Energia consumata per massa trasportata, un decalogo anti-bufale per la Linea Torino – Lione

Nel corso del dibattito in Senato sulla ratifica dell’Accordo Italia-Francia, che darà finalmente avvio ai lavori definitivi del Tunnel di Base del Moncenisio, è stato riproposto il tema del consumo d’energia per il trasporto merci e viaggiatori attraverso il nuovo Tunnel di Base in raffronto al consumo d’energia dei mezzi che percorrono l’attuale Linea Storica di Valico tra Bussoleno-Saint Jean de Maurienne (e viceversa).
In passato, da parte NOTAV, fiumi di parole sono stati detti e scritti in documenti, interventi, dibattiti.  E’ il web, naturalmente, la  cassa di risonanza e  di amplificazione di questa pulsione creativa, che sfida spesso  – oltre alle leggi della fisica – anche quelle del buon senso. Ma le persone comuni, a cui sono dirette queste informazioni, hanno la possibilità di comprenderle e valutarle correttamente?
Io mi sono posto il problema ed ho considerato che, per rispondere ad ogni specifico documento, sarebbe necessaria la creazione di un’altra montagna di documenti, che pochi leggerebbero, cadendo in un loop infinito ed ingestibile: il “rumore” sovrasterebbe la corretta informazione.
Ritengo quindi sia più utile fornire delle linee guida, articolate in 10 punti, perché ognuno possa valutare  l’attendibilità di studi e rapporti passati, presenti e futuri, distinguendoli dai documenti prodotti solo per spararla più grossa.
La terminologia tecnica è ridotta al minimo a costo di far storcere il naso ai puristi (quindi quando vedrete utilizzare il termine “peso” invece di “massa” siete avvisati).
Un’avvertenza: in questo testo per “Linea Storica di Valico” s’intende il tratto attuale Bussoleno-Saint Jean de Maurienne e viceversa, ovvero la tratta che sarà sostituita dal nuovo Tunnel di Base.

Buona lettura.

Un documento che valuta l’energia consumata per il peso trasportato deve considerare:

 

