La prima locomotiva al mondo per trasporti pesanti, alimentata al 100% a batteria, firmata Wabtec.
di Lisa Borreani
Wabtec Corporation è focalizzata sulla creazione di soluzioni di trasporto che muovono e migliorano il mondo. L’azienda è un fornitore a livello mondiale di attrezzature, sistemi, soluzioni digitali e servizi a valore aggiunto per i settori ferroviario delle merci e dei trasporti pubblici, nonché per i mercati minerario, marittimo e industriale da oltre 150 anni.
Con circa 27.000 dipendenti dislocati in stabilimenti in 50 paesi in tutto il mondo, ha la visione di realizzare un sistema ferroviario a emissioni zero negli Stati Uniti e nel mondo.
La locomotiva elettrica FLXdrive
Il progetto parte dalla locomotiva elettrica a batteria FLXdrive, in grado di fornire una potenza generata dalla batteria tale da soddisfare varie esigenze di applicazioni ferroviarie. Con capacità di trasporto paragonabili al suo equivalente diesel, la locomotiva per trasporto pesante FLXdrive è progettata per sostituire una locomotiva diesel.
Il cuore del sistema è la tecnologia della batteria raffreddata a liquido e il sistema proprietario di gestione termica sviluppato per ottimizzare la produzione di energia e la durata della batteria; oltre alla ricarica rigenerativa del freno, le locomotive FLXdrive sono dotate di un’opzione di ricarica rapida utilizzando un pantografo fisso.
L’architettura modulare e scalabile della batteria di FLXdrive è progettata per integrarsi in più veicoli ferroviari e ambienti, comprese le locomotive per trasporto pesante, da cantiere, regionali, pendolari, ibride e speciali.
La gestione dell’energia nella locomotiva FLXdrive
Il sistema di gestione dell’energia della locomotiva FLXdrive ricarica le batterie lungo il percorso mentre il treno frena. “È quella che chiamiamo energia rigenerativa prodotta dalla frenata dinamica. Oggi quell’energia si perde quando una locomotiva tradizionale frena. Nei tratti in discesa potremo ricaricare le batterie, senza dover fermare la circolazione del treno”, spiega Alexandre Silva, responsabile del programma Powershift di Vale, introdotto per studiare tecnologie alternative al fine di sostituire i combustibili fossili con fonti pulite nelle attività dell’azienda.
Si stima che le locomotive FLXdrive risparmieranno 25 milioni di litri di gasolio all’anno, considerando il consumo di tutti i treni ferroviari che utilizzano l’ausilio dinamico. Questo risparmio ridurrebbe le emissioni di carbonio di circa 63.000 tonnellate, l’equivalente delle emissioni di circa 14.000 autovetture all’anno.
“I progressi tecnologici nell’energia delle batterie e nei carburanti alternativi stanno accelerando il percorso di decarbonizzazione delle ferrovie”, afferma Danilo Miyasato, Presidente e Direttore Generale di Wabtec per l’America Latina. “L’approccio innovativo di Vale all’adozione di carburanti alternativi per le sue locomotive andrà a vantaggio dei suoi clienti, azionisti e comunità. FLXdrive offre produttività, sicurezza, risparmio di carburante e riduzione delle emissioni di Vale per la sua rete ferroviaria.”
Il percorso verso locomotive a energia pulita di Wabtec
L’azienda Wabtec ha un percorso chiaro per alimentare nuove locomotive – e ripotenziare quelle esistenti – con batterie, motori a combustione interna a idrogeno e celle a combustibile a idrogeno. Fa parte della visione di Wabtec che l’industria ferroviaria svolga un ruolo chiave nella costruzione di un’economia basata sull’energia pulita e consentirà la riduzione di circa 300 milioni di tonnellate di emissioni globali di carbonio all’anno.
Nel caso specifico una riduzione media di oltre l’11% del consumo di carburante e delle emissioni di gas serra per un intero treno equivale a risparmiare oltre 6.200 litri di gasolio e a ridurre le emissioni di CO2 di circa 69 tonnellate.
Il progetto pilota in California e i primi risultati
Questi risultati sono il risultato di un progetto pilota di tre mesi con BNSF Railway, la più grande ferrovia degli Stati Uniti, in cui la FLXdrive è stata messa alla prova entrando in servizio su oltre 13.320 miglia di colline nel terreno della San Joaquin Valley, California – un territorio circondato da montagne. La regione è classificata come un’area dove la qualità dell’aria è peggiore rispetto agli standard nazionali.
“La locomotiva elettrica a batteria FLXdrive rappresenta un momento decisivo per il trasporto ferroviario di merci e accelererà il settore verso il locomotive a emissioni da basse a zero”, ha affermato Eric Gebhardt, Chief Technology Officer di Wabtec.
La tecnologia FLXdrive e il futuro delle locomotive
“Si presenta nel settore ferroviario come modalità di trasporto più efficiente e sostenibile. Basandosi sulla nostra lunga storia di tecnologie pionieristiche di gestione dell’energia dei treni, questa dimostrazione dell’integrazione di 2,4 megawattora di accumulo di batterie nel mix ha pienamente convalidato le nostre ipotesi sul potenziale di questa tecnologia di prossima generazione per promuovere ulteriormente l’efficienza e la riduzione dei gas serra. Con più di 6 megawattora, la prossima versione della tecnologia FLXdrive di Wabtec avrà l’opportunità di ridurre il consumo di carburante e le emissioni fino al 30%, mettendo il settore sull’orlo di un miglioramento unico nel suo genere in termini di risparmio energetico ed emissioni.”.
