Il tema dei veicoli a basse emissioni non è più prerogativa dell’industria automobilistica, negli ultimi anni infatti la discussione si è allargata a macchia d’olio anche e soprattutto ai mezzi pesanti, settore che in sempre più paesi nel mondo è diventato oggetto di numerose direttive atte a ridurre le emissioni inquinanti.
Nella sola Unione Europea, autocarri, autobus e pullman sono infatti responsabili di oltre un quarto delle emissioni di gas serra prodotte dal trasporto stradale e di oltre il 6% delle emissioni totali di gas serra (1).
Le tecnologie per contenere l’impatto dei mezzi pesanti sul nostro ambiente sono già in nostro possesso: dall’uso di carburanti alternativi all'implementazione di motori più efficienti fino all’elettrificazione. Le strade percorribili sono molteplici e tra queste va sicuramente menzionato il fotovoltaico, conveniente e dal potenziale elevato, in grado di fornire energia pulita aggiuntiva grazie a una fonte inesauribile come il sole.
Una soluzione in grado di coniugare i vantaggi ambientali a quelli economici!
Le tecnologie adottate per ridurre le emissioni nei mezzi pesanti
I trasporti pesanti sono un pilastro fondamentale delle nostre economie globali, ma il loro impatto ambientale è notevole a causa delle elevate emissioni di gas serra e di inquinanti. Per affrontare questa sfida, l'industria dei trasporti sta sempre più orientandosi verso l'adozione di tecnologie volte a ottenere veicoli a basse emissioni, puntando su soluzioni innovative per ridurre l'inquinamento e promuovere una maggiore sostenibilità. Come riportato dal recente studio effettuato dall’ International Council On Clean Transportation (ICCT) “A comparison of the life-cycle greenhouse gas emissions of european heavy-duty vehicles and fuels” (2), tra queste soluzioni troviamo i veicoli a idrogeno, a gas naturale e i veicoli elettrici a batteria (BEV).
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Veicoli a idrogeno
I camion e gli autobus elettrici a celle a combustibile alimentati con idrogeno prodotto da combustibili fossili riducono le emissioni di gas serra dal 15% al 33% rispetto alle loro controparti diesel. La riduzione delle emissioni dipende in larga misura dalla fonte dell'idrogeno, che oggi viene prodotto principalmente dal gas naturale. Con l'idrogeno prodotto esclusivamente con elettricità rinnovabile, le emissioni diminuiscono fino all'89%.
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Veicoli a gas naturale, biometano, elettrocarburanti
Nel migliore dei casi i veicoli a gas naturale riducono in maniera marginale le emissioni di GHG in confronto a quelle dei mezzi pesanti a diesel. Se si utilizza un potenziale di riscaldamento globale (GWP) a breve termine per il metano, l'impatto climatico degli HDV a gas naturale è addirittura superiore a quello dei veicoli diesel. Per gli autocarri e gli autobus a gas naturale venduti nel 2021, l’ICCT stima una riduzione delle emissioni nell'arco della vita dal 4% al 18% rispetto alle loro controparti diesel.
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Veicoli elettrici a batteria
Gli autocarri e gli autobus elettrici a batteria superano le versioni a diesel, idrogeno e gas naturale nella riduzione delle emissioni di gas serra. I modelli di veicoli del 2021 producono almeno il 63% di emissioni in meno nel corso della vita rispetto al diesel. Le proiezioni indicano una riduzione delle emissioni del 92% quando si utilizza il 100% di elettricità da fonte rinnovabile.
Quando si parla di tecnologie innovative occorre poi ricordare quelle volte ad estendere l’autonomia, a differenza delle automobili infatti, i mezzi pesanti offrono superfici ampie che possono essere sfruttate per generare energia aggiuntiva.
Gli spazi a disposizione su rimorchi, autocarri, pullman e bus ben si prestano all’integrazione di sistemi fotovoltaici che garantiscono la produzione di energia pulita in grado di sopperire alle esigenze energetiche dei servizi ausiliari: dei potenziali parchi solari in movimento.
È utile ricordare infatti che anche i rimorchi sono dotati di servizi importanti che necessitano di alimentazione, uno dei più energivori è ad esempio il sistema di raffreddamento, spesso caratterizzato da unità refrigeranti obsolete e altamente inquinanti che invalidano gli sforzi effettuati dalle case produttrici per ottenere veicoli a basse emissioni.
Per ovviare a questo problema è possibile sfruttare l’energia solare, creando un sistema composto da pannelli e batteria, con quest’ultima che raccoglie l’energia solare e la ridistribuisce sotto forma di energia elettrica in modo programmato, con sensibili vantaggi nel lungo periodo in termini di riduzione delle emissioni e risparmio economico.
Le tecnologie per camion refrigerati
I camion refrigerati, vengono progettati per raggiungere temperature che vanno da +7°C a 0°C, fino ad arrivare anche ai −18°C e oltre richiesti dai prodotti congelati. Raggiungere queste temperature comporta un dispendio energetico decisamente elevato, che nella maggior parte dei casi è sostenuto da motori a gasolio datati e non sottoposti ad alcuna regolamentazione sulle emissioni.
