Innovazione, ricerca e sviluppo nel settore del TPL per i sistemi su gomma: esperienze europee e vetture fuel cell

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1 Innovazione, ricerca e sviluppo nel settore del TPL per i sistemi su gomma: esperienze europee e vetture fuel cell Cristina Carnevali, Riccardo Genova, Maurizio Mazzucchelli, Gabriele Priano Dipartimento DITEN - Centro di Ricerca Trasporti, CIRT Scuola Politecnica - Università degli Studi di Genova Coordinato da: Organizzato da: gennaio 2014

2 La mobilità urbana La progettazione di nuove reti di trasporto pubblico e la trasformazione di quelle esistenti realizzano gli obiettivi di sostenibilità attraverso: riqualificazione delle città e dei centri storici; impiego di veicoli per il trasporto pubblico a grande capacità di trasporto ed ecologici; riduzione della mobilità privata. Fondamentale per l ottenimento di tali risultati sono l integrazione modale e la fruibilità del trasporto pubblico 2

3 Integrazione modale e tariffaria Lo scambio modale deve essere semplice ed immediato. Sono necessari: orari integrati; sistema unico tariffario AtalescopovengonoistituiteAgenzieper la Mobilità cui delegare le funzioni di: pianificazione; progettazione e controllo del TPL. L accessibilità deve essere valutata come elemento di efficienza e qualità. Esigenze di sicurezza e contrasto all evasione mal si conciliano con la fruibilità degli impianti appesantendo i costi di gestione. Moderne tecnologie consentono di conciliare gli aspetti legati al governo della mobilità. 3

4 Tipologie progettuali Dal punto di vista progettuale sono riconoscibili le seguenti tipologie di veicoli: vetture tradizionali, ora Euro 6; vetture filoviarie; sistemi elettrici, nei quali tutta l energia indispensabile alla trazione è immagazzinata all interno di accumulatori; sistemi ibridi, i cui permane la parte termica, con il ruolo di gruppo elettrogeno; sistemi ad idrogeno (fuel cell). 4

5 Ruolo dei sistemi su gomma (1/2) Confronto tra le capacità di trasporto per i diversi sistemi Veicolo o sistema Capacità di trasporto [pass ora per dir] Capacità singolo veicolo [pass] Frequenza [min] AMBITO PROMISCUO Bus/Filobus 12m Bus/Filobus 18m Bus/Filobus 24m Tram AMBITO RISERVATO Bus/Filobus 12m Bus/Filobus 18m Bus/Filobus 24m Bus/Filobus 18m (BRT) Bus/Filobus 24m (BRT) LRT AMBITO SEDE PROPRIA Metropolitana Metropolitana (BM GA) ,5 Ferrovia Note: BM = blocco mobile, GA = guida automatica, BRT = Bus Rapid Transit 5

6 Ruolo dei sistemi su gomma (2/2) Indicatori economici relativi ai diversi sistemi di trasporto Veicolo o sistema Costo del veicolo [k ] Bus 12 m (1) 280 Bus 18 m (1) 380 Bus 24 m (1) 600 Filobus 12 m (2) 600 Filobus 18 m (2) 800 Filobus 24 m (2) Costo per l infrastruttura [k /km] Tram (3) LRT Metropolitana Note: (1) ibrido +30%, fuel cell > + 150%, guida assistita +15% (2) guida assistita +15% (3) wire free vettura+10% e +20% infrastruttura 6

7 L autobus in Italia L età media del parco veicoli in Italia risulta superiore a quella europea. Il parco circolante stimato al 2012 dal Conto Nazionale delle Infrastrutture e dei Trasporti ammonta a unità così distribuite: urbani e extraurbani. Lo studio Cassa Depositi e Prestiti di novembre 2013 mostra che l età media ha raggiunto gli 11,6 anni, contro gli 11,19 indicati dallo studio ASSTRA nell anno precedente e rispetto alla media europea pari a 7 anni e tale trend risulta in costante crescita da ormai otto anni. 7

8 Vetture ibride Nei sistemi ibridi, i cui permane la parte termica, con il ruolo di gruppo elettrogeno; il veicolo non risulta localmente ad impatto zero, ma l ottimizzazione del punto di lavoro consente di ridurre notevolmente emissioni e consumi. È inoltre garantita un ampia autonomia di marcia ed i componenti principali risultano ormai noti e con livelli di affidabilità elevati. La propulsione elettrica garantisce un comfort di marcia superiore e l autonomia e teoricamente illimitata e non vi sono vincoli di lunghezza. 8

9 Vetture elettriche I bus elettrici sono ancora destinati, data l autonomia correlata alla scarica degli accumulatori, a servizi particolari come nei casi dei centro storici di Roma, con una flotta di tutto rispetto costituita da 90 Tecnobus Gulliver da 5 metri di lunghezza e Firenze con 31 Tecnobus Gulliver sempre da 5 metri. A Torino sono in servizio 23 Elfo EPT da 7 metri dotati sperimentalmente, come Genova per la linea interna all Ospedale di San Martino, di ricarica rapida induttiva. Infine è degna di nota l autonomia di oltre 160 km registrata dagli Alè elettrici Rampini lunghi 8 metri, dei quali due esemplari sono in servizio nella città di Piacenza. 9

10 Il caso di Vienna La Wiener Linien ha acquistato 12 mezzi in grado di trasportare ciascuno fino a 40 persone i quali, tramite pantografo, sono in grado di ricaricare le batterie agli ioni di litio durante le soste ai capolinea. Essi sono impiegati sulle linee urbane 2A e 3A interne al Ring; l energia necessaria viene prelevata, a 600 V, dall adiacente linea tranviaria e nel tempo di sosta, circa 10 minuti. 10

