Premio SAPIO – Economia circolare e nuove politiche energetiche: Alstom presenta a Milano iLint, il treno a idrogeno

Pubblicato il 28 Febbraio 2018

Il settore energetico, come aspetto centrale della green economy è protagonista di una profonda trasformazione, guidata in parte dalle politiche climatiche e in parte dalle evoluzioni delle tecnologie e del mercato. Il principale segnale di questa trasformazione è rappresentato dallo spostamento degli investimenti verso nuove forme di produzione energetica a basse emissioni e verso interventi per l’efficienza energetica e la mobilità sostenibile. Questi i temi affrontati ieri a Milano durante la “Giornata di studio – i driver dell’Eco Innovazione: Green Economy, economia circolare e politiche energetiche promossa da Premio SAPIO per la ricerca e l’innovazione. “L’Unione Europea stabilisce un quadro comune di misure per ridurre la dipendenza dal petrolio e attenuare l’impatto ambientale dei trasporti, promuovendo l’utilizzo di combustibili alternativi; tra questi – è emerso l’idrogeno assumerà un ruolo sempre più rilevante nei prossimi anni”.

All’incontro sono intervenuti il Presidente del Cluster Trasporti, ing. Enrico Pisino e Michele Viale, Amministratore Delegato di Alstom Ferroviaria, che ha parlato e presentato le nuove soluzioni tecnologiche adottate da Coradia iLint, il nuovo treno regionale alimentato da celle a combustibile a idrogeno che quindi può garantire a zero emissioni un servizio passeggeri su reti non elettrificate .

“La Germania è stata il punto di partenza ideale per la tecnologia a idrogeno, in quanto  si è impegnata a ridurre le emissioni di CO₂ del 40% entro il 2020, quindi le autorità dei trasporti tedesche hanno spinto per l’implementazione di tecnologie di trasporto regionale a zero emissioni – ha dichiarato l’Ad Michele Viale -. In Germania ci sono 20.000 km di linee non elettrificate su cui circolano oltre 4.000 carrozze diesel. In Italia abbiamo 4765 km di linee non elettrificate e circa 1.500 carrozze diesel. Ci auguriamo che presto anche le regioni Italiane e le autorità seguano l’esempio dei Lander tedeschi”.

“Il Cluster Trasporti pone l’evoluzione dall’attuale modello lineare “Produzione-Consumo-Smaltimento” verso quello “Circolare” alla base di tutte le attività di Ricerca e Innovazione evidenziate nelle roadmap intersettoriali – ha detto il Presidente Enrico Pisino -. La diffusione del modello di Economia Circolare non può avere successo se limitata al nostro Paese, data la globalizzazione dei processi e dei sistemi di produzione, commercializzazione e distribuzione che sempre più ampiamente coinvolgono attori di diversi Paesi in catene valoriali estese a scala globale”.

“Questa è la direzione in cui si muove la strategia dell’Unione Europea di puntare sull’Economia Circolare per promuovere la re-industrializzazione dell’Europa basata sull’innovazione, sulla conoscenza, sulla sostenibilità e sull’inclusione – ha proseguito -. E’ quindi prevedibile che si aprano prospettive di sinergia con l’iniziativa Industrie 4.0 ossia l’intenso ed esteso utilizzo di tecnologie digitali lungo tutta la catena del valore di una filiera produttiva, a livello sia Nazionale sia Comunitario. Sono convinto che in questo ambito l’Italia, con le sue Imprese e Accademie possa vantare ed esercitare una leadership nello sviluppo sostenibile dell’industria dei Trasporti; come per altro dimostrato lo scorso anno al G7 Transport di Cagliari in cui si sono distinte le best practice selezionate: l’impiego del Biometano per il settore automotive e alternative fuel da fonti rinnovabili per il trasporto merci di media-lunga percorrenza”.

Per effettuare il servizio passeggeri su reti non elettrificate, oggi gli operatori ferroviari impiegano prevalentemente unità multiple a trazione diesel (DMU) con motori a combustione. Le emissioni di CO2 e i livelli di rumore generati da questi treni rappresentano un ostacolo all’impatto “verde” dei sistemi ferroviari. Da qui la decisione di Alstom – Associata al Cluster Trasporti – di progettare un nuovo treno regionale a zero emissioni e un’alternativa silenziosa: Coradia iLint la cui unica emissione è costituita da vapore e acqua di condensa, funzionando inoltre con un basso livello di rumore. Complessivamente, l’Azienda si è impegnata a ridurre del 20% il consumo energetico delle sue soluzioni entro il 2020.