In Europa le emissioni delle macchine mobili non stradali, tra le quali rientrano appunto le unità refrigeranti, hanno iniziato ad essere regolamentate solo da gennaio 2019 con l’entrata in vigore della nuova normativa 2016/1628. Le numerose TRU in circolazione sono nella maggioranza dei casi antecedenti al 2019.
Una ricerca effettuata nel 2018 nel solo Regno Unito ci aiuta a capire le implicazioni di tale scenario, equiparando le emissioni degli impianti di refrigerazione dei 34mila camion refrigerati in circolazione in UK con quello di 1.800.000 auto diesel Euro 6 (3).
La strada verso i veicoli a basse e zero emissioni sta quindi portando i produttori e i proprietari di flotte a implementare soluzioni meno inquinanti anche in questo ambito, con l’impiego di TRU elettriche (eTRU) di tipo all-electric, hybrid-electric o standby-electric, sfruttando la tecnologia a celle a combustibile a idrogeno o utilizzando sistemi criogenici, e analizzando soluzioni utili ad estendere l’autonomia delle unità refrigeranti come la frenata rigenerativa e l’assistenza solare (4).
Soffermandoci su quest’ultimo caso, l’energia prodotta dal fotovoltaico può prolungare l’operatività di una TRU a batteria (battery-electric TRU) riducendone la frequenza e durata delle ricariche.
I pannelli solari impiegati in questo tipo di applicazione utilizzano celle in silicio monocristallino ad alta efficienza e incapsulate in supporti flessibili in grado di sostenere le vibrazioni e sollecitazioni meccaniche tipiche della mobilità.
Questi moduli fotovoltaici sono montati sul tetto del rimorchio e un regolatore di carica ha il compito di ottimizzare la potenza proveniente dai pannelli e gestire l'erogazione di energia elettrica al pacco batterie.
La produzione di energia fotovoltaica è soggetta all'influenza di vari fattori, tra cui l'intensità della luce solare, la durata dell'irraggiamento, la temperatura e l'eventuale ombreggiamento. Tuttavia, i notevoli progressi nel campo tecnologico hanno condotto allo sviluppo di celle fotovoltaiche estremamente efficienti e ad impianti fotovoltaici capaci di generare potenze considerevoli anche quando lo spazio disponibile è limitato. La pesenza dei pannelli solari offre inoltre benefici legati all'utilizzo delle batterie che grazie ad essi subiscono meno scariche profonde e sbalzi di tensione, il che comporta un allungamento dei loro cicli di vita. Questo a sua volta riduce i costi di manutenzione e permette di distribuire in un arco temporale più ampio anche i costi di sostituzione delle batterie.
Basse emissioni o zero emissioni?
Un futuro passaggio da basse a zero emissioni nei trasporti pesanti non è affatto un’utopia, soprattutto in considerazione delle numerose soluzioni viste fino ad ora. La combinazione di diverse tecnologie sembra essere la strada più promettente per ottenere risultati significativi non solo per la trazione ma anche per alimentare servizi importanti come nei trasporti refrigerati.
Ad esempio, associando un impianto di pannelli solari flessibili Solbian applicato sul solo tetto del rimorchio all'assale elettrico, è possibile ottenere un sistema di refrigerazione totalmente indipendente da generatori diesel e combustibili fossili.
Risultato potenzialmente raggiungibile anche col solo fotovoltaico, estendendone l’applicazione anche alle pareti laterali del rimorchio e collegandolo ad una batteria opportunamente dimensionata. Una configurazione che consente di alimentare un sistema refrigerante full electric.
Questi sono due esempi di come già oggi si possano sfruttare i vantaggi del fotovoltaico nei trasporti pesanti, ma esistono molteplici casi studio a livello internazionale, che abbiamo raccolto in questo e-book molto approfondito, dedicato alla trasformazione delle flotte di autotrasporto in flotte sostenibili.
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Flexible photovoltaic panels: Examples of application
State-of-the-art technology applied to road transport and other vehicles.
Bibliografia
- European Commission (2023). Reducing CO₂ Emissions from Heavy-Duty Vehicles (https://climate.ec.europa.eu/eu-action/transport-emissions/road-transport-reducing-co2-emissions-vehicles/reducing-co2-emissions-heavy-duty-vehicles_it)
- International Council on Clean Transportation. Adrian O’Connell, Nikita Pavlenko, Georg Bieker, Stephanie Searle (February 2023). A Comparison of the Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions of European Heavy-Duty Vehicles and Fuels (https://theicct.org/wp-content/uploads/2023/02/lca-ghg-emissions-hdv-fuels-europe-feb23.pdf)
- Auto Express/Hugo Griffiths (September 2018). Exclusive: UK Refrigerated Truck Emissions Equal to 1.8 million Cars (https://www.autoexpress.co.uk/car-news/104582/exclusive-uk-refrigerated-truck-emissions-equal-to-18-million-cars)
- California Air Resources Board (October 2022). 2022 Technology Assessment: Non-Truck Transport Refrigeration Units (TRU). Trailer TRUs, Domestic Shipping Container TRUs, Railcar TRUs, and TRU Generator Sets (https://ww2.arb.ca.gov/sites/default/files/2022-10/CARB%202022%20TRU%20Technology%20Assessment%2010-14-22.pdf)
