Saranno presentati all’Expo Ferroviaria dal centro di ricerca Inrim. È il progetto chiamato «MyRailS». Oltre ad assorbire energia in fase di trazione, i treni sono in grado di produrne in fase di frenatura
Correre sui binari dell’ecologia e dell’ambiente. È ciò che da tempo vede impegnato l’Istituto nazionale di ricerca metrologica (Inrim), con sede a Torino. Il centro di ricerca, già noto in passato come «Istituto Galileo Ferraris», presenterà un progetto di ricerca chiamato «MyRailS» a Milano, dal 1° al 3 ottobre 2019, al principale evento italiano per l’industria ferroviaria internazionale, l’Expo Ferroviaria 2019.
La salvaguardia dell’ambiente infatti, passa anche da una riduzione del consumo energetico da parte di treni e metropolitane. Risparmio di energia e diminuzione delle emissioni di CO2 nell’atmosfera sono i grandi obiettivi del progetto. Il progetto MyRails è partito ufficialmente il 1° settembre 2017, ha durata triennale e vanta un ampio consorzio di partner provenienti dal mondo della ricerca e dell’industria. Collaborano infatti con l’Inrim gli istituti di metrologia di Repubblica Ceca, Spagna, Francia, Svizzera, Regno Unito e Olanda, l’Università degli Studi della Campania, la University of Strathclyde del Regno Unito, l’Universidad Pontificia Comillas di Madrid e il centro francese di ricerca Railenium.
Dopo il workshop tenutosi lo scorso 21 febbraio a Napoli, al Museo Nazionale Ferroviario di Pietrarsa, il confronto continua quindi per MyRailS, il cui nome per esteso è «Metrology for Smart Energy Management in Electric Railway Systems». Una gestione «smart» dell’energia è infatti la chiave per rendere più efficiente il trasporto su treno e metropolitana e diminuire i consumi. La metrologia, cioè la scienza delle misure, offre il proprio contributo sviluppando tecniche e procedure per migliorare le misurazioni di energia e qualità della potenza e strumenti per quantificare l’impatto derivante dall’installazione di sistemi di recupero dell’energia.
«Gli ambiziosi traguardi di riduzione dell’anidride carbonica nell’atmosfera, fissati dall’Europa per il 2050, non possono non coinvolgere i trasporti, responsabili per il 28% delle emissioni di CO2 — spiega Domenico Giordano dell’Inrim, coordinatore del progetto, che annovera partner scientifici e industriali da tutta l’Europa —. La transizione verso trasporti a basso impatto ambientale passa per l’elettrificazione di questi ultimi. Conoscere quanto consuma un mezzo di trasporto o, in altri termini, quale impatto ha sull’ambiente diviene sempre più importante per studiare sistemi più efficienti», continua il ricercatore.
Non bisogna dimenticare che, oltre ad assorbire energia in fase di trazione, i treni sono in grado di produrne in fase di frenatura. Misurare sia l’energia consumata, sia l’energia prodotta significa dare un valore preciso all’attuale efficienza del sistema ferroviario e porre le basi per interventi mirati a una migliore gestione dell’energia.
«È quanto ha fatto MyRailS negli ultimi mesi con un setup sperimentale installato sulla locomotiva monocabina (della versatile serie realizzata da Bombardier) E464-041, in servizio sulle linee regionali piemontesi. Dalle analisi condotte risulta che nel tratto da Bardonecchia a Torino (quindi in zone di valico) a fronte di un consumo dovuto alla trazione del convoglio di circa 600 kWh, 300 vengono recuperati in fase di frenatura, utilizzati da altri treni di passaggio, mentre circa 180 sono dissipati sotto forma di calore per mezzo dei reostati di frenatura» spiega Giordano.
Il recupero dell’energia dissipata è possibile tramite tecnologie innovative e non ancora diffuse in ambito ferroviario. Si tratta delle sottostazioni reversibili, punti di alimentazione che permettono un flusso di energia bidirezionale, cioè non solo dalla rete ferroviaria al treno, come avviene ora, ma anche in senso opposto.
L’installazione di queste sottostazioni, così come quella di supercondensatori per immagazzinare l’energia, richiede però un investimento notevole.
Ne vale la pena?: «L’esperimento condotto sulla locomotiva E 464-041 — aggiunge Giordano — dimostra che, in alcune tratte, come il percorso in discesa da Bardonecchia a Torino, lo sforzo economico di adeguare l’infrastruttura sarebbe conveniente: il consumo del treno risulterebbe infatti quasi completamente compensato dalla produzione di energia durante le fasi di frenatura; il setup sperimentale sarà ora trasferito sulla metropolitana di Madrid per compiere altre misurazioni, che saranno condotto prima e dopo l’installazione di sottostazioni reversibili per una valutazione completa costi-benefici».
Una contabilizzazione precisa e affidabile dei consumi è ormai indispensabile anche a causa dei principi «user pays» e «polluter pays» («chi utilizza paga» e «chi inquina paga»), che l’Europa intende applicare nel prossimo futuro. I nuovi treni devono quindi essere in grado di fornire l’indicazione dei propri consumi.
MyRailS si preoccupa pertanto di garantire l’affidabilità dei misuratori del consumo di energia presenti nel sistema ferroviario a partire dal momento in cui vengono installati. Sono inoltre necessarie norme comuni per verificarne le capacità di misura: se per i contatori di casa ogni paese può infatti stabilire le proprie regole, un misuratore a bordo di un treno, che circola per l’Europa, va tarato secondo criteri che accertino il suo livello di precisione o meglio, come dicono i metrologi, il suo grado di accuratezza in maniera inoppugnabile.
Sono stati sviluppati due sistemi per verificare le capacità metrologiche dei misuratori di energia: uno per la corrente alternata e l’altro per la corrente continua. In entrambi i casi i sistemi sono in grado di riprodurre in laboratorio i segnali di tensione e corrente che sono realmente applicati al pantografo di una locomotiva, simulando la potenza scambiata tra il treno e il sistema di alimentazione.
Mediante il confronto con misuratori di energia più precisi, che costituiscono il riferimento, è possibile verificare la correttezza della misura effettuata dall’oggetto in prova. Con i sistemi proposti da MyRailS la taratura (che deve essere periodica) può anche essere effettuata direttamente a bordo del veicolo.
La garanzia di misure precise e affidabili è anche funzionale alla costituzione di uno spazio ferroviario comune di cui l’Europa sta ponendo le basi attraverso l’emanazione di regolamenti noti come Quarto Pacchetto Ferroviario. Un altro obiettivo di MyRailS è infatti l’interoperabilità ferroviaria, ovvero la possibilità di far circolare liberamente i treni di ogni paese in ciascuno degli stati dell’Unione europea.
Fondamentale, nell’ambito del progetto (finanziato da Euramet, l’associazione degli istituti metrologici europei), è la partecipazione dei partner industriali del settore ferroviario come il Gruppo Ferrovie dello Stato italiane attraverso Rete ferroviaria italiana, il gestore dell’infrastruttura nazionale, e Trenitalia, Hitachi Rail Italy di Napoli, il gestore della metropolitana di Madrid (MM) e l’azienda svizzera Analysis, Simulation, Test and Measurement Sagl (Astm).
Antonio Lo Campo