  1. la differenza dei convogli che oggi percorrono la Linea Storica di Valico da quelli che percorreranno il nuovo Tunnel di Base.
    Sulla Linea Storica di Valico ad un treno merci sono necessari ben tre locomotori, fatto unico in Italia, per trasportare a 100 km/h 1.600 tonnellate di rimorchiato. Le 1.600 tonnellate di rimorchiato, sulla Linea Storica di Valico, rappresentano il massimo possibile.
    Nel nuovo Tunnel di Base basteranno solo due locomotori per trasportare a 120 km/h più di 2.000 tonnellate di rimorchiato.
    Quindi, nel nuovo tunnel, viene trasportata molta più massa con meno energia.
  2. la differenza d’alimentazione elettrica tra la Linea Storica di Valico ed il nuovo Tunnel di Base.
    Il Tunnel di Base avrà la catenaria (il filo sospeso sopra al treno per alimentare elettricamente il  locomotore) elettrificata a 25.000 volt in corrente alternata 50Hz. Questo è ormai uno standard per le nuove tratte interoperabili e permetterà di avere perdite energetiche medie di circa l’1% rispetto al 10% della Linea Storica di Valico che è elettrificata a 3.000 volt in corrente continua lato Italia e 1.500 volt in corrente continua lato Francia.
    Percentuali di perdita così basse saranno possibili grazie alla particolare conformazione d’alimentazione della catenaria detta tecnicamente “2x25kV 50 Hz” che permetterà l’alimentazione del treno alla tensione standard di 25.000 volt ma in realtà l’energia sarà trasportata a 50.000 volt perché, per le leggi della fisica, maggiore è la tensione utilizzata e più basse sono le perdite. L’alimentazione a 25.000 volt è implementabile solo con le nuove linee e non è compatibile con le linee esistenti per problemi d’interferenza con i vecchi sistemi di telecomunicazione e segnalamento.
  3. la differenza delle strutture elettriche che alimentano la Linea Storica di Valico ed il nuovo Tunnel di Base.
    Le sottostazioni elettriche della nuova linea in corrente alternata (le sottostazioni elettriche sono strutture che alimentano la catenaria rendendo compatibile il formato energetico di Terna o delle linee private RFI con quella richiesta dal treno) saranno molto più semplici di quelle delle vecchie linee a corrente continua a 3.000 volt (Italia) e 1.500 volt (Francia) fornendo un rendimento energetico più alto.
  4. la questione del recupero d’energia.
    Nelle tratte percorse in discesa dai treni è possibile far funzionare i motori elettrici delle locomotive al contrario, ovvero come generatori elettrici ottenendo in cambio forza frenante. Affinché tale forza frenante ci sia, però, la corrente prodotta deve essere consumata subito e vi sono due opzioni: sulla locomotiva stessa, tramite delle resistenze elettriche e quindi purtroppo persa sottoforma di calore (frenatura reostatica), oppure immettendola in linea a disposizione di altri locomotori che stanno percorrendo contestualmente la tratta in salita (frenatura a recupero d’energia). Nessun locomotore merci percorrente la Linea Storica di Valico delle attuali imprese di trasporto è attrezzato per attuare la frenatura a recupero. In altre parole sotto le tensioni di 3.000 volt (lato Italia) e 1.500 volt (lato Francia) tali macchine frenano solo in modalità reostatica.
    Gli operatori privati che dispongono dei pochissimi modelli di locomotive in grado di farlo, pur operando da anni sul mercato, snobbano la Linea Storica di Valico del Frejus perché ritenuta, con la sua pendenza, troppo onerosa. Preferiscono perciò operare su altre tratte più pianeggianti (e quindi più economiche) dovendo utilizzare un solo locomotore invece di due o tre. In compenso tutte le macchine interoperabili, comprese quelle che già oggi percorrono la Linea Storica di Valico (anche quelle dell’autostrada viaggiante), saranno in grado di recuperare l’energia nel nuovo Tunnel di Base che utilizza la tensione di 25.000 volt 50Hz.
  5. Le possibilità reali ed i rendimenti del recupero d’energia.
    Le catenarie che portano corrente al treno sulla Linea Storica di Valico sono divise in “tratte” funzionali lunghe circa 10 km (lato Italia) o 5 km (lato Francia): ad ognuna di esse fa capo ai due lati una sottostazione elettrica d’alimentazione (alimentazione in parallelo). Anche ammesso che esista una locomotiva merci che recuperi energia sulla Linea Storica di Valico (ma non c’è), tale energia può essere utilizzata solo da un treno in salita sulla stessa tratta perché le tratte sono indipendenti e le sottostazioni elettriche installate non sono reversibili. Questo significa che, in assenza contestuale di treni in salita, non permettono d’instradare all’indietro verso la linea Terna o RFI la corrente inutilizzata al fine di essere consumata, in alternativa, da altri utenti (anche esterni). In tale situazione la corrente prodotta viene deviata automaticamente dalla locomotiva sul reostato a bordo e quindi persa.
