivare a Net Zero

Raggiungere lo zero netto richiede una serie di passaggi che riducono il consumo energetico di ogni parte dell'impianto ascensore. Questo processo elimina i componenti legacy inefficienti, consentendo al proprietario di ottenere il minor potenziale di consumo energetico (cioè, minore è l'impronta energetica, minore è la quantità di energia che deve essere compensata con fonti di energia solare o alternative). Ad esempio, senza ottimizzare l'impronta energetica, i pannelli solari consumavano una quantità significativa di spazio sul tetto, ma oggi questi pannelli solari possono essere installati all'interno dell'impronta del vano ascensore stesso, rendendolo più pratico e conveniente. I componenti principali di un sistema di ascensori che possono essere ottimizzati sono:

• Controller
• DRIVE
• Sala macchine
• Il motore
• Dispacciamento
• Illuminazione/ventilazione

Gli azionamenti rigenerativi recuperano energia quando l'ascensore è in movimento, prelevando l'energia rigenerata durante la frenata e, invece di dissiparla sotto forma di calore in sala macchine, pulirla e reimmetterla nell'edificio per essere consumata da altri dispositivi. Spesso, il raffreddamento della sala macchine non viene mai considerato, perché tecnicamente non fa parte del sistema dell'ascensore, ma l'unità di raffreddamento AC dedicata tipicamente richiesta può essere eliminata o ridotta significativamente di dimensioni quando viene utilizzata la tecnologia rigenerativa.

Raggiungere lo zero netto richiede una serie di passaggi che riducono il consumo energetico di ogni parte dell'impianto ascensore.

L'energia netta si ottiene anche attraverso l'inclusione di un controller intelligente/di apprendimento con modalità di sospensione profonda o ibernazione e spegnimento automatico dell'illuminazione della cabina e del circuito della ventola quando l'ascensore è inattivo. Anche l'illuminazione a LED della cabina è una parte importante di un sistema di ascensori a energia zero. A causa dei requisiti del codice, molti sistemi di ascensori vintage non consentivano lo spegnimento delle luci, drenando le risorse energetiche. In un edificio basso, ad esempio, un tipico ascensore consuma più energia dal sistema di illuminazione di quanta ne consumi effettivamente per spostare le persone. La semplice sostituzione delle lampadine alogene e a incandescenza con luci a LED può fornire le prestazioni di una lampadina fluorescente ma con 10-15 volte la durata della vita. Anche le luci a LED dovrebbero essere incorporate come retroilluminazione dei pulsanti.

La tecnologia più intelligente ed efficiente consente agli ascensori di spegnere l'illuminazione e la ventola in base alle tendenze dell'ascensore, utilizzando dati come l'ultima volta che è stato premuto un pulsante o utilizzare una ventola a due velocità per far circolare aria fresca attraverso la cabina in base all'occupazione. Un altro aspetto di un sistema di ascensori net-zero è il passaggio dal relè ai controlli a microprocessore sulla scheda, che riduce la quantità di energia e le perdite di energia avendo più circuiti integrati per area del circuito stampato, rendendo il controller e i circuiti più efficienti dal punto di vista energetico . Inoltre, le aziende di ascensori hanno sviluppato motori CA speciali con azionamenti a frequenza variabile progettati per giri al minuto inferiori richiesti dai sistemi di ascensori, eliminando così la necessità di riduttori.

Passando il test

I sistemi di ascensori a energia netta zero sono fantastici in teoria, ma quanta differenza fanno davvero? Il Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems ha cercato di rispondere a questa domanda quando ha modernizzato un ascensore nel suo edificio per uffici di Boston di 100 anni con un sistema di energia solare a zero rete. Fraunhofer ha installato un pannello solare fotovoltaico (PV) da 3.75 kW sul tetto che si adatta all'ingombro dell'ascensore. Incorporando molte delle caratteristiche di efficienza energetica citate in precedenza con un profilo di attività da basso a medio, l'ascensore utilizzava circa 8 kWh al giorno. Il pannello solare fotovoltaico ha prodotto 11 kWh al giorno, che si sono tradotti in un surplus energetico del 45%. Anche in uno scenario di utilizzo elevato in cui l'utilizzo è raddoppiato nei giorni lavorativi, l'energia netta zero è ancora proiettata con lo stesso
matrice solare.

Fraunhofer ha quindi misurato l'assorbimento di potenza dell'ascensore in un altro edificio per uffici per diversi anni, utilizzando configurazioni diverse rispetto all'anno dell'ascensore a energia zero. L'aggiornamento del controller dell'ascensore ha ridotto l'assorbimento di potenza in standby di oltre il 75%, da 400 a 100 W. Nel frattempo, l'installazione dello spegnimento automatico ha ridotto la potenza in standby della cabina del 90%, da 90 a 9 W.

Sempre più persone stanno cercando di cavalcare l'ondata di energia zero poiché il numero di certificazioni richieste continua ad aumentare e conferenze come il Global Energy Forum, dove le persone possono saperne di più sugli edifici zero o neutri, diventano una priorità . Venticinque anni fa, molte persone potrebbero aver riso al pensiero di un ascensore che contribuisce a un edificio a zero netto, ma molti pensavano anche che un ascensore che si muovesse lateralmente fosse impossibile.