Il treno è sempre più verde

Gli uomini amano i binari: i più antichi rinvenuti sono quelli di legno posati cinquemila anni fa in Inghilterra, forse per spostare i pietroni dei monumenti megalitici. E i binari, o loro equivalenti ipertecnologici, saranno al centro anche del futuro impegno globale contro l'emergenza climatica. Fra i trasporti di massa, infatti, nessuno produce meno CO₂ dei treni: secondo l'International Energy Agency il 75 per cento delle emissioni legate ai trasporti deriva da quelli stradali, l'11 per cento dagli aerei, il 10,6 per cento dalle navi e solo l'1 per cento dai treni. Secondo uno studio del governo inglese poi, chi viaggia è responsabile in media di 220 grammi di CO₂ per chilometro se va in aereo, di 100 se usa l'auto, di 60 in bus e appena di 20 in treno. È quindi inevitabile che nei prossimi anni le ferrovie tornino protagoniste, come del resto già annunciato dal Piano nazionale di ripresa e resilienza, che punta 25,4 miliardi sulla costruzione di nuove tratte ad alta velocità e sulla realizzazione di punti di scambio fra strada e ferrovia, per spostare sulle rotaie il trasporto merci, che oggi in Italia al 45 per cento si fa su ruote e solo per il 5,7 per cento via treno.

Pannelli solari sui vagoni

"In questo siamo avvantaggiati" spiega il professore del Politecnico di Milano Dario Zaninelli, esperto in sistemi elettrici per i trasporti. "A differenza che in Francia, la nostra rete ad alta velocità è stata costruita anche per reggere il peso dei treni merci, che quindi la potrebbero usare di notte, moltiplicando la quantità di beni mossi su ferro". Nel mondo, secondo l'International Transport Forum, entro il 2050 bisognerà spostare il 200-300 per cento di passeggeri e il 100-200 per cento di merci in più rispetto a oggi, e i treni vedranno il loro uso aumentato del 500 per cento, sottraendo clienti a mezzi stradali e aerei. Quindi in futuro avremo certo più binari. Ma i treni del 2050 saranno simili agli attuali?

"In gran parte ritengo di sì" dice Zaninelli, "la tecnologia ferroviaria viene perfezionata da duecento anni ed è già molto efficiente, anche se ha margini di miglioramento. Per esempio, la guida automatica permetterà di aumentare il numero di treni, facendoli viaggiare più vicini in sicurezza. Si ridurranno i loro consumi energetici, ottimizzando i motori, coprendo di pannelli solari vagoni e stazioni o recuperando l'energia di frenata. Quest'ultima tecnologia verrà sperimentata dalle Ferrovie dello Stato a Forlì: quando il treno rallenta, i motori elettrici agiscono da freno, producendo un picco di potenza elettrica che può essere accumulata in supercondensatori e usata poi per alimentare la ripartenza del convoglio, con un taglio dei consumi di circa il 15 per cento".

La fine del gasolio

Ci sono poi i treni alimentati a idrogeno, gas producibile dall'acqua con elettricità rinnovabile, che, già in uso in Germania, presto arriveranno in Italia per sostituire i treni diesel.
"La scelta migliore sarebbe elettrificare le linee, ma certe volte non c'è spazio per fili e tralicci, e se il traffico è ridotto non è conveniente. Oggi nell'Unione Europea un quinto del traffico ferroviario va a gasolio, ma molto di più è quello che va così in Stati, come gli Usa o il Canada, che hanno linee lunghissime non elettrificate in territori spopolati: in questi casi l'idrogeno è l'unica alternativa sostenibile e non inquinante al diesel" dice Zaninelli.

Anche se in futuro sposterà più gente e più merci, il treno sembra però aver raggiunto un limite che gli impedirà di competere con gli aerei sulle lunghe distanze: i convogli più veloci viaggiano oggi a circa 350 chilometri orari, ma difficilmente andranno oltre, per la difficoltà di restare sui binari in curva e di trarre energia dai cavi aerei senza romperli.

Una soluzione proposta per superare questo limite sono i Maglev, treni a levitazione magnetica, che grazie a elettromagneti piazzati nel convoglio  o nella sede in cui si muovono, corrono senza attrito, staccati pochi centimetri da terra, producendo l'energia a bordo o traendola da un binario centrale. I prototipi esistenti in Cina, Corea e Giappone arrivano fino a 430 chilometri l'ora, ma lungo la tratta di 286 chilometri Tokyo-Nagoya, che aprirà nel 2027, si supereranno i 500.

La carrozza prende il volo

"Esistono da quasi quarant'anni, e non è che si siano mai diffusi molto" dice Roger Goodall, ingegnere della Loughborough University, che nel 1984 partecipò al progetto del primo Maglev, quello fra Bristol e l'aeroporto. "Il punto è che le loro linee, che devono essere quasi rettilinee e collegare ognuna solo due città, non potendo avere diramazioni, costano cinque-sei volte di più di una convenzionale. Inoltre per restare sollevati questi treni consumano tantissima energia, e per ridurla oggi spesso si usano magneti superconduttori, che però richiedono metalli rarissimi e devono essere raffreddati con elio liquido, altro elemento raro. Insomma, è difficile che i Maglev diventino un'alternativa alle ferrovie tradizionali".

Nonostante ciò, in varie parti del mondo si lavora già a una sorta di superMaglev, l'Hyperloop, un'idea del fondatore di Tesla e SpaceX, Elon Musk, che evita anche la resistenza dell'aria facendo correre a 1.200 chilometri orari i Maglev in grandi tubi a vuoto, così che possano fare concorrenza agli aerei anche sulle lunghe distanze.

Diverse compagnie, come l'inglese Virgin, l'americana Htt o la spagnola Zeleros, stanno progettando vari tipi di Hyperloop, e nel 2020 si è visto un primo prototipo Virgin correre in Nevada con due persone a bordo, per ora a soli 160 chilometri orari.

"Però, pensate a quanto costerà in denaro, materiali, spazio, impatto visivo e ulteriori rischi aggiungere, al già complesso Maglev, anche una rete di tubi sigillati e privi di aria, lunga migliaia di chilometri" smorza gli entusiasmi Zaninelli. "Credo che questa tecnologia sarà usata solo dove non esistono già ferrovie, mentre abbondano capitali, vasti spazi desertici e voglia di stupire il mondo. Non a caso il progetto Hyperloop più avanzato è quello Htt per collegare Dubai ad Abu Dhabi".

Forse Maglev e Hyperloop non rivoluzioneranno il trasporto ferroviario, ma certo stanno già producendo idee che lo potrebbero migliorare.  La polacca Hyperpoland, per esempio, sta sperimentando, grazie a fondi pubblici per milioni di euro, un sistema di levitazione magnetica che funziona sugli attuali binari: contano così di testare entro il 2025 un prototipo in grado di utilizzare le ferrovie esistenti.

Un brevetto italiano

Un progetto simile lo stanno perfezionando i giovani ingegneri, usciti dalla prestigiosa Scuola Sant'Anna di Pisa, di IronLev, un'impresa italiana che lavora su un carrello levitante, su rotaie convenzionali, grazie a magneti permanenti, cioè normali calamite, che non richiedono elettricità per funzionare. "Abbiamo già brevettato la nostra tecnologia, dimostrando come possa sostenere grandi pesi su normali binari ferroviari" spiega Adriano Girotto, ad di IronLev. "Con questa si potrebbero costruire Maglev low cost, che userebbero le linee esistenti e avrebbero consumi minimi,  restando sospesi senza spendere energia".

Purtroppo sembra che all'Italia della cosa interessi poco e IronLev non gode dell'attenzione e dei finanziamenti dei colleghi polacchi. "Non c'è da meravigliarsi: poche industrie sono più diffidenti delle novità di quella ferroviaria" la prende con filosofia Girotto. "Comunque stiamo già vendendo con successo prodotti meno impegnativi, come sistemi di movimentazione ad attrito zero per le industrie. Così raccoglieremo i capitali necessari per realizzare prototipi di mezzi ferroviari a levitazione passiva". E speriamo, nell'attesa che i nostri inventori facciano tutto da soli, di non perdere anche il treno dell'innovazione ferroviaria.

Sul Venerdì del 28 maggio 2021