    Le sottostazioni elettriche sulle nuove tratte a 25.000 volt 50Hz, invece, saranno “naturalmente” reversibili e potranno farlo. Oltretutto, anche se sulla Linea Storica di Valico le sottostazioni elettriche fossero reversibili (sia in Italia che in Francia) o si accumulasse in qualche modo l’energia per averla disponibile in un secondo tempo, si porrebbe comunque il problema del basso rendimento della catenaria nel transito di tale energia tra il treno produttore di corrente e la sottostazione (oltre, ovviamente, ai rendimenti di conversione delle sottostazioni reversibili o del sistema di immagazzinamento).
    Inoltre nel caso del trasferimento diretto da “Treno a Treno”, la perdita media raddoppia dovendo la corrente percorrere due catenarie distinte arrivando quindi a circa il 20%, contro il 2% della nuova linea (prima quella dal treno “produttore” fino alla sottostazione e da qui la seconda catenaria fino al treno “consumatore”). Questo senza contare che la/le macchine dovrebbero essere omologate anche in Francia per il recupero d’energia sotto la catenaria francese a 1.500 volt corrente continua. E questo non è affatto detto che avvenga visto che già ora, con le locomotive interoperabili in uso sulla Linea Storica di Valico, la frenatura a recupero lato Francia è espressamente vietata. E sono locomotive francesi.
  6. la differenza di resistenza alla trazione tra la Linea Storica di Valico ed il nuovo Tunnel di Base.
    La resistenza alla trazione di un treno, ovvero quella che un locomotore è chiamato a vincere per effettuare il movimento, è sinteticamente dovuta a tre componenti: la prima è dovuta al dislivello, la seconda alla somma delle varie resistenze d’attrito (attrito ruota-rotaia, attrito dei cuscinetti, aerodinamico, molle e sospensioni ecc.) ed infine la terza alle curve della linea.
    Ne consegue che:
    – riguardo alla prima componente di resistenza, il dislivello: la quota del culmine nel Tunnel di Base della nuova linea Torino-Lione è a 750 m. slm mentre quello della Linea Storica di Valico a 1.295 m. slm con un risparmio d’altezza, e quindi d’energia da utilizzare per raggiungerlo, di ben 545 m. Per dare un’idea concreta di tale dislivello guadagnato si pensi che è solo 38 metri in meno di quello intercorrente tra la quota della città montana di Aosta ed il livello del mare. Inoltre, come già detto, nel Tunnel di Base con l’elettrificazione a 25.000 volt 50Hz sarà possibile fin da subito il recupero d’energia grazie alle locomotive che già ora lo permetterebbero. Per i treni che non fanno fermate, come sono i merci ed i viaggiatori lunga percorrenza (ovvero i convogli tipici del futuro tunnel di base), l’energia prevalentemente recuperabile è proprio quella spesa per portarli in quota: in termini fisici si parla di “energia potenziale”. Ne consegue che, oltre a necessitare di minore energia dovendo portare il treno alla sola quota di 770 m. slm invece che a 1.250 m. slm, possiamo anche recuperarne una parte consistente;
    – riguardo alla seconda componente di resistenza, la somma delle varie resistenze d’attrito: la tratta di valico Bussoleno-Saint Jean de Maurienne (e viceversa), ovvero quella più acclive e vetusta che verrà sostituita dal Tunnel di Base, è lunga circa 89 km mentre quella nuova solo 67 km ovvero circa il 25% in meno. Essendo l’energia consumata ad opera delle forze resistenti d’attrito legata alla lunghezza della tratta, diminuendo la tratta si risparmia energia;
    – riguardo alla terza componente di resistenza, le curve della linea: la Linea Storica di Valico è composta da un numero rilevante di curve con stretto raggio di curvatura: questa situazione ne aumenta di fatto la resistenza alla trazione e quindi l’energia aggiuntiva consumata. Il nuovo Tunnel di Base sarà quasi rettilineo quindi con una componente resistiva alla trazione dovuta alle curve minima.
  7. L’autoconsumo delle locomotive o dell’intero treno.
    Ogni locomotiva consuma energia, oltre che per la trazione, anche per il suo “sostentamento”: elettronica di controllo, produzione d’aria per l’impianto pneumatico, raffreddamenti motori, raffreddamento elettronica di potenza ecc.. Nel caso dei treni viaggiatori tale consumo si estende anche alle carrozze alle quali va erogata, oltre all’energia per il sostentamento dei circuiti di comando/controllo, anche quella per l’illuminazione ed il riscaldamento/condizionamento. Un treno viaggiatori percorre attualmente la Linea Storica di Valico ad una velocità media di circa 80 km/h mentre il Tunnel di Base potrà essere percorso a circa 200 km/h. Tenendo in debito conto anche la differente lunghezza di tratta fra le due linee, nel primo caso per percorrere il tragitto da Bussoleno a Saint Jean de Maurienne (o viceversa) occorre circa un’ora, nel secondo 20 minuti. Questo vuol dire che utilizzando il nuovo Tunnel di Base, impiegando meno tempo, il treno risparmierà circa il 60% dell’energia necessaria per i servizi ausiliari.
