Sviluppo Eco-Sostenibile

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1 CONTRIBUTO ALLA MOBILITA ECO-SOSTENIBILE MITRAC Energy Saver Giuseppe Vernillo LRV Bombardier Transportation S.p.A.

2 Sviluppo Eco-Sostenibile Bombardier Transportation quale leader nel settore del trasporto ferroviario è continuamente impegnata nel miglioramento delle prestazioni dei propri prodotti e dei servizi offerti ai propri Clienti, con una particolare attenzione alle tematiche relative alla sostenibilità ambientale per apportare responsabilmente il proprio contributo alla salute del pianeta. Concretamente: Bombardier è il primo produttore di veicoli ad aver sottoscritto la Carta della Sostenibilità [Sustainability Charter] dell UITP Bombardier persegue un programma di Progettazione per l Ambiente (Design for Environment - DfE) Bombardier è impegnata nella ricerca per il miglioramento dei prodotti nel rispetto della sostenibilità ambientale e fornisce il proprio supporto a programmi di risparmio energetico in corso presso operatori all interno dell Unione Europea. 2

3 Risparmio d Energia nei Tram L aver raggiunto un elevata competenza in materia d efficienza nella tecnologia della catena di trazione, ha permesso a Bombardier di esplorare nuove soluzioni dedicate al risparmio dell energia e migliorare l efficienza in modo particolare per soluzioni a bordo dei rotabili urbani. La scelta di prima applicazione su veicoli urbani scaturisce dalla frequenza dei cicli di accelerazione/decelerazione ripetuti giornalmente nel corso del normale servizio. Bombardier Flexity un ruolo primario 3

4 Principi del Risparmio d Energia La soluzione di Bombardier per il risparmio d energia, è: Accumulatore di Energia a bordo di veicoli Effetti: Recupero dell energia di frenatura Riduzione dei picchi di potenza erogati dalla rete di distribuzione Riduzione delle perdite sulla linea di contatto Incremento delle prestazioni del sistema di distribuzione dell alimentazione Funzionalità operativa su tratti limitati di linea senza alimentazione elettrica o Servizio senza catenaria su parte del tracciato 4

5 Le alternative per l accumulo dell Energia Bombardier ha valutato le diverse alternative tecnologiche disponibili: Batterie Volano meccanico SuperCapacitori La scelta è ricaduta sulla soluzione a SuperCapacitori, perché: - Tecnologia innovativa - Semplice - Sicura - Largamente diffusa al di fuori del settore ferroviario MITRAC Energy Saver 5

6 Il concetto MITRAC Energy Saver La differenza è l Energia Salvata! Nei veicoli convenzionali l energia di frenatura e recuperata in linea Solo circa il15% dell energia totale immessa e recuperata in frenatura Circa il 25% di energia e dissipata dai reostati I veicoli con Mitrac Energy Saver accumulano tutta l energia di frenatura Circa il 30% dell energia immessa è recuperata in frenatura e salvata nell accumulatore di energia L energia accumulata è utilizzata nella successiva accelerazione Accelerazione 100% Energia dalla rete Energia di moto 70% Energia dalla rete Energia di moto Frenatura 15% Energia rigenerata 25% Energia Sprecata nei reostati di frenatura Energia di Frenatura 30% Energia Recuperata Energia di Frenatura 6

7 L esperienza dal campo e la validazione del concetto 7

8 L esperienza dal campo Un veicolo tranviario prototipo in servizio passeggeri dal Settembre del 2003 a Mannheim (MVV).. Più di 3 anni di effettivo esercizio con oltre km raggiunti. Ottima e significativa esperienza operativa Tipologia di servizio: Linea 7-14,5 km, 23 fermate (in media una ogni 630m). Parte in traffico promiscuo e parte in sede protetta Operatività di servizio senza catenaria nel traffico e semafori Nessun guasto registrato in tutto il periodo di test Tutti gli obiettivi prefissati sono stati raggiunti e sono dimostrabili MITRAC Energy Saver è una tecnologia consolidata ed affidabile 8

9 La validazione Sistemazione contenuta Semplice contenitore sul tetto Elementi passivi Facile manutenzione Dati tecnici Capacità: 1kWh Peso: 450 kg Volume: 1900 x 950 x 455 mm (Valori riferiti al prototipo) 9

10 I risultati Con MITRAC Energy Saver la potenza richiesta dalla linea è ridotta drasticamente Questo riduce di conseguenza anche gli abbassamenti di tensione di linea In aggiunta: riduzione delle perdite sul filo di contatto L uso dell energia immagazzinata riduce la necessità di corrente di linea Minore corrente di linea permette in modo significativo minori perdite sul filo di contatto (PV=R*I 2 ) Resistenza filo di contatto Veicolo >5% nel contatto di linea 25% nel veicolo Media Totale di Energia Risparmiata: 30% 10

11 I Reali Benefici 30% Energia di trazione risparmiata Riutilizzo dell energia recuperata ed accumulata nelle fasi di frenatura limitando la richiesta di energia dalla catenaria 40% Riduzione dei picchi di potenza forniti dalla rete Reale Risparmio di spesa per le Tariffe Picchi di Potenza no values during this 30 savings / % vehicle measurement adaption line losses 10 adaption vehicle average 5 0 Sep 03 Nov 03 Jan 04 Mrz 04 Mai 04 Jul 04 Sep 04 Nov 04 Jan 05 Mrz 05 Mai 05 Jul 05 Sep 05 Nov 05 time Up to now app. 125 tkm travelling distance 11

