Convegno ASSTRA-ATB: in Italia futuro elettrizzante per il sistema autobus elettrico

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SISTEMA AUTOBUS ELETTRICO:

LA POSIZIONE DI ASSTRA LA POSIZIONE DI ASSTRA

“Analisi ed indirizzi dell’Associazione

“Analisi ed indirizzi dell’Associazione delle Aziende del TPL in Italia”

delle Aziende del TPL in Italia”

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PREMESSA E FINALITA’

La congestione e l’inquinamento da traffico, specie nelle aree urbane, costituiscono un serio problema, per gli effetti negativi sulla salute ed il benessere psico-fisico delle persone, con costi sociali ed economici rilevanti (basti pensare ai costi sanitari conseguenti alla sinistrosità stradale, al tempo di vita sottratto dagli spostamenti o allo stress da traffico).

La drastica riduzione di emissioni in atmosfera e rumore, oltre che la diversificazione energetica, rappresentano oggi un obiettivo prioritario posto dalle istituzioni comunitarie.

E’ noto che i trasporti, nel loro complesso, sono responsabili di più di un quarto delle emissioni di CO₂: è necessario invertire i trend attuali, assolutamente insostenibili, puntando sullo sviluppo e sullo shift modale verso modalità a basse emissioni unitarie, come mezzi collettivi di trasporto pubblico, ferrovia, trasporto navale, e mobilità dolce.

E’, tuttavia, importante sottolineare che l’impatto dell’inquinamento del TPL, nello scenario urbano, risulta marginale rispetto a quello delle altre categorie di mezzi di trasporto. Infatti, come dimostrato da studi di settore, le emissioni di CO, CO2, degli NOx e del benzene prodotte dal TPL, sono trascurabili rispetto a quelle prodotte dal traffico privato, mentre le emissioni di PM10 (il principale inquinante dei motori diesel) prodotte dagli autobus rappresentano solo il 7% rispetto al totale della flotta circolante [Fonte Euromobility – CNR, Istituto Inquinamento Atmosferico

Il Trasporto Pubblico Locale deve, quindi, diventare l’asse portante della mobilità urbana, risultando una valida alternativa al trasporto privato egarantendo il diritto fondamentale dei cittadini alla mobilità.

Le politiche di gestione della circolazione e del traffico devono privilegiare il trasporto pubblico collettivo e gli strumenti pianificatori di gestione della mobilità (quali ad esempio i Piani urbani della Mobilità) devono coerentemente delineare le strategie ed individuare le misure attuative: limitazioni al traffico privato automobilistico, politiche della sosta, istituzione di servizi BRT con percorso protetto, corsie riservate, sviluppo della infomobilità.

A monte, tuttavia, sono necessarie scelte di ambito nazionale e regionale di allocazione delle risorse pubbliche che consentano di potenziare l’offerta di trasporto pubblico per qualità e quantità, a partire dalla necessità urgente di provvedere alla sostituzione quanto prima dei veicoli più vecchi (e, quindi, più inquinanti).

Le Aziende di gestione del trasporto pubblico, non solo a fronte di precise disposizioni normative, pongono attenzione convinta alla necessità di sviluppare un sistema dei trasporti pubblici con maggiore capacità attrattiva e più sostenibile sotto il profilo ambientale quale fattore essenziale della qualità della vita delle aree in cui operano, e si rendono disponibili ad ogni sforzo in questo senso, per gli ambiti di competenza:

- qualità del servizio offerto;

- razionalizzazione ed integrazione delle reti;

- ottimizzazione nell’impiego delle risorse disponibili;

- adozione di sistemi e veicoli di qualità (sicurezza, confort, emissioni, tecnologie).

In questo quadro, mentre in parallelo si riscontra la progressiva riconversione all’elettrico di quote significative del parco automobilistico individuale, la scelta nel TPL della trazione elettrica si può orientare nelle diverse declinazioni:

- autobus ibridi;

- autobus elettrici;

- filobus con marcia autonoma a batteria;

- tram con marcia autonoma a batteria;

- metropolitana.

