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I treni del futuro

Il 2021 è stato scelto come anno europeo delle ferrovie. Il treno, nato nel 1825 con l’invenzione della locomotiva a vapore, dopo quasi due secoli di storia torna a essere simbolo di progresso e innovazione tecnica, ma in un’ottica rovesciata: se nell’arte e nella letteratura dell’Ottocento il treno è simbolo di una modernità aggressiva, che punta al profitto schiacciando i più deboli e disturbando l’armonia del mondo rurale, oggi sembra una valida soluzione per combattere l’inquinamento e raggiungere gli obiettivi del Green Deal europeo.

In effetti, i trasporti ferroviari sono tra i sistemi energeticamente più efficienti e con minori livelli di emissioni: nel 2017 sono stati responsabili di appena lo 0,4% delle emissioni legate al trasporto, contro il 72% del trasporto su strada [1]. Il trasporto su ferro elettrificato, inoltre, può beneficiare di un mix elettrico che a livello nazionale impiega sempre più fonti rinnovabili. Inoltre, sembra essere un sistema di trasporto sicuro, secondo solo agli aerei per il più basso tasso di incidenti: di 0,1 incidenti per miliardo di passeggeri al chilometro tra il 2011 e il 2015. 

Ma quali sono le sfide tecniche ed energetiche per il futuro in questo settore?

Oggi sul 40% delle principali linee ferroviarie europee viaggiano treni alimentati con motori diesel, ma le cose stanno cambiando. In Italia proprio l’obsolescenza delle vetture alimentate a diesel potrebbe accelerare la transizione verso vetture più ecologiche.

Il primo step in questo processo di trasformazione saranno i treni ibridi, alimentati da un "PowerPack", ovvero un modulo costituito da due motori diesel a basse emissioni di ultima generazione e tra le due e le quattro batterie. Questa soluzione sta prendendo sempre più piede grazie ai rapidi progressi tecnologici sulle batterie, dotate di sempre maggiore autonomia. Durante la circolazione, tali convogli possono passare dall’alimentazione elettrica al motore a scoppio riducendo i consumi. Sempre più spesso i treni ibridi sono dotati anche di sistema di recupero e riutilizzo dell’energia di frenatura, impiegata per alimentare il treno stesso e altre apparecchiature ausiliarie. Compatibile sia con l’alimentazione elettrica che con quella diesel, il recupero energetico avviene semplicemente invertendo il funzionamento del gruppo motopropulsore elettrico: quando si solleva il pedale o si frena leggermente, invece di convertire la corrente in movimento il motore si “trasforma” in alternatore e riconverte l'energia cinetica in corrente elettrica. Lo scopo è tagliare le emissioni di GES e ridurre i costi di mantenimento legati al carburante, all’elettricità e alla manutenzione del motore. Altro vantaggio dei treni ibridi risiede nella possibilità di ricorrere alle batterie in prossimità dei luoghi abitati, riducendo notevolmente la rumorosità dei convogli e le emissioni. 

Trenitalia si adegua: nel 2020 ordina alla giapponese Hitachi la costruzione di treni regionali ibridi, che entreranno in circolazione a partire da quest’anno in Sicilia, Sardegna, Toscana, Val d’Aosta e Lazio.

L’obiettivo finale è un treno a zero emissioni: totalmente elettrico o alimentato a idrogeno.

Secondo uno studio di Roland Berger, nel 2030 in Europa i treni alimentati con sistemi a idrogeno potrebbero aggiudicarsi una quota di mercato del 20% [2]. L’idrogeno sembra essere la soluzione per decarbonare i sistemi ferroviari senza rinunciare alle attuali performance dei convogli. Il cuore di questi convogli è la cella a combustibile, dove l’ossigeno prelevato dall’ambiente viene combinato con l’idrogeno immagazzinato in appositi serbatoi, producendo energia elettrica. L’unico scarico è costituito da acqua di condensa e vapore acqueo; anche in questo caso la rumorosità è minima. Le ricerche in questo campo consentiranno di accumulare conoscenza sull’idrogeno, elemento cruciale per la transizione energetica, e di promuovere la diffusione di infrastrutture per l’utilizzo di idrogeno come combustibile, con conseguente riduzione dei costi per altre alternative di mobilità che vogliano sfruttare questa risorsa: si pensi a stazioni di rifornimento comuni tra treno, bus e auto che saranno alimentate con la stessa tecnologia. 

Per il momento le sfide tecnologiche principali sono la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili e il suo stoccaggio. Pioniera nel settore la francese Alstom, che dal 2018 ha messo in servizio in Germania ben due treni a idrogeno.

Sempre Alstom lavora anche alla produzione di treni regionali elettrici a batteria, che dovrebbero entrare in servizio nel 2023 in Germania. Questi treni, alimentati con batterie al litio ad alta potenza e in grado di circolare sia su linee con catenaria sia su linee non elettrificate, saranno in grado di raggiungere velocità fino a 160 km/h, con un’autonomia di 120 chilometri, senza rinunciare ai comfort e alle prestazioni dei cugini alimentati a diesel.

