diverse tipologie di nuovi veicoli

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:
Roma – Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, sala Emiciclo
30 – 31 gennaio 2014
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
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Integrazione modale e tariffaria
Lo scambio modale deve essere semplice
ed immediato. Sono necessari:
• orari integrati;
• sistema unico tariffario
A tale scopo vengono istituite Agenzie per
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.
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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).
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Ruolo dei sistemi su gomma (1/2)
Confronto tra le capacità di trasporto per i diversi sistemi
Capacità di trasporto [pass
Capacità singolo veicolo
ora per dir]
[pass]
AMBITO PROMISCUO
Bus/Filobus 12m
1.000
100
Bus/Filobus 18m
1.400
140
Bus/Filobus 24m
1.800
180
Tram
2.700-4.500
180-300
AMBITO RISERVATO
Bus/Filobus 12m
1.500
100
Bus/Filobus 18m
2.100
140
Bus/Filobus 24m
2.700
180
Bus/Filobus 18m (BRT)
2.800
140
Bus/Filobus 24m (BRT)
3.600
180
LRT
6.000-10.000
300-500
AMBITO SEDE PROPRIA
Metropolitana
10.000-24.000
500-1.200
Metropolitana (BM – GA)
20.000-48.000
500-1.200
Ferrovia
4.800-9.600
800-1.600
Note: BM = blocco mobile, GA = guida automatica, BRT = Bus Rapid Transit
Veicolo o sistema
Frequenza
[min]
6
6
6
4
4
4
4
3
3
3
3
1,5
10
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Ruolo dei sistemi su gomma (2/2)
Indicatori economici relativi ai diversi sistemi di trasporto
Veicolo o sistema
Bus 12 m (1)
Bus 18 m (1)
Bus 24 m (1)
Filobus 12 m (2)
Filobus 18 m (2)
Filobus 24 m (2)
Tram (3)
LRT
Metropolitana
Costo del veicolo
[k€]
280
380
600
600
800
1.000
3.000
5.000
9.000
Costo per l’infrastruttura
[k€/km]
0-200
600-800
15.000-25.000
25.000-35.000
80.000-120.000
Note: (1) ibrido +30%, fuel cell > + 150%, guida assistita +15%
(2) guida assistita +15%
(3) wire free vettura+10% e +20% infrastruttura
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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 2011-2012 ammonta a 45.723 unità così
distribuite: 18.574 urbani e 27.179 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 51.000 tonnellate di
CO2.
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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
157
4
39
600
28 12 m, 129 18 m
Sanremo
RT
11
2
29
600
solo 12 m
Genova
AMT
17
1
11
750
solo 18 m
La Spezia ATC
22
2
8
600
solo 12 m
Parma
TEP
34
4
20
650
23 12 m, 9 18 m
Modena
SETA
26
3
12
750
16 12 m, 10 18 m
Bologna
Tper
56
4
37
750
10 12 m, 46 18 m
Rimini
Start Romagna 6
1
12
750
solo 18 m
Cagliari
CTM
31
3
37
750
solo 12 m
Roma
ATAC
30
1
11
750
solo 18 m
Ancona
Conerobus
8
1
6
750
6 12 m, 2 18 m
Chieti
La Panoramica 12
1
9
600
solo 12 m
Napoli
ANM
87
6
24
750
solo 12 m
Napoli
CTP
13
2
27
750
solo 12 m
Lecce
SGM
12
3
13
750
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.
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Sistemi fuel cell (1/2)
Fattori salienti per la tecnologia ad idrogeno:
•
•
•
•
•
•
costo del veicolo ancora elevato ;
vita utile della fuel cell di circa12.000 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
CUTE
Zero Regio
HyLights
HyFleet:CUTE
Stato
concluso (2001-2006)
concluso (2005 – 2009)
concluso (2006 – 2009)
concluso (2006 - 2009)
HyCHAIN
CHIC
HighVLOCity
HyTransit
HyTrEc
concluso (2007 – 2010)
2010 - in corso
2012 - in corso
2012 - in corso
2013 - in corso
Note
27 FC bus Mercedes-Benz Citaro
Infrastruttura di rifornimento
Coordinamento e legislazione
33 FC bus Mercedes-Benz Citaro
14 bus MAN a combustione interna con idrogeno
Dimostrazioni piccoli veicoli
26 FC bus di differenti compagnie
14 FC bus Van Hool A330FC
9 FC bus Van Hool A330FC
Incentivazione tecnologia ad idrogeno
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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 .
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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, 16145 Genova, Italia
+39 010 3532171 – email: [email protected]
Coordinato da:
Organizzato da:
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