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Le suddette tipologie per le loro caratteristiche specifiche risultano corrispondere agli obiettivi di eliminazione delle emissioni locali e di utilizzo di fonti energetiche rinnovabili, anche considerando che la evoluzione tecnologica mette a disposizione nuove opzioni accanto a quelle tradizionali consolidate.

Ribadito che la scelta della soluzione più appropriata è una scelta di sistema, legata al contesto di mobilità ed al profilo di missione, è necessario prendere in considerazione uno scenario che si caratterizza nei prossimi anni per:

 un consistente miglioramento delle prestazioni energetiche delle batterie con progressivo miglioramento dell’autonomia disponibile e riduzione dell’impatto delle infrastrutture di ricarica;

 disponibilità di filobus e tram dotati di accumulatori che consentono tratti significativi di marcia autonoma semplificando la complessità della rete di alimentazione e consentendo pertanto l’estensione delle reti anche in contesti di particolare pregio ambientale o architettonico.

A fronte di soluzioni tecnologiche mature e consolidate che caratterizzano autobus diesel o a metano, l’autobus elettrico appare, in particolare, presentare elevate potenzialità di sviluppo nel breve e medio periodo, segnatamente per quanto riguarda le prestazioni delle batterie.

I VINCOLI NELLA SCELTA DEL SISTEMA

L’evoluzione tecnologica avvenuta nel mondo dei trasporti collettivi negli ultimi anni, mette a disposizione una vasta gamma di sistemi per soddisfare le diverse esigenze.

Per sistema s’intende il veicolo e tutto l’insieme delle infrastrutture necessarie e complementari che ne consentono il corretto utilizzo, che su linee definite eroga l’offerta di trasporto. Nella scelta del sistema va posta grande attenzione all’impatto ambientale che essa comporta; attenzione che viene confermata dall’introduzione di diversi atti normativi e legislativi volti alla promozione di sistemi di trasporto sempre più eco-sostenibili caratterizzati da basse emissioni atmosferiche e sonore e da una elevata efficienza energetica.

A tal proposito, si richiama il D. lgs del 16 dicembre 2016, n. 257¹ ed in particolare l’art. 18 comma 10 che obbliga all’acquisto, attraverso gare, di almeno il 25 per cento di veicoli a GNC, GNL e veicoli elettrici e veicoli a funzionamento ibrido bimodale e a funzionamento ibrido multimodale entrambi con ricarica esterna, nonché ibridi nel caso degli autobus.

Gli aspetti normativi, ambientali ed energetici vanno poi coniugati con le esigenze trasportistiche e i vincoli al contorno.

Sempre più, in futuro si dovrà, quindi, parlare di scelta del sistema piuttosto che di scelta del veicolo con cui gestire il servizio di Trasporto Pubblico, ponendo l’attenzione sulla necessità di sviluppare sistemi di trasporti sempre più sostenibili.

1Pubblicato su GU n.10 del 13 gennaio u.s., “Disciplina di attuazione della direttiva 2014/94/UE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 22 ottobre 2014, sulla realizzazione di una infrastruttura per i combustibili alternativi” ed in particolare l’art. 18 comma 10 secondo cui: “Le pubbliche amministrazioni, gli enti e le istituzioni da esse dipendenti o controllate, le regioni, gli enti locali e i gestori di servizi di pubblica utilità per le attività svolte nelle province ad alto inquinamento di particolato PM10 di cui all'allegato IV, al momento della sostituzione del rispettivo parco autovetture, autobus e mezzi di servizio di pubblica utilità, ivi compresi quelli per la raccolta dei rifiuti urbani, sono obbligati all'acquisto di almeno il 25 per cento di veicoli a GNC, GNL e veicoli elettrici e veicoli a funzionamento ibrido bimodale e a funzionamento ibrido multimodale entrambi con ricarica esterna, nonché ibridi nel caso degli autobus. Nel caso di rinnovo dei parchi utilizzati per il trasporto pubblico locale tale vincolo e' riferito solo ai servizi urbani. La percentuale e' calcolata sugli acquisti programmati su base triennale a partire dalla data di entrata in vigore del presente decreto. Le gare pubbliche che non ottemperano a tale previsione sono nulle. Sono fatte salve le gare già bandite alla data di entrata in vigore del presente decreto, nonché, nelle more della realizzazione delle relative infrastrutture di supporto, le gare bandite entro e non oltre il 30 giugno 2018, effettuate anche con modalità sperimentali centralizzate. In sede di aggiornamento del quadro strategico, di cui all'allegato III, la percentuale del 25 per cento potrà essere aumentata e potrà comprendere anche l'acquisto di veicoli a idrogeno”.