Ma l’innovazione non si misura solo sui sistemi di alimentazione dei convogli: le intere infrastrutture ferroviarie sono oggetto di grandi trasformazioni. Si pensi alla startup GreenRail, nata nel 2012, che produce traversine per le rotaie, generalmente prodotte in legno, con materiali riciclabili, principalmente pneumatici e plastica. In questo modo non solo si recuperano e riutilizzano questi materiali (per un chilometro di strada, circa 35 tonnellate di pneumatici fuori uso e plastica dai rifiuti urbani), ma si registra anche una riduzione dei costi di manutenzione, in quanto tali materiali risultano molto più resistenti rispetto al legno. Un’ulteriore innovazione è costituita dalle traverse “Solar”, ovvero traverse con piccoli pannelli solari, che trasformano le linee ferroviarie in campi fotovoltaici.

Infine, il digitale si propone anche in questo settore come driver del cambiamento. La trasformazione digitale guarda a diversi aspetti del mondo ferroviario: la progettazione della rete, la messa a punto di strategie di manutenzione e rinnovazione, la pianificazione e l’ottimizzazione delle tratte. Si va da sensori che predicono malfunzionamenti tecnici con monitoraggio di vibrazioni e controllo di temperatura, a treni driverless, sino ad app per la vendita online di biglietti o per la scelta dell’itinerario, tabelloni aggiornati in tempo reale su orari e posizione dei treni. Tutte soluzioni che contribuiranno a migliorare i servizi e a ridurre costi e sprechi. I nuovi treni saranno connessi con un’infrastruttura intelligente: saranno in grado di conoscere la posizione degli altri treni sulla linea, eliminando la necessità di semafori, e regolando la velocità in base al traffico, per una gestione più efficiente del carburante. Sarà possibile per i conducenti essere aggiornati su ritardi ed eventi atmosferici; si potrà analizzare in tempo reale il flusso di passeggeri nelle stazioni mediante l’utilizzo di telecamere, in modo da concentrare più treni in caso di forte affluenza, per esempio dopo partite o concerti.

In questo processo di trasformazione così veloce, bisogna fare attenzione ad investire nel modo giusto: introdurre nuove tecnologie in vecchi processi non porta automaticamente valore. Solo una pianificazione a lungo termine coerente e incentrata sull’interconnessione tra tutti i progetti singoli potrà aprire la strada per una reale rivoluzione verde in ambito ferroviario.

[1] 2021: the European Year of Rail, 12-01-2021, News - European Parliament, https://www.europarl.europa.eu/news/en/headlines/eu-affairs/20210107STO95106/2021-the-european-year-of-rail

[2] Fuel cell and hydrogen trains: an ultra greenrevolution for Europe’s Railroads, 17/05/2019 , Roland Berger, https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Fuel-cell-and-hydrogen-trains-An-ultra-green-revolution-for-Europe's-railroads.html


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  • L'Autore

    Chiara Natalicchio

    Laureata con Lode in Ingegneria Meccanica Magistrale con indirizzo Smart Factory al Politecnico di Bari.
    Durante gli studi, ha partecipato a un tirocinio presso il Centro Nazionale di Ricerca a Bari, e a due esperienze internazionali: il programma Erasmus a Bilbao, in Spagna, e il programma Double Degree a Parigi, in Francia. Qui si è occupata principalmente di energia, collaborando, durante uno stage di sei mesi, al progetto di commercializzazione di una strada solare, che è diventato poi oggetto di tesi.
    Attualmente svolge uno stage in una società di gestione immobiliare, dove si occupa di gestire progetti di manutenzione, rinnovazione ed efficientamento energetico degli immobili gestiti dal Gruppo.
    La sua passione è lo sport, in tutte le sue forme: al chiuso, all’aperto, individuale, di gruppo. Dopo una lunga carriera da ginnasta, durante gli anni universitari si dedica all’allenamento delle giovani leve; da sei anni nuota in una squadra master, partecipando a competizioni regionali.
    Ama la lettura, il cinema, i viaggi e le lingue straniere.
    Da sempre sensibile a temi sociali, politici ed ecologici, nel Novembre 2020 entra nel team di Mondo Internazionale per occuparsi della redazione di articoli per l’area “Ambiente e Sviluppo” e come Policy Analyst nel gruppo MIIP.Graduated with honors in Mechanical Engineering at the Polytechnic of Bari.

    During her studies, she carried out an internship at the National Research Center in Bari, and two international experiences: the Erasmus program in Bilbao, Spain, and the Double Degree program in Paris, France. Here, she mainly dealt with energy, collaborating, during a six-month internship, on the marketing project of a solar road, which later became the subject of her thesis.
    She currently takes part in an internship at a property management company, where she manages maintenance, renovation and energy efficiency projects of the properties managed by the Group.
    Her passion is sport, in all its forms: indoors, outdoors, individually or in groups. After a long career as a gymnast, during her university years she started to train young talents; she has been swimming in a master team for six years, participating in regional competitions.
    She loves reading, travelling and studying foreign languages.
    Always sensitive to social, political and ecological issues, in November 2020 she joins the Mondo Internazionale team to write articles for the "Environment and Development" area and as a Policy Analyst in the MIIP group.

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