Risparmio energetico a bordo di treni e metropolitane e integrazione tra sistemi ferroviari di paesi diversi devono partire da misure più precise e affidabili, cioè da dati certi e inoppugnabili. Per questo motivo i sedici partner del progetto di ricerca europeo MyRailS, acronimo di “Metrology for Smart Energy Management in Electric Railway Systems” hanno dedicato buona parte della loro attività a cinque campagne di misura, che si sono svolte tra Italia e Spagna.
I risultati ottenuti nel corso dei 41 mesi di durata del progetto sono stati il tema del Workshop rivolto agli stakeholder che ha chiuso ieri, 28 gennaio 2021, i lavori di MyRailS davanti a una platea virtuale media di oltre 150 spettatori per tutta la giornata. L’obiettivo dell’iniziativa era rafforzare il dialogo iniziato tre anni orsono tra il mondo della ricerca e quello dell’industria. Al progetto, coordinato dall’Istituto di metrologia italiano cioè l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), hanno infatti partecipato non solo gli Istituti di metrologia di altri paesi europei, quali Repubblica Ceca (CMI), Spagna (LCOE-FFI), Francia (LNE), Svizzera (METAS), Regno Unito (NPL) e Olanda (VSL), l’Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”, la University of Strathclyde del Regno Unito, l’Universidad Pontificia Comillas di Madrid e il centro francese di ricerca Railenium. Fondamentali sono state anche la presenza e la collaborazione di realtà industriali 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).
Contenere il consumo di energia rappresenta uno dei requisiti indispensabili per rendere il trasporto elettrico su rotaia davvero ecologico. Insomma, bando agli sprechi! Sì, ma come? Attraverso tecniche, strumenti e procedure, MyRailS ha ottenuto misurazioni accurate della quantità e della qualità dell’energia scambiata tra i treni e la rete di alimentazione e una stima dell’impatto derivante dall’installazione di sistemi di recupero energetico. Sulla base di questi dati sarà ora possibile studiare interventi e strategie per migliorare l’efficienza di treni e metropolitane.
Alcuni dei risultati del progetto MyRailS
L’8 giugno 2020 Domenico Giordano e Davide Signorino hanno depositato a nome dell’INRIM un brevetto per una nuova tecnica che permette di rilevare la presenza di archi elettrici sulle linee ferroviarie a corrente continua. “Nella maggior parte dei sistemi ferroviari i treni ricevono la corrente dalla linea di alimentazione attraverso il contatto tra il pantografo e la catenaria. Il distacco che talora avviene tra i due elementi provoca un arco elettrico” spiega Domenico Giordano, coordinatore del progetto MyRailS. “Si tratta di fenomeni in parte inevitabili, dovuti, ad esempio, all’alta velocità, a condizioni ambientali, come neve e gelo, o a irregolarità della catenaria, ma che possono anche essere il sintomo di un malfunzionamento. In ogni caso un arco elettrico compromette la qualità della potenza e rappresenta una dispersione di energia. Per tutte queste ragioni, monitorare e contenere il verificarsi di tali eventi è molto importante sia ai fini del risparmio energetico, sia per prevenire guasti anche gravi che possono comportare addirittura interruzioni del servizio di trasporto su rotaia”.
Un’altra opportunità di risparmio energetico è offerta dal recupero dell’energia elettrica prodotta dai treni in frenata. Parte di questa energia viene di solito dispersa sotto forma di calore per mezzo dei reostati di frenatura, apposite resistenze che intervengono per evitare sovratensioni sulle linee ferroviarie. Oggi esistono però tecnologie innovative ma non ancora diffuse, dette sottostazioni reversibili, che permettono di assorbire l’energia generata dai treni e di restituirla alla rete di alimentazione o di immagazzinarla in appositi sistemi di accumulo. Vale la pena diffondere l’utilizzo di queste tecnologie, che comportano un notevole costo di installazione? La risposta positiva è venuta dalle campagne di misura condotte sulla linea ferroviaria da Bardonecchia, in alta montagna, a Torino e nella metropolitana di Madrid.
Anche le tecniche di ecodriving, che consentono di identificare il profilo di velocità più idoneo con cui il treno deve viaggiare per ottimizzare il consumo di energia elettrica, rappresentano un’ulteriore via verso il risparmio energetico. Lo hanno dimostrato misurazioni e test effettuati sulla linea ferroviaria da Bologna a Rimini e nella metropolitana di Madrid.
“Misure precise e affidabili dell’energia elettrica sono sempre più importanti in ambito ferroviario anche dal punto di vista della tariffazione. Entro il 2022, infatti, i costi non saranno più a forfait, come accade ora, ma verranno calcolati sulla base dei reali consumi”, aggiunge Domenico Giordano. “L’intervento dell’autorità neutrale e insindacabile della scienza è dunque fondamentale per evitare contenziosi tra le varie compagnie e i diversi gestori oggi presenti nel mondo ferroviario”.
Anche il campo normativo potrà trarre input e benefici dall’attività del progetto MyRailS. “In particolare, per quanto riguarda la corrente continua, su cui si basa oggi il 40 per cento delle reti ferroviarie, così come un numero sempre maggiore di reti di distribuzione dell’energia e i sistemi di ricarica delle auto elettriche, mancano parametri e standard condivisi perché, fino a non molto tempo fa, l’energia era distribuita e misurata solo in corrente alternata”, fa notare Giordano. “L’INRIM ha quindi messo a punto un sistema che permette di tarare i misuratori di energia dei treni che funzionano in corrente continua, riproducendo le condizioni di tensione e corrente registrate nel corso di campagne di misure effettuate sulle linee ferroviarie del Piemonte”. MyRailS non trascura comunque anche la precisione delle misure in corrente alternata, di cui si stanno occupando gli altri partner del progetto.
“L’adozione di tecniche e riferimenti condivisi per la misura e la contabilizzazione dell’energia sarà anche un passo avanti verso l’interoperabilità del sistema ferroviario europeo, cioè verso una circolazione dei convogli più libera, ma comunque regolata da norme condivise”, conclude Giordano.
Il progetto MyRailS è stato finanziato da EMPIR, il Programma europeo di metrologia per l’innovazione e la ricerca, di EURAMET, l’Associazione Europea degli Istituti Nazionali di Metrologia, e da Horizon 2020, il Programma dell’Unione Europea che promuove ricerca e innovazione.