12 I Reali Benefici 50% Riduzione dei cali di tensione della rete La minore richiesta di energia da parte di tutti i rotabili circolanti in linea, genera il positivo dimezzamento degli abbassamenti della tensione di linea.  Minore energia richiesta da ogni veicolo Πasse I line [A] del diagramma  Significativa riduzione dei cali di tensione sulla linea aerea Πasse U line [V] del diagramma Tram Tram andare andare 12

13 I Vantaggi sulle Prestazioni Servizio senza catenaria su parte del tracciato (salvaguardia dell impatto estetico in luoghi singolari) Seppure il veicolo prototipo MVV fosse equipaggiato con una sola unità di Mitrac Energy Saver, i test eseguiti in condizioni di traffico e semafori hanno dimostrato una capacità di: 500m di percorso ad una velocità max. di 26km/h Funzionalità operativa su tratti limitati di linea senza alimentazione elettrica: In caso di perdita dell alimentazione il tratto interessato può essere sgombrato, per raggiungere la successiva banchina Casi operativi: interventi protezioni di linea, tratti neutri, congelamento catenaria Manovre in deposito o in officina 13

14 I vantaggi sull Infrastruttura Realizzazione di Nuove Linee: Con il sistema Mitrac Energy Saver la richiesta energetica permette un risparmio fino al -25% sul numero di sottostazioni occorrenti, garantendo un rapido ritorno dell investimento Linee esistenti: Con il sistema Mitrac Energy Saver gli Operatori possono rinnovare il proprio parco rotabili, offrendo ai propri passeggeri maggiore confort e prestazioni, risparmiando sui costi degli interventi altrimenti indispensabili per l adeguamento della rete di distribuzione 14

15 Applicazioni L operatore RNV di Heidelberg (D) ha voluto essere il primo a disporre del sistema Mitrac Energy Saver: 8 Metro Leggeri con funzionalità senza catenaria 39 m di lunghezza con 7 sezioni 3 Carrelli Motorizzati 3 MITRAC Energy Saver Convertitore di Trazione MITRAC Energy Saver Perché non beneficiarne ed unirsi ad altri operatori europei nel sostenerci a fornire un contributo alla mobilità eco-sostenibile? 15

16 Ulteriori applicazioni Sistema Metropolitana Simulazione dell applicazione di un accumulatore di energia a bordo di un sistema di Metropolitana, molto simile al principio dimostrato su veicolo tranviario, ha dimostrato che alcuni aspetti diventano più significativi, specialmente per applicazioni con alimentazione a 600V o 750V: I sistemi Metro hanno solitamente un livello maggiore di recupero di energia comparati ad un sistema tranviario, quando la linea è interconnessa, dovuto al maggiore numero di rotabili sulla rete. L infrastruttura è progettata considerando le stime di recupero, ma le perdite sono comunque alte. I dati salienti del sistema di metropolitana preso in esame per la simulazione sono: Infrastruttura, sezione in tunnel: 5,5 km distanza media tra le sottostazioni:~ 2,5 km distanza media tra le fermate: 1,4 km 600 m 900 m 600 m 600 m 900 m 1200 m 600 m 20 mω 30 mω 20 mω 20 mω 30 mω 40 mω 20 mω station1 station3 station mω station2 4.8 mω station5 24 mω 9.0 mω station6 station7 8.0 mω 12.0 mω 710 V 710 V 710 V substation substation 2 substation 3 1 1,5MW 4MW 3MW 16

17 Sistema Metro - Risultati Con MITRAC Energy Saver, il risparmio energetico stimato è poco più del 20%, dovuto in massima parte dal risparmio derivato dal recupero dell energia di frenatura (circa il 15% di risparmio), che verrebbe altrimenti dissipata dai reostati di frenatura, ma anche per la riduzione delle perdite in linea, che ha un impatto notevole (circa il 10% di risparmio). without Energy storage With Energy storage E substation E VI 20% 100% E Vd E Vb E BR 100% 20% 20% 20% E IN 35% 65% driving braking 25% 40% E back E back Vehicle Infrastructure E substation E VI 79% 10% 10% 21% E IN 79% E Vd 35% 65% E Vb E BR 25% 40% 5% 10% 25% E back E back E ES driving braking 21% E ES 4% E VES Fig. 3: Perdite e Consumi di Energia in un Sistema Metro 17

18 Sistema Metro Vantaggi L accumulatore di energia a bordo di sistemi Metro ha i seguenti vantaggi: Più del 20% di risparmio energetico Più del 40% di riduzione dei picchi di potenza erogati dalla rete Effetto Spinta: L energia accumulata può essere utilizzata per spingere il veicolo quando la corrente di linea è limitata Salvataggio in tunnel: diventa possibile in caso ad esempio di perdite d alimentazione. In questo caso il veicolo si può spostare alla stazione successiva utilizzando l energia dell Accumulatore Interruzioni della 3 a rotaia, scambi o tratti isolati possono essere superati con l energia accumulata nell Energy Saver Movimentazioni in deposito o in officina diventano possibili anche in assenza di terza rotaia 18

19 Grazie per la cortese attenzione Giuseppe Vernillo LRV Bombardier Transportation S.p.A.