エネル・グリーン・パワー、地震地帯に恒久的な耐震コンクリート構造物を3Dプリント

2024年10月3日、アンタークティックベアは、再生可能エネルギー技術開発企業であるエネル・グリーン・パワーが、ナポリ大学フェデリコ2世と共同で、地震地帯に恒久的なコンクリート構造物を建設するために3Dプリント技術を利用することに成功したことを知りました。これはイタリア初となります。ラツィオ州のモンタルト・ディ・カストロ発電所で実施されたこのプロジェクトは、建設およびエネルギー分野における大きな革新を表しています。これらの構造物は、アレサンドロ・ボルタ発電所のバッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）の一部であり、発電所で発電された余剰電力を貯蔵するように設計されています。小規模な工業ビルと主要な電気設備の基礎を含むこれらの構造物は、持続可能な建設の新しい時代の到来を告げるものである。

この画期的な出来事は、3D プリント技術を使用して建設されたイタリア初の非仮設コンクリート建物であり、エネルギー分野では世界初の事例の 1 つです。重要なのは、このプロジェクトが耐震承認を受けていることです。つまり、イタリアの地震地帯では重要な考慮事項である、地震多発地域でも安全に使用できるということです。この革新的な建設方法が土木工学の承認を得ることができたということは、このプロジェクトの背景にある技術的な厳密さと革新性を浮き彫りにしています。これらの開発は、より持続可能で効率的な建築手法を実現するための継続的な取り組みにおいて、エネル・グリーン・パワーとエネル・グループ全体にとって重要な前進となります。
モンタルト・ディ・カストロの BESS 施設の建設は、一般的に 3D プリンティングとして知られる付加製造技術を使用して行われました。このプロセスでは、コンピューター上で設計されたデジタルモデルからレイヤーごとにオブジェクトを作成します。この場合、ロボットアームは、ハイデルベルグマテリアルズが 3D プリント用に特別に設計したセメント材料を使用して、11 個の壁とその他のコンポーネントを作成しました。各壁は高さ約3メートル、幅約1.5メートルで、合計約2.5キロメートルの素材が印刷されます。電気機器を支える基礎も同様の方法で構築されており、各部品は従来のコンクリート構造物というよりも、木の根などの自然に形成された物体に似ています。
壁と基礎はナポリ近郊のヴォラで製造された後、組み立てのためにモンタルト・ディ・カストロ工場に輸送されました。建築部品を現場外で印刷し、最終場所で組み立てるこのプロセスは、大規模なレゴセットの組み立てを彷彿とさせます。このタイプの建設は革新的であるだけでなく、非常に効率的でもあります。モンタルト・ディ・カストロ工場の建物は15平方メートルほどと小さいですが、その重要性は、それを建設するために使用された技術と方法にあります。このプロジェクトでは、屋根を別々に建設するなどの従来のプレハブ技術と最先端の3Dプリント技術を組み合わせ、両方のアプローチの互換性を実証しています。
3D プリントは建設業界において多くの利点があります。まず、建設時間が大幅に短縮されます。モンタルト・ディ・カストロの建設には、従来の方法に比べて半分以下の時間がかかった。このスピードはエネルギー業界にとって、特に急速な導入によって競争力を高めることができる成長中の再生可能エネルギー部門にとって重要です。さらに、3D プリントにより、従来は流し込んだコンクリートが硬化するまで固定するために使用されていた一時的な型枠が不要になります。これにより、材料の無駄が減り、必要な労力と環境への影響が軽減されます。

持続可能性はエネルグリーンパワーの使命の中核であり、3D プリントは建設による環境への影響を軽減する上で重要な役割を果たします。 3D プリントはコンクリートの分布を最適化することで材料の使用を最小限に抑え（場合によっては 50%）、CO2 排出量を削減できます。コンクリートの生産は世界の CO2 排出量の大部分を占めていることを考えると、この削減は極めて重要なメリットです。さらに、3D プリントは、使用する材料を減らして廃棄物を削減することで、生産とインフラストラクチャのライフサイクル全体を通じて環境への影響を最小限に抑えることを目指す再生可能エネルギー業界の目標と一致しています。
3D プリントは、環境面での利点に加え、設計の柔軟性も向上させます。デジタル設計と積層造形により、従来の建築技術では実現が困難または不可能な複雑な形状やカスタム詳細を簡単に作成できます。この柔軟性は、建築の創造性に新たな可能性をもたらすだけでなく、構造の機械的性能も向上させます。 3D プリントの高度なデジタル化により、作業の多くが自動化され、作業員のリスクが軽減されるため、現場の安全性も向上します。
モンタルト・ディ・カストロ・プロジェクトには課題がなかったわけではありません。関係するエンジニアによると、印刷プロセスの一貫性を制御し、材料の構造的完全性を確保することが主なハードルだったという。柔らかい状態と硬い状態の両方で安定性を維持しながら最大 3 メートルの高さの部品を製造するには、押し出し速度とプリントブロックの形状を正確に制御する必要があります。しかし、このプロジェクトの成功は、これらの課題を克服し、耐久性と信頼性の高い構造物を作成するための 3D プリントの可能性を示しています。
エネル・グリーン・パワーとナポリ・フェデリコ2世大学の協力は、3Dプリント部品の構造に関する革新的な計算理論の開発を目標に2年前に始まりました。この理論は、現場で実行される前に、実験室と数値シミュレーションで厳密にテストされました。これらの取り組みの結果は、承認を得るためにイタリア土木省と公共事業最高評議会に提出されました。プロジェクトチームは研究と革新に尽力しており、その成果は将来の工学および建築研究の教科書的な例となる可能性が高い。
今後、エネル・グリーン・パワーは建設分野で3Dプリント技術をさらに発展させる計画だ。同社は、エネルギーインフラの構造要素を3Dプリントするプロセスを工業化するために、イタリアの国家復興・回復力プログラム（NRRP）を通じてARTES4.0コンピテンスセンターから資金提供を受けています。今後の OM3GA プロジェクトは、イタリアの大手 3D プリンターメーカーである WASP や先端材料を専門とする Materias など、複数のパートナーとのコラボレーションになります。目標は、移動式工場を使用して変電所設備の 3D プリント基礎を作成し、構造物を現場で直接印刷できるようにして、輸送コストと環境コストをさらに削減することです。
モンタルト・ディ・カストロ・プロジェクトは、エネルとエネルギー業界全体にとって重要な前進となるでしょう。エネルは、恒久的な耐震コンクリート構造物を 3D プリントする実現可能性を実証することで、より迅速で持続可能な建設方法への扉を開いています。この技術が発展し続けるにつれて、エネルギー分野、特に再生可能エネルギーインフラの開発において、ますます重要な役割を果たすようになると考えられます。 3D プリンティングは、建設時間、材料使用量、CO2 排出量を削減できるため、今日の業界が直面しているいくつかの重要な課題に対する有望なソリューションを提供します。

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