  8. Il consumo dei treni passeggeri nel nuovo Tunnel di Base.
    Non essendo il nuovo Tunnel di Base ad alta velocità i treni viaggiatori che lo percorreranno avranno un consumo energetico confrontabile ai i treni viaggiatori delle linee convenzionali con in più la possibilità di recuperare in discesa parte dell’energia spesa per la salita.
  9. Non esiste solo la parte italiana della linea storica.
    Moltissimi studi NOTAV, non solo energetici, si rivolgono solo alla parte italiana della Linea Storica di Valico, ovvero Bussoleno-Modane, mentre la tratta da considerare è Bussoleno-Sain Jean de Maurienne (e viceversa). Ne consegue che congetture, fantasie, illusioni di miglioramento della Linea Storica di Valico vanno attuate anche dal lato francese altrimenti non avrebbero senso. Ed i Francesi sono d’accordo? A tale domanda è possibile rispondere in modo indiretto ovvero analizzando i lavori d’adeguamento di sagoma fatti recentemente all’interno del tunnel storico del Frejus. Mentre dal lato italiano l’esecuzione è stata fatta in maniera impeccabile per permettere un uso incondizionato della linea, dal lato francese no: si sono fermati al minimo indispensabile causando limitazioni al passaggio dei treni. Perché? Perché i francesi puntano sul nuovo Tunnel di Base fin dalla sua ideazione e per loro il transito attuale sulla Linea Storica di Valico è solo un evento provvisorio e a termine. Questo la dice lunga su come potrebbero rispondere alle fantasie tecniche dei sostenitori della linea storica. Ammesso che rispondano.
  10. l’energia utilizzata per costruzione del Tunnel di Base.
    Spesso i detrattori dell’opera confondono l’energia per la costruzione del Tunnel di Base con quella utilizzata per l’esercizio. Per fare un paragone è come se una persona che costruisse la propria casa equivocasse  l’energia di costruzione con quella consumata quotidianamente per il suo vivere ovvero il riscaldamento, il condizionamento, la luce, il gas, ecc..:  basta solo un po’ di buon senso per constatare che le due situazioni non sono confrontabili.
    Nel caso del Tunnel di Base il vantaggio della costruzione di un’infrastruttura (che durerà almeno un secolo)  non può essere confrontata solamente con il risparmio dell’energia “utilizzata per l’esercizio”;  lo scopo della sua creazione va oltre la questione energetica e risolve ben altri problemi. Ad esempio esso permetterà il passaggio di treni con una sagoma d’ingombro maggiore, permetterà – cosa attualmente vietata nel vecchio tunnel del Frejus – il passaggio delle merci pericolose anche in presenza di treni viaggiatori provenienti nell’altro senso grazie alle canne separate, permetterà la piena interoperabilità europea, consentirà di risparmiare, sulle merci trasportate, l’80 % di CO2 rispetto alla modalità autostradale, aumenterà la sicurezza e ridurrà l’incidentalità stradale, ecc.
    Tutte cose che dovrebbero essere valutate seriamente, prima di tutto non confondendo studi sui treni ad Alta Velocità (che non percorreranno mai ad AV la linea) con i treni merci “moderni” che viaggiano a 100 km/h.
    Occorre evitare le mistificazioni ed i depistaggi; l’unica cosa che è oggi possiamo seriamente confrontare è l’energia necessaria alla trazione di un treno sulla Linea Storica di Valico con  quella che sarà necessaria nel nuovo Tunnel di Base.

In conclusione, tenuto conto delle considerazioni riportate nel “decalogo”, un treno merci che percorrerà il nuovo Tunnel di Base consumerà circa un terzo d’energia rispetto alla percorrenza della Linea Storica di Valico, che diventerà circa un quarto se si tiene conto del recupero d’energia della frenatura elettrica sulla nuova linea.

Non a caso, infatti, in quasi tutti i valichi alpini si stanno sostituendo le tratte storiche con i Tunnel di Base.

Con rapporti del genere, senza considerare gli altri innumerevoli ulteriori vantaggi, è verosimile pensare di recuperare integralmente, in pochi decenni, il consumo di energia necessario alla costruzione del Tunnel di Base del Moncenisio tra Susa e Saint Jean de Maurienne.   Con buona pace degli oppositori.

Mauro Olivero Pistoletto

Un pensiero riguardo “Energia consumata per massa trasportata, un decalogo anti-bufale per la Linea Torino – Lione

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