11 Sistemi wire free Sistemi di ricarica rapida o ultra rapida, sia di tipo conduttivo che induttivo, sono attualmente oggetto di interessanti sperimentazioni o già applicate. I campi di applicazione sono: estensione dell autonomia per veicoli elettrici; eliminazione parziale o totale della linea aerea di contatto. Bombardier, prevede la ricarica induttiva mediante il sistema induttivo Primove. Esso si basa sulla trasmissione dell energia ad alta frequenza mediante un circuito primario posto a terra ed un pick up a bordo del veicolo. 11

12 Sistema TOSA Il sistema TOSA (Transport Optimised Powering System) prevede l impiego di un veicolo da 18 metri il cui prototipo era in servizio tra il Palexpo, sede dell ultimo Congresso UITP, ed il terminal dell Aeroporto su di un percorso di 1,8 km, ai cui capilinea erano collocati i punti di ricarica della potenza di 400 kw). Il mezzo, la cui parte meccanica è costruita dalla HESS di Soletta, è allestito dalla ABB con un innovativo sistema di ricarica ultrarapida (o flash ). La ricarica richiede un tempo di circa 15 secondi compreso il posizionamento sul contatto di uno speciale pick up. 12

13 Modalità filoviaria Il filobus recepisce tutte le innovazioni tecnologiche quali i più efficienti sistemi di propulsione (inverter e motori trifase asincroni), recupero rigenerativo dell energia (con risparmi fino al 25% come con i Van Hool Vossloh Kiepe con supercapacitori di Milano), marcia autonoma a batteria o diesel, vetture ad alta capacità di trasporto e design con linee estetiche e funzionali tramlook. A Salisburgo (100 filobus da 18 metri, 11 linee, 100 km, 5,2 milioni di km anno, 40 milioni di passeggeri anno), sui 9,5 milioni di kwh impiegati all anno più di 7,5 milioni di kwh (circa l 80%), sono ricavati da fonte rinnovabile idroelettrica con una conseguente minor emissione di tonnellate di CO2. 13

14 Impianti e vetture filoviarie in Italia Reti filoviarie in esercizio in Italia (gennaio 2014) Città Esercente Vetture Linee Rete [km] (1) Alimentazione [V] Note su vetture Milano ATM m, m Sanremo RT solo 12 m Genova AMT solo 18 m La Spezia ATC solo 12 m Parma TEP m, 9 18 m Modena SETA m, m Bologna Tper m, m Rimini Start Romagna solo 18 m Cagliari CTM solo 12 m Roma ATAC solo 18 m Ancona Conerobus m, 2 18 m Chieti La Panoramica solo 12 m Napoli ANM solo 12 m Napoli CTP solo 12 m Lecce SGM solo 12 m (1) Dato relativo all infrastruttura, al netto delle sovrapposizioni, intesi come - ove presente - bifilare di andata e ritorno. La lunghezza totale del bifilare è dunque da considerarsi generalmente raddoppiata. Non sono considerate le tratte di servizio o non in esercizio. Non ancora aperte all esercizio, Bari (2 linee, 10 km e 4 km e 3 filobus già consegnati), Avellino (11,1 km e 11 filobus) ed, in costruzione, Pescara (8 km e 6 Phileas a guida assistita) e Verona (2 linee, 23,9 km di cui 16,7 elettrificati, 37 Phileas). Alla Spezia sono stati consegnati 8 nuovi filobus, 8 ad Ancona completamente rinnovata, e per Cagliari è in corso una gara per 12+2 vetture. 14

15 Sistemi fuel cell (1/2) Fattori salienti per la tecnologia ad idrogeno: costo del veicolo ancora elevato ; vita utile della fuel cell di circa ore; necessità di messa in sicurezza delle infrastrutture; tempi di rifornimento maggiori; costo per kg di idrogeno, maggiore di 10 dovuto alla necessità di utilizzare combustibile con elevata purezza (superiore al 99%); costo per combustibile paragonabile a veicoli a trazione ibrida, con consumi intorno ai 7-10 kg di idrogeno per 100 km. Progetto Stato Note CUTE concluso ( ) 27 FC bus Mercedes-Benz Citaro Zero Regio concluso ( ) Infrastruttura di rifornimento HyLights concluso ( ) Coordinamento e legislazione HyFleet:CUTE concluso ( ) 33 FC bus Mercedes-Benz Citaro 14 bus MAN a combustione interna con idrogeno HyCHAIN concluso ( ) Dimostrazioni piccoli veicoli CHIC in corso 26 FC bus di differenti compagnie HighVLOCity in corso 14 FC bus Van Hool A330FC HyTransit in corso 9 FC bus Van Hool A330FC HyTrEc in corso Incentivazione tecnologia ad idrogeno 15

16 Sistemi fuel cell (2/2) High V.LO City - Progetto vede coinvolte tre diverse realtà territoriali europee, Imperia (Riviera Trasporti), Anversa (De Lijn) ed Aberdeen, nella sperimentazione di 14 veicoli Van Hool A330FC con alimentazione ad idrogeno. Il Dipartimento DITEN Scuola Politecnica dell Università degli Studi di Genova è coinvolta, nel ruolo di Evaluation Manager. Il veicolo è lungo 13 metri ed utilizza una fuel cell di tipo PEM della potenza di 150 kw supportato da un sistema di batterie agli ioni di litio da 40 Ah. L idrogeno è immagazzinato in forma gassosa a 350 bar. 16

17 Grazie per la cortese attenzione Riccardo Genova Dipartimento DITEN - Centro di Ricerca Trasporti, CIRT Scuola Politecnica - Università degli Studi di Genova Via all Opera Pia 11A, Genova, Italia riccardo.genova@unige.it Coordinato da: Organizzato da: gennaio 2014