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Al fine di determinare la soluzione più idonea nella scelta della tipologia di un sistema su gomma da adottare per una linea di TPL, la matrice seguente evidenzia il rapporto che intercorre fra i vincoli ambientali, di infrastruttura e di domanda di trasporto ed il sistema da adottare.

Vincoli ambientali (emissioni)

Vincoli di infrastruttura

viaria

Vincoli di domanda di trasporto da

soddisfare

Sistemi possibili

A A B

 Elettrici

 Ibridi < 8 metri

 Metano

A B B/C

 Ibridi

 metano < 9  10 metri

 Elettrici

B C A ^ Metano 10,7 m; 12 m;

 Ibridi 18 m

A B/C A

 Filobus 10,7 m; 12 m;

 Metano 18 m

 Ibridi

A B/C B/C  Elettrici 12m

A C A+

 Elettrico 18m in sede propria

 Filobus 18m in sede propria

 Metano 18 m in sede propria

 Sistemi intermedi

B/C B A

 Metano 10,7 m; 12 m;

 Ibridi 18 m

 Gasolio

Matrice sulla correlazione vincoli (ambientali, di infrastruttura e di domanda di trasporto) al sistema da adottare [Fonte: Gruppo di lavoro Autobus - ASSTRA]

Legenda:

Vincoli ambientali (emissioni)

A: Alti – zona del centro storico critica che richiede veicoli a trazione elettrica almeno per alcuni tratti

B: Media – linee importanti che si inseriscono nel centro della città C: Bassi – le emissioni non sono un aspetto critico.

Vincoli di infrastruttura viaria

A: Alti – strade del centro storico che non consentono marcia a veicoli > 8 metri

B: Media – strade del centro storico che non consentono marcia a veicoli > 9  10 metri

C: Bassi – non esistono vincoli di tracciato per veicoli anche maggiori dei 12 metri

Vincoli di domanda di trasporto da soddisfare

A: Alti – domanda 1500 – 2500 pass/h

A+: Molto Alti – domanda > 2500 pass/h sino a 3200 pass/h B: Media – domanda 800 – 1500 pass/h

C: Bassi – domanda <800 pass/h

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Per alcuni sistemi di trasporto, il peso dell’infrastruttura è quasi ininfluente per altri costituisce, invece, il peso preponderante. Di seguito si elencano, a titolo di esempio, una serie di sistemi di trasporto con complessità dell’infrastruttura crescente.

Nella scelta di uno dei sistemi sopracitati, tutti con un livello di eco sostenibilità adeguato agli standard definiti dalla UE, devono essere considerate le condizioni al contorno per una valutazione complessiva della sostenibilità dei progetti:

 Capacità di trasporto

 Percorrenze giornaliere massime

 Flessibilità del sistema

 Possibilità di realizzare le infrastrutture necessarie (vincoli territoriali, potenze elettriche disponibili, …)

 Investimenti e costi di esercizio

 Competenze necessarie per la gestione del sistema ed effetti sul fare o comprare (make or buy) Altro tema di rilievo è costituito da efficientamento e diversificazione energetica.

Si riporta, di seguito, una tabella che identifica per ciascun vettore energetico le performance (rosso: “molto negativo”; arancione “negativo”; verde chiaro “positivo” e verde scuro “molto positivo”) dei vari parametri indicati (Costo del vettore energetico, costo dell’infrastruttura, costo del veicolo, ecc) da cui si evidenzia come per l’elettricità gli aspetti critici sono connessi a costi e flessibilità, per quanto attiene i combustibili fossili le criticità riguardano emissioni e disponibilità della risorsa.

[Fonte: François Cuenot – Workshop “Fossil fuels & beyond – The Development of Alternative Fuels in an Uncertain Oil Market” – UITP – 8 giugno 2016]

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Per ciascun progetto di mobilità si dovrà identificare, quindi, il “sistema” più idoneo.

