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I sistemi di propulsione alternativa sono sempre più popolari nel settore dei trasporti. Gli aspetti ecologici sono, a tale scopo, un driver fondamentale. Lo studio FFF (Fossil Free Future for Track Work Machinery), condotto dall'Università Tecnica di Graz in collaborazione con la Plasser & Theurer, sta studiando la possibilità di ridurre a zero le emissioni dirette, provenienti dai lavori di costruzione e manutenzione dei binari.
Attualmente, le macchine per la manutenzione dei binari vengono azionate principalmente da motori diesel. Secondo quanto riportato dall'Istituto di Economia delle Ferrovie e dei Trasporti dell'Università Tecnica di Graz, vengono prodotte annualmente, dalle ÖBB nell'ambito di lavori di manutenzione dei binari, 9.600 t di CO2e, (consumo di carburante, trasporto di macchine e materiali nonché per la produzione). Questo dimostra l'immenso potenziale che il passaggio a sistemi di azionamento alternativi ha, per quanto riguarda la riduzione delle emissioni di gas serra delle macchine per la manutenzione ferroviaria. È inoltre probabile, che le macchine operatrici ferroviari siano in futuro soggette a regolamenti ancor più severi. L'obiettivo dello studio-FFF è quello di analizzare diverse soluzioni sviluppate nel settore dei trasporti e di valutare la loro applicabilità al settore ferroviario ed alle macchine operatrici ferroviarie. L'analisi tiene conto degli aspetti specifici del mercato e dei fattori di rischio. Sulla base dei risultati dell'analisi di mercato e di un programma di calcolo, vengono date raccomandazioni specifiche circa soluzioni alternative per diverse macchine per la costruzione ferroviaria.
L'analisi di mercato copre le tendenze tecnologiche di diversi sistemi alternativi di trazione per le varie vie di trasporto. Particolare attenzione è rivolta al settore ferroviario ed edile. In tale ambito, vengono valutate le condizioni marginali, quali i regolamenti e le sovvenzioni politiche previste. Quale parte del progetto, il Politecnico di Graz ha sviluppato il programma di calcolo CalCAS (Calculation of Comparison for Alternative Solutions), che si basa sui dati di diverse macchine operatrici ferroviarie.
Dipl.-Ing. Dr.techn. Matthias Landgraf
TU Graz
Dipl.-Ing. BSc Martina Zeiner
TU Graz
Fattori quale la tecnologia attualmente a disposizione, la mancanza di infrastrutture, la mancanza di regolamenti o sovvenzioni e costi più elevati dovuti alla scalabilità, limitano l'accettazione sul mercato dei sistemi di propulsione alternativa. Il settore del trasporto su strada, specialmente quello automobilistico, è il più avanzato in termini di sistemi di propulsione alternativa, se paragonato ad altri mezzi di trasporto. Anche se i settori ferroviario ed edile, non hanno obiettivi concreti e la domanda è ancora minima, c'è consapevolezza tra gli Stakeholder della necessità di ridurre l'impatto ambientale. Con il progresso tecnologico, la domanda di sistemi alternativi di propulsione, aumenterà in entrambi i settori.
Sistemi alternativi di propulsione per le macchine operatrici ferroviarie sono ancora largamente inesplorati. L'analisi di mercato mostra che i concetti tecnologici utilizzati nel settore edile possono essere applicati anche alle tecnologie di propulsione di macchine operatrici ferroviarie. Per quanto riguarda la fonte di energia primaria, le macchine operatrici ferroviarie sono fortemente influenzate dalle tendenze del mercato nel settore ferroviario, poiché l'implementazione di soluzioni alternative dipende dall'infrastruttura di approvvigionamento energetico (ad esempio la ricarica delle batterie o il rifornimento dei serbatoi di idrogeno).
Rispetto al settore ferroviario, la tecnologia delle sole batterie è molto più diffusa nel settore edile ed é limitata alle macchine elettriche di costruzione, alle attrezzature manuali o piccoli macchinari. La tecnologia delle celle a combustibile invece, è ancora in una fase iniziale di sviluppo (con l'eccezione dei carrelli elevatori). Ci sono pochi modelli di macchine per la costruzione dei binari con sistemi alternativi di propulsione (è stato possibile identificare solo sei produttori). Per quanto riguarda i macchinari ferroviari, vengono utilizzate più che altro le soluzioni ibride (principalmente diesel-batteria), piuttosto che soluzioni autonome (stand-alone). Questo è in linea con la tendenza visibile in tutto il settore ferroviario. Le macchine puramente alimentate a batteria, quali i rincalzatori manuali più piccoli (più leggeri), ad esempio, sono un'eccezione.
I risultati del calcolo CalCAS mostrano che le tecnologie con batterie a bordo, sono la soluzione preferita per le macchine per la costruzione ferroviaria con esigenze energetiche inferiori ai 300 kWh. La tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno, è adatta invece a macchine con un'esigenza energetica di oltre gli 800 kWh. Per le macchine con un'esigenza di energia intermedia, è necessario, per ragioni di peso, o un ulteriore sviluppo della tecnologia delle batterie, oppure fare ricorso alla tecnologia delle celle a combustibile. Nonostante i vantaggi dei sistemi alternativi di propulsione (ad esempio, riduzione delle emissioni di gas serra e dell'inquinamento acustico, maggiore efficienza), un sistema di propulsione alternativo non significa automaticamente la rinuncia completa a combustibili fossili o zero emissioni. Il potenziale dei combustibili liquidi alternativi è limitato (grande domanda di energia primaria, dati contrastanti sulle emissioni, dubbi per quanto riguarda i combustibili prodotti sinteticamente, ecc.). L'utilizzo di batterie e di idrogeno dipendono dal mix di elettricità, nonché dal processo di produzione e dalla durata di vita utile dei loro componenti. Ciononostante, si ritiene che abbiano un grande potenziale per ridurre gli impatti ambientali.
I risultati dello studio FFF aiutano la Plasser & Theurer a valutare tecnologie di azionamento alternativo per i propri macchinari di costruzione ferroviaria e a soppesare le opportunità ed i rischi associati. Le informazioni ottenute offrono la possibilità di valutare al meglio gli sviluppi futuri di mercato, specialmente nel settore ferroviario ed in quello edile. Inoltre, il programma di calcolo permette di valutare i requisiti di base dei singoli tipi di macchine, in relazione ai sistemi alternativi di propulsione e di integrarli quindi nelle decisioni strategiche aziendali.
In collaborazione con:
Dipl.-Ing. Bernhard Antony
Direttore Centro Tecnologico Plasser & Theurer di Purkersdorf
Dipl.-Ing. MSc Víctor Barrena Cárdenas
Plasser & Theurer
