A Barcellona, i treni della metropolitana producono energia
È un sistema che si può esportare altrove?
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Questa settimana SOLAR ospita un articolo di Grist: nella metropolitana di Barcellona è partito un progetto per ridurre drasticamente i consumi di energia (e anzi, arrivare a produrne) sfruttando l’energia che si produce quando i treni frenano. È una tecnologia che si diffonderà?
A Barcellona, i treni della metropolitana producono energia
Barcellona ha iniziato a usare la frenata rigenerativa nella metropolitana per alimentare treni, stazioni e colonnine di ricarica di quartiere. Potrebbero farlo anche altre città?
La maggior parte delle persone che entrano ed escono dalla stazione della metro di Bellvitge, un quartiere popolare alle porte di Barcellona, non ha idea di quanto sia innovativo il sistema di metropolitana della città. I treni su cui hanno viaggiato hanno generato energia, che sta andando ad alimentare le colonnine di ricarica nel parcheggio lì vicino, le luci che illuminano la stazione e le scale mobili che li portano ai binari. L’hanno fatto usando una tecnologia molto simile ai freni rigenerativi dei veicoli ibridi ed elettrici.
Ogni volta che un treno frena e si ferma, l'energia generata dall’attrito viene convertita in elettricità, immessa in inverter e poi distribuita alla rete della metropolitana. Un terzo di questa energia alimenta i treni; il resto va ad alimentare i servizi della stazione e i punti di ricarica per veicoli elettrici (che sono in aumento proprio grazie a questo sistema).
La stazione di ricarica ultraveloce appena fuori dalla stazione di Bellvitge fa parte delle quattro elettrolineras (un termine spagnolo che potremmo tradurre con “distributori elettrici”) installate a luglio. Il principale operatore di trasporti della città, Transports Metropolitans de Barcelona, o TMB, prevede di aggiungerne altre tre con l'espansione del progetto, chiamato MetroCHARGE. “Stiamo cercando di sfruttare l'energia già presente nella rete della metropolitana e di usare l'energia in più per alimentare le colonnine di ricarica in strada”, spiega Marc Iglesias, responsabile della mobilità sostenibile di Àrea Metropolitana de Barcelona, l'ente locale che collabora con TMB al progetto.
Ogni anno residenti e turisti fanno 440 milioni di viaggi sulla rete della metro di Barcellona, che conta 165 stazioni collegate da 125 chilometri di binari. Al momento TMB ha installato tre inverter, mentre i lavori sono in corso per l’installazione di altri 13. Una volta installati tutti, il sistema di frenata rigenerativa dovrebbe fornire il 41% dell'energia necessaria per alimentare i treni: una fonte di energia rinnovabile che, secondo l'agenzia, consentirà di risparmiare circa 3.885 tonnellate di emissioni di CO2 all'anno.
Sono diverse le città, tra cui Vienna, Philadelphia e San Paolo, che sfruttano il sistema della frenata rigenerativa nei treni. Ma Barcellona è tra le poche a farne un uso così esteso e la prima a sfruttarla per alimentare i punti di ricarica dei veicoli elettrici. Usare l'energia liberata da un treno durante la frenata, che altrimenti si disperderebbe sotto forma di calore, può ridurre significativamente il consumo di energia di un sistema di trasporto.
Secondo le dichiarazioni di Jordi Picas, che guida il progetto ed è direttore dei sistemi di metropolitana di TMB, con MetroCHARGE più di un terzo dell'energia usata dai treni proviene dalla frenata rigenerativa, una quantità di energia sufficiente ad alimentare 25 stazioni della metro. Normalmente nelle metropolitane, “c'è tantissima energia che viene sprecata, e in più genera calore che si diffonde all'interno delle gallerie e aumenta la temperatura”, spiega Picas. Da quando è stato implementato il sistema di frenata rigenerativa, la temperatura media nella metro di Barcellona è diminuita di 1 °C.