Nel seguito si sviluppano considerazioni per le diverse modalità di trazione:

 Il sistema “autobus” gasolio EURO VI garantisce ottima flessibilità d’uso, elevate percorrenze giornaliere a fronte di investimenti infrastrutturali minimi ma, sul medio periodo, nelle aree urbane il suo utilizzo sarà sempre più limitato;

 il sistema ibrido riduce di molto le emissioni e per le caratteristiche di esercizio è più simile al sistema autobus a gasolio;

 il sistema autobus elettrico per sopperire alla limitata autonomia richiede pacchi di accumulo con riduzione della capacità di trasporto o sistemi di ricarica (perdita di flessibilità). Perdita di flessibilità che può essere mitigata con un buon progetto della rete: tratti alimentati e tratti non alimentati o senza punti di ricarica; è evidente che per i sistemi deve essere definita una rete infrastrutturale progettata per il lungo periodo;

 per il sistema filobus valgono le considerazioni del punto precedente, tenendo in considerazione le specificità legate all’infrastruttura;

 il sistema tram presenta pesanti investimenti strutturali a fronte di elevata capacità di trasporto.

La continua evoluzione tecnologica renderà disponibili sistemi che potranno rispondere alle esigenze di cui sopra sempre più pienamente.

A tal proposito, si riporta di seguito un grafico - fonte UITP - che analizza l’andamento della domanda di autobus elettrici considerando un orizzonte temporale proiettato al 2025.

[Fonte: Umberto Guida – Workshop “Fossil fuels & beyond – The Development of Alternative Fuels in an Uncertain Oil Market” – UITP – 8 giugno 2016]

Inoltre, in un’ottica di qualità e, quindi, di un servizio sempre più orientato al Cliente finale, le linee esercite con veicoli su gomma stanno evolvendo verso sistemi sempre più complessi, con infrastrutture dedicate sempre più complete, che arrivano fino alla realizzazione di sistemi automatici di guida e sistemi evoluti di infomobilità,

Le scelte relative ad una linea di TPL vanno operate coniugando le necessità dell’esercizio e la disponibilità delle tecnologie presenti sul mercato. Si devono, infatti, mettere bene in evidenza le

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caratteristiche tecniche e gestionali intrinseche ai diversi sistemi, tenendo presente che le linee stanno evolvendo verso un più completo concetto di sistema.

Nella definizione e nella scelta dei sistemi occorre tener conto anche dei contenuti attinenti la gestione dell’emergenza intesa come gestione delle situazioni di criticità oppure di discontinuità dell’esercizio. E’ evidente che nella gestione dell’emergenza risultano più critici i sistemi ad elevato contenuto di specializzazione costruttiva o di impianto, mentre possiedono il massimo livello di flessibilità, sia nell’impiego previsto d’origine sia nella funzione di sostituzione, i sistemi di minore contenuto specializzato quali ad esempio gli autobus più tradizionali con motori termici a gasolio.

CRITICITA’

Limitandoci a considerazioni sul solo sistema autobus elettrico, ragioniamo su alcune delle criticità che limitano la diffusione degli autobus elettrici:

 costi di acquisto: risultano oggi sensibilmente più elevati rispetto a veicoli equivalenti con motore a combustione interna. Il prezzo del veicolo è fortemente influenzato dal costo del pacco batterie, quindi indirettamente dalle autonomie necessarie/richieste; sul lungo periodo si auspica che, con l’aumento dei veicoli richiesti, i prezzi calino sensibilmente;

 costi di esercizio: un bilancio del costo del ciclo di vita che potrebbe evidenziare un risparmio legato ai minori costi di manutenzione della trazione elettrica rispetto a veicoli a combustione interna, è legato strettamente alla durata dei pacchi batterie: una corretta progettazione del sistema e dei cicli carica/scarica sulla base del profilo di missione di utilizzo deve garantire che il numero di sostituzioni renda conveniente il costo del ciclo dell’intera vita dell’autobus; la durata delle batterie rappresenta, quindi , un fattore chiave dei costi id esercizio del bus elettrico e a tutt’oggi disponiamo di una quantità limitata di dati di esercizio al riguardo;

