Treni a Idrogeno e Ibridi: Aspetti Tecnici e Ambiti di Utilizzo

Abstract

Essendo un mezzo di trasporto ecologico, le ferrovie contribuiscono in modo significativo alla mobilità sostenibile. Infatti, la maggior parte dei treni nella rete ferroviaria europea utilizza la trazione elettrica. Attualmente, il trasporto ferroviario è di gran lunga il mezzo di trasporto più elettrificato in Europa, specialmente nelle aree urbane dove la ferrovia funziona quasi esclusivamente utilizzando l’energia elettrica della rete. Per quanto riguarda le linee principali, il 55% della rete ferroviaria europea risulta già elettrificato, con l'80% del traffico totale che viaggia su queste linee. Non ci sono ostacoli tecnici all’ulteriore elettrificazione, ma i costi di questi interventi e l'aggiornamento dell'infrastruttura ferroviaria esistente con l’obiettivo di una riduzione delle emissioni di carbonio devono essere valutati caso per caso. Sulle linee molto trafficate, l'elettrificazione ha più senso sia dal punto di vista economico che da quello ambientale, mentre per le linee a bassa densità non esiste attualmente una soluzione efficiente e comprovata per sostituire i treni diesel che le dominano. L’obiettivo di questa tesi è quello di analizzare la situazione del sistema ferroviario europeo dal punto di vista tecnico e normativo, andando a descrivere la situazione delle linee non interconnesse e dei mezzi con motori a combustione interna tutt’ora impiegati su questo tipo di linee. In particolare, si andranno ad analizzare delle tecnologie alternative adatte alle linee isolate, ma lo studio risulta applicabile per tutte le linee a scarso traffico, in particolare quelle facenti parte di reti parzialmente elettrificate. L’analisi si concentrerà quindi sui treni a idrogeno, i quali impiegano celle a combustibile per generare l’energia elettrica necessaria per la trazione, e sui treni ibridi, presentando esempi e offrendo una panoramica della diffusione e dell’impiego attuale di questi veicoli.

Being an environmentally friendly mode of transportation, railways contribute significantly to sustainable mobility. In fact, the majority of trains in the European railway network utilize electric traction. Currently, rail transport is by far the most electrified mode of transportation in Europe, especially in urban areas where railways operate almost exclusively using electricity from the grid. Regarding main lines, 55% of the European railway network is already electrified, with 80% of total traffic traveling on these lines. There are no technical barriers to further electrification, but the costs of such interventions and the upgrading of existing railway infrastructure with the aim of reducing carbon emissions must be evaluated on a case-by-case basis. On heavily trafficked lines, electrification makes more sense both economically and environmentally, while for low-density lines, there is currently no efficient and proven solution to replace the diesel trains that dominate them. The objective of this thesis is to analyze the situation of the European railway system from both a technical and regulatory perspective, describing the situation of non-interconnected lines and vehicles with internal combustion engines still in use on such lines. In particular, alternative technologies suitable for isolated lines will be analyzed, but the study is applicable to all low-traffic lines, especially those that are partially electrified. The analysis will therefore focus on hydrogen trains, which use fuel cells to generate the electrical energy necessary for traction, and hybrid trains, providing examples and an overview of the diffusion and current use of these vehicles.