Le caratteristiche tecniche del programma pilota FLXdrive
Il programma pilota della California faceva parte di una sovvenzione da parte del California Air Resource Board assegnato a Wabtec, BNSF e al distretto di controllo dell’inquinamento atmosferico della San Joaquin Valley. L’FLXdrive da 430.000 libbre del programma pilota vanta 18.000 celle agli ioni di litio. La locomotiva a batteria si caricava presso lo scalo ferroviario e si ricaricava durante il viaggio attraverso la frenata rigenerativa. L’FLXdrive gestisce il flusso e la distribuzione complessiva dell’energia del treno attraverso il suo sistema Trip Optimizer, un sistema di controllo automatico della velocità, programmato tramite l’intelligenza artificiale per rispondere a ogni svolta e pendenza del binario nel modo più efficiente possibile dal punto di vista energetico.
I piani futuri di Wabtec per le locomotive di seconda generazione
Il prossimo passo di Wabtec sara’ costruire una locomotiva di seconda generazione con una capacità della batteria di oltre 6 megawattora: un livello di energia in grado di ridurre il consumo di carburante e le emissioni di carbonio di una locomotiva fino al 30%, anche durante il trasporto di diverse migliaia di tonnellate di materiale di merci in un treno lungo un miglio. Una flotta di FLXdrive di seconda generazione sarà commercializzata e potrebbe entrare nei percorsi della catena di fornitura nei prossimi anni.
Messa su rotaie
Wabtec e il suo cliente di lancio, Roy Hill, una delle principali società minerarie di minerale di ferro di proprietà della società privata australiana di maggior successo, Hancock Prospecting, hanno celebrato il debutto della locomotiva a batteria FLXdrive. La cerimonia ha svelato l’esclusiva e sorprendente locomotiva di colore rosa presso il centro di progettazione e sviluppo di Wabtec in Pennsylvania davanti a dipendenti, dirigenti dei clienti e funzionari governativi e comunitari.
La locomotiva elettrica a batteria FLXdrive di Roy Hill presenterà una capacità energetica di 7 megawattora (MWh). Sulla base del percorso e delle operazioni ferroviarie della compagnia, si prevede che FLXdrive fornirà una riduzione percentuale a due cifre dei costi del carburante e delle emissioni per treno. Una volta che Wabtec avrà completato le installazioni finali delle batterie e i test sui binari, la locomotiva inizierà il suo viaggio di 17.000 chilometri (10.500 miglia) nel 2024 per essere consegnata alla sua nuova casa nella regione di Pilbara nell’Australia occidentale, uno dei distretti minerari più importanti del mondo.
L’Innovazione nella Pilbara: La Visione di Gina Rinehart e la Rivoluzione della Locomotiva FLXdrive nel Settore Minerario
“La lungimiranza del nostro presidente esecutivo, la signora Gina Rinehart AO, è stata determinante nella creazione di un ambiente in cui possiamo sfruttare con successo l’ingegno delle nostre persone insieme a partner chiave come Wabtec per trasformare le nostre operazioni ferroviarie e minerarie attraverso tecnologie di prossima generazione, “ ha affermato Gerhard Veldsman, amministratore delegato di Hancock Prospecting Group Operations.
“La locomotiva FLXdrive rappresenta non solo la prima volta per la Pilbara, ma anche la prima per l’industria mineraria. L’intelligenza tecnologica impiegata nello sviluppo della locomotiva la rende adatta alla nostra rete ferroviaria. Utilizzando la frenata rigenerativa, caricherà la batteria durante la discesa di 344 chilometri (214 miglia) dalla nostra miniera all’impianto portuale e utilizzerà l’energia immagazzinata per tornare alla miniera, ricominciando il ciclo da capo. Ciò non solo ci consentirà di realizzare efficienze energetiche ma anche di ridurre i costi operativi”.
Una nuova locomotiva ibrida
Oggi, Roy Hill utilizza quattro locomotive diesel-elettriche Wabtec ES44ACi “Evolution Series” per trainare treni che sono tipicamente lunghi 2.700 metri (1,6 miglia) trasportando più di 33.000 tonnellate di minerale di ferro. L’aggiunta del FLXdrive formerà una locomotiva ibrida composta da locomotive diesel-elettriche Wabtec e si ricaricherà durante il viaggio attraverso la frenata rigenerativa. FLXdrive gestisce il flusso e la distribuzione complessiva dell’energia del treno attraverso il suo software di gestione dell’energia all’avanguardia. È inoltre progettato con un esclusivo sistema di gestione termica della batteria che utilizza il raffreddamento a liquido per resistere al calore tipico della regione di Pilbara, dove le temperature possono raggiungere i 55°C (130°F).
L’iconica livrea rosa di Roy Hill simboleggia l’impegno dell’azienda a sostegno della ricerca e di coloro che soffrono di cancro al seno.