 batterie: deve essere prevista la modalità di smaltimento/rigenerazione per altri usi delle batterie di cui si renderà necessaria la sostituzione (costi e impatti ambientali);

 autonomia: le batterie attualmente disponibili non garantiscono energia sufficiente alle percorrenze richieste dai piani di esercizio giornalieri, e la scelta di elevate quantità di pacchi batterie a bordo ha come conseguenza la riduzione della massa utile del veicolo;

 capacità di trasporto passeggeri: connessa con la massa ammissibile del veicolo è fortemente dal peso delle batterie; è necessario individuare soluzioni di compromesso tra autonomia e capacità di trasporto;

 infrastrutture di ricarica in deposito: è necessario ricondizionare e ridisegnare i layout (movimentazione interna, posizionamento caricabatterie, potenziamento rete elettrica,…) dei depositi utilizzati dalle Aziende di trasporto pubblico. Le postazioni dedicate al ricovero notturne dei bus elettrici devono essere:

o identificate e riservate a veicoli con trazione elettrica;

o dotate di infrastruttura di ricarica (sarà necessario predisporre impianto elettrico idoneo alle potenze necessarie).

 infrastrutture di ricarica rapida (opportunity charging): è una soluzione sempre più diffusa per garantire le autonomie giornaliere sufficienti, senza un incremento delle dimensioni del pacco batterie. L’utilizzo di un impianto di ricarica rapida, peraltro, vincola il percorso delle linee.

Per procedere all’installazione di un impianto di ricarica rapida è necessario:

o ottenere le necessarie autorizzazioni;

o avere a disposizione la potenza necessaria per garantire il trasferimento di energia necessario alla gestione della linea.

 potenza disponibile per infrastrutture di ricarica e di deposito: le reti di distribuzione dell’energia elettrica dovranno essere idonee per garantire:

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o potenza per gli impianti di ricarica di deposito: è necessario installare impianti di potenza media, ma in numero elevato (pari alla numerosità della flotta); la ricarica in deposito avviene in maniera più consistente durante le ore notturne;

o potenza per gli impianti di ricarica rapida: si tratta di impianti posizionati sul territorio urbano (capolinea, lungo i percorsi delle linee, ecc.) che richiedono potenze adeguate a per garantire elevati trasferimenti di energia in tempi brevi; la ricarica avviene negli orari in cui viene erogato il servizio;

 personale di guida e tecnico: dovrà essere adeguatamente formato sulle specificità dei veicoli a trazione elettrica al fine di ottimizzare le prestazioni in termini di consumo energetico e sul corretto utilizzo delle infrastrutture di ricarica rapida e di deposito.

AZIONI DA INTRAPRENDERE

Le Aziende di trasporto pubblico, da sempre attente alla qualità della vita delle aree in cui operano e pronte a ridurre la loro quota di impatto ambientale (emissioni e rumore) seppur non preponderante rispetto ad altre modalità di trasporto, auspicano una serie di azioni al fine di rendere gli autobus a trazione elettrica un’alternativa agli attuali sistemi di trasporto sempre più concreta:

 costi di acquisto: finanziamenti ad hoc per veicoli a impatto ambientale zero e politiche fiscali mirate a ridurre il divario economico tra autobus elettrici e autobus a combustione interna; una più ampia diffusione dei bus elettrici dovrebbe essere accompagnata in una certa misura dalla riduzione dei costi delle batterie conseguente all’aumento dei volumi produttivi;

 costi di esercizio: prevedere formule di leasing per i pacchi batterie in modo da ridurre l’impatto economico della gestione dei sistemi di accumulo dell’energia;

 costi di esercizio: occorre prevedere agevolazioni fiscali/tariffarie per l’impiego della energia elettrica nel trasporto pubblico collettivo;

 le batterie di trazione a fine vita possono essere riutilizzate in applicazioni stazionarie o altre che richiedano una efficienza complessiva della batteria inferiore a quella nominale consentendo un recupero parziale dei costi di sostituzione (valore residuo della batteria) e un abbattimento dei costi di smaltimento nonché del conseguente impatto ambientale;

 promuