Le batterie e l’idrogeno potrebbero sostituire il diesel per le merci pesanti

Il più grande operatore di trasporto merci dell’AUSTRALIA, Aurizon, e l’Università del Queensland hanno concluso che una combinazione di batterie e idrogeno potrebbe sostituire in modo fattibile l’energia diesel sulle rotte di trasporto pesante della nazione nel prossimo decennio.

In un articolo pubblicato sul Journal of Energy Storage, la dottoressa Ruth Knibbe e il professor Paul Meehan della Scuola di ingegneria meccanica e mineraria dell'università hanno collaborato con Aurizon per analizzare i corridoi ferroviari in tutta l'Australia.

L’articolo ha dimostrato i limiti delle batterie all’avanguardia utilizzando dati reali provenienti da diverse locomotive che operano nel trasporto merci ferroviario australiano. I ricercatori hanno sviluppato un modello energetico per valutare l’energia richiesta e la potenziale energia rigenerata di ciascun percorso, con l’energia, la massa e il costo della batteria di trazione e rigenerativa determinati utilizzando i dati del modello energetico abbinati alle specifiche della batteria.

La fattibilità dell'impiego di batterie al litio ferro fosfato (LFP), al nichel manganese cobalto (NMC) e al litio ossido di titanio (LTO) nelle applicazioni di trazione per trasporti pesanti è stata esaminata considerando il costo, la densità di energia, la durata del ciclo di vita e i dati della locomotiva, con LFP identificata come la più soluzione di batteria attuale adatta.

Un ulteriore esame delle richieste energetiche e dei relativi vincoli di massa/volume ha concluso che sono necessarie tre piattaforme per la decarbonizzazione delle ferrovie per il trasporto pesante: una locomotiva elettrica a batteria per richieste a bassa energia, che può essere accoppiata con un tender elettrico a batteria per richieste di energia medie o un tender elettrico con celle a combustibile a idrogeno per esigenze energetiche più elevate.

Una valutazione tecnico-economica lungimirante delle piattaforme di batterie e celle a combustibile a idrogeno ha concluso che la soluzione a basso costo per le applicazioni a basso consumo energetico è un sistema solo batteria e un sistema batteria-idrogeno per compiti ad alta energia.

“Il trasporto ferroviario ha rappresentato circa il 3% delle emissioni globali di carbonio nel 2020, quindi la decarbonizzazione delle ferrovie svolgerà un ruolo importante nella transizione dell’Australia verso le energie rinnovabili”, afferma Knibbe. "Ma è impegnativo, con lunghe tratte ferroviarie che attraversano il paese che richiedono molta energia e una capacità limitata per creare infrastrutture di ricarica, il che significa che tutta l'energia deve essere trasportata a bordo."

Lo studio ha esaminato il peso dei treni e la quantità di energia necessaria per spostare carichi completi tra miniere e porti, nonché opzioni come la frenatura dinamica che genera energia quando vengono applicati i freni.

"Sebbene le batterie per impieghi gravosi presentino enormi opportunità poiché consentono di catturare l'energia di frenata, è anche una grande sfida mantenerle al fresco", afferma. "Le batterie a bordo pesano circa 42 tonnellate e devono essere mantenute a temperature sicure per evitare che si degradino prematuramente.

"Abbiamo valutato sia i requisiti energetici e di raffreddamento di ciascuna tratta ferroviaria, sia i sistemi di stoccaggio dell'energia disponibili."

I ricercatori hanno scoperto che i treni a batteria potrebbero sostituire le locomotive diesel su tratte più brevi e a basso consumo energetico come il corridoio Gladstone - Moura di 200 km nel Queensland centrale.

Il responsabile della decarbonizzazione della flotta di Aurizon, Roger Buckley, ha affermato che la ricerca è stata un lavoro cruciale nel tentativo di Aurizon di ridurre le emissioni di carbonio nella flotta di locomotive della compagnia.

"Siamo impegnati a costruire un futuro più sostenibile e ci concentriamo fortemente sul nostro obiettivo di ridurre ulteriormente l'impronta di carbonio di Aurizon mentre lavoriamo per raggiungere zero emissioni operative entro il 2050", ha affermato.

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