Nonostante i numerosi progetti in corso in diversi Paesi europei – fa sapere Alstom -, una parte significativa della rete ferroviaria resterà priva di elettrificazione nel lungo periodo (ad es. Germania ~ 50%). Poiché l’idrogeno è una fonte che permette un traffico privo di CO₂ al 100%, l’Azienda ha firmato una lettera d’intenti nel 2014 con quattro Stati federati tedeschi (Bassa Sassonia, Renania Settentrionale-Vestfalia, Assia, Baden-Württemberg) e un’ulteriore lettera d’intenti con un altro distretto (Calw) nel 2015 per lo sviluppo di un treno a cella a combustibile.

Se da un lato le batterie potrebbero rappresentare una soluzione, dall’altro il loro peso elevato determina una riduzione del numero di passeggeri trasportabili. Come alternativa al diesel, l’idrogeno soddisfa tutti i requisiti dei nuovi azionamenti sulla ferrovia: si tratta di una tecnologia avanzata e il suo prezzo consente un funzionamento economico. Decenni di ricerca sono già stati dedicati a questa e la sua sicurezza è stata stabilita in numerose applicazioni. Secondo l’Associazione tedesca dell’idrogeno e delle celle a combustibile (DWV), i serbatoi ad alta pressione con idrogeno sono in realtà più sicuri dei serbatoi di benzina in situazioni di pericolo paragonabili. Inoltre, l’omologazione dei veicoli è soggetta a controlli estremamente severi, che riguardano tutti gli aspetti relativi alla sicurezza.

Coradia iLint combina diversi elementi innovativi; conversione all’energia pulita, immagazzinamento flessibile dell’energia e gestione intelligente della potenza di trazione e dell’energia disponibile. Oltre a essere ecologico, l’idrogeno offre molti più vantaggi: è disponibile e ha un prezzo competitivo, essendo uno degli elementi più abbondanti nell’universo. La cella a combustibile, che è il nucleo del sistema, la fonte di energia principale per alimentare il treno, è alimentata con idrogeno a richiesta e i treni funzionano grazie a un azionamento a trazione elettrica. La cella a combustibile fornisce energia elettrica attraverso la combinazione dell’idrogeno immagazzinato in serbatoi a bordo con l’ossigeno dell’aria ambiente. Non si hanno emissioni di gas serra o particolato dal treno e l’elettricità viene prodotta senza generatori o turbine, rendendo il processo più rapido ed efficiente.

L’efficienza del sistema si affida anche all’immagazzinamento dell’energia in batterie agli ioni di litio ad alte prestazioni. La batteria accumula energia dalla cella a combustibile quando non serve per la trazione, o dall’energia cinetica del treno durante la frenatura elettrica e consente di supportare l’erogazione di energia durante le fasi di accelerazione. L’energia non immediatamente utilizzata viene accumulata e fornita in seguito, se necessario. Ciò si traduce in una migliore gestione del consumo di combustibile.

Durante le fasi di accelerazione, la potenza della cella a combustibile sarà utilizzata principalmente per soddisfare la domanda dell’inverter di trazione e dei sistemi di bordo tramite il convertitore ausiliario. Inoltre, durante queste fasi la potenza fornita dalla batteria servirà per aumentare l’accelerazione. Il livello di potenza della cella a combustibile dipende dall’ampiezza e dalla durata dell’elevata potenza richiesta: le brevi fasi di accelerazione con limitata richiesta di potenza saranno alimentate principalmente dalla batteria. Solo durante le fasi più lunghe, che richiedono una potenza elevata, si ha il pieno funzionamento della cella. Durante le fasi di minore accelerazione o marcia per inerzia, una parte della potenza della cella servirà a ricaricare la batteria in prossimità dell’alimentazione ai sistemi di bordo tramite il convertitore ausiliario. Se la batteria è sufficientemente carica, la cella a combustibile viene parzialmente spenta per alimentare solo i sistemi di bordo / il convertitore ausiliario, riducendo così il consumo di idrogeno. Durante le fasi di frenatura, le celle vengono spente quasi completamente. L’inverter di trazione alimenta il collegamento CC con l’energia elettrica generata dall’energia cinetica del veicolo, utilizzata per rifornire i sistemi di bordo tramite il convertitore ausiliario. L’energia in eccesso serve a ricaricare la batteria. È la produzione di energia secondaria. Questo sistema ha un ulteriore vantaggio in termini di consumo, perché consente di risparmiare idrogeno.

Da Alstom precisano che “grazie alla gestione intelligente dell’energia prodotta o recuperata dalla frenatura, Coradia iLint eguaglia la portata e le prestazioni dei treni regionali simili, ma con un impatto pressoché nullo sull’ambiente”.

Fonte: Alstom Ferroviaria