Mobilità ibrida

[Fabrizio]

Una cosa che mi interessa molto è la tecnologia ibrida applicata alla trazione ferroviaria. Alcuni modelli che verranno a breve messi in esercizio utilizzano la trazione diesel-elettrica integrata con batterie. Secondo i costruttori questo permette un risparmio di circa il 30% nei consumi, con relative minori emissioni e vantaggi derivanti dalla possibilità di eliminare le emissioni in alcuni contesti (per esempio le lunghe soste in stazione).

La tecnologia prevede l'utilizzo di motori di trazione elettrici, motori diesel collegati a generatori per la produzione di energia elettrica e batterie per l'accumulo di energia. In pratica si tratta delle tecnologia diesel-elettrica tradizionale integrata da pacchi batterie.

Il principale vantaggio nell'utilizzo della tecnologia ibrida è quello di potere accumulare l'energia elettrica in fase di frenata, per poi riutilizzarla in fase di spunto. Chiaramente è necessario avere delle batterie a bordo per accumulare l'energia. Un altro vantaggio risiede nella possibilità di utilizzare il motore termico secondo un ciclo ottimale. Ciascun motore, infatti, ottiene il massimo del rendimento quando opera ad un determinato regime. L'utilizzo a bordo di batterie permette di avere una sorta di volano, che consente al motore di lavorare per più tempo nella zona di massimo rendimento. Tipicamente i motori temici hanno bassi indici di rendimento a basso ed alto regime, quindi quando il treno richiede poca potenza il motore ne eroga di più e carica le batterie, mentre poi quando il treno richiede maggiore potenza il motore non eroga più di un tot e l'eccesso è fornito dalle batterie. Questo consentirebbe di ottenere dei significativi vantaggi in termini di consumo di carburante e ridotte emissioni.

Per contro, però, il treno deve portarsi dietro il peso del dispositivo che contiene le batterie per tutto il tragitto ed è chiaro che portarsi dietro un peso implica un consumo aggiuntivo.

Qualcuno di voi ha delle conoscenze relative a queste applicazioni e sa fornirci delle indicazioni utili? Io sono molto incuriosito dalla cosa e da un lato immagino che questo tipo di gestione della energia possa portare a dei vantaggi, ma dall'altro ho dei dubbi riguardo l'effettiva convenienza nel farlo (sopratutto riguardo il peso aggiuntivo da trasportare) e sulla durata dei pacchi batterie. Immagino infatti che queste non possano sopportare un numero eccessivo di cicli di carica/scarica ed abbiano dei problemi ecologici nella gestione di tutta la filiera (produzione, manutenzione e smaltimento).

[MrPatato76]

È grossomodo la stessa filosofia che si è imposta negli autoveicoli ibridi odierni.
I motori endotermici consumano tanto in fase di transizione di regime.
Quindi, quando possibile, le batterie forniscono uno spunto aggiuntivo in accelerazione, mentre ricevono energia in frenata usando i motori elettrici in modalità generatore.
Qui, secondo me, un treno è più avvantaggiato per le masse e inerzie più elevate.

[Fabrizio]

E per quel che riguarda il peso del pacco batterie da trasportare?

Così a primo impatto mi viene da pensare che, questo tipo di tecnologia, è più vantaggioso laddove il veicolo marcia in condizioni di frequenti variazioni di velocità. In quel caso allora è possibile che l'energia aggiuntiva spesa per trasportare il pacco batterie sia inferiore a quella guadagnata grazie ai recuperi in frenata e dalla possibilità di usare il motore termico al punto di massimo rendimento.

Ma in caso di lunghe marce a velocità costante? In quel caso la quota di energia spesa che si usa per portarsi dietro il peso è ancora meno di quella che si recupera?