L'anno scorso, l'elettrificazione dei trasporti ha superato le energie rinnovabili come la più grande categoria di investimenti per la transizione energetica, ricevendo circa 634 miliardi di dollari a livello globale. Il progetto MetroCHARGE è costato circa 7,8 milioni di euro, ma l’azienda dei trasporti di Barcellona prevede di recuperarli in quattro o cinque anni grazie al risparmio di energia e alle entrate che derivano dalle colonnine elettriche, in cui per la ricarica si pagano circa 33 centesimi per chilowattora.
Le metropolitane di tutto il mondo dispongono già dell'infrastruttura elettrica necessaria per adottare questo approccio, ma non tutte hanno treni dotati di frenata rigenerativa, la cui installazione a posteriori è costosa, spiega Jordi Picas. Tutti i treni di Barcellona sono dotati di questa tecnologia dagli anni Ottanta. Un singolo treno della metro costa circa 6 milioni di euro e ha una vita media di 35-45 anni: le aziende di trasporti devono quindi includerli nella loro pianificazione a medio e lungo termine.
Oltre ai costi, ci sono altre sfide. Per esempio, trovare i punti ottimali per posizionare gli inverter e le stazioni di ricarica in una densa area metropolitana. “La sfida più difficile è stata trovare un accordo con i vari municipi per ottenere l'accesso allo spazio pubblico per installare i caricabatterie”, racconta Picas.
Altre città sono interessate a replicare un progetto come MetroCHARGE e TMB di recente ha incontrato una delegazione di tecnici di Nuova Delhi. Ha anche condiviso informazioni sul progetto con la città di Vienna e con la Community of Metros Benchmarking Group, un consorzio internazionale di 45 sistemi di trasporti locali (di cui fanno parte 9 partner europei, ma nessuno italiano). Città come New York - che ha il quinto sistema di metropolitana più grande al mondo, con 472 stazioni e oltre 1070 chilometri di binari - potrebbero risparmiare moltissima energia grazie alla frenata rigenerativa, proprio per la vastità della rete, spiega Ahmed Mohamed del Dipartimento di Ingegneria Elettrica del City College di New York.
In uno studio del 2018, Mohamed e il suo team hanno scoperto che l’azienda di trasporti che gestisce le metropolitane di New York potrebbe ridurre i consumi di energia del 35% se adottasse la frenata rigenerativa in tutto il sistema e usasse l'elettricità generata per alimentare treni e stazioni. A partire dal 2022 solo la metà dei treni della città usa questa tecnologia, ma tutti i nuovi treni devono esserne dotati. “Non c'è però un piano strategico per il loro uso per il risparmio energetico”, spiega Ahmed Mohamed. La frenata rigenerativa è stata implementata a New York perché richiede meno manutenzione rispetto ai freni a frizione tradizionali.
Perché questi sistemi si diffondano, servono dati che mostrino la quantità di energia e di denaro che si potrebbe risparmiare con la loro adozione. “Se non si hanno dati certi sul risparmio, è difficile fare un'analisi costi-benefici, quindi non è facile prendere decisioni”, spiega Mohamed. “È importante finanziare progetti pilota per avere dati reali”. Secondo il ricercatore, imparare da progetti come MetroCHARGE potrebbe aiutare altre città a valutare i vantaggi del sistema di frenata rigenerativa.
Ma anche capire come gestire un progetto di questo tipo, che coinvolge molti soggetti come aziende dei trasporti e dell’energia, non è facile. Ahmed Mohamed vorrebbe vedere questa tecnologia applicata anche alla metropolitana di New York, in modo che i treni che sferragliano nelle sue stazioni possano un giorno alimentare le auto elettriche nelle strade trafficate della città.
Questo articolo di Grist è stato pubblicato grazie al progetto di collaborazione giornalistica internazionale Covering Climate Now. Traduzione a cura della redazione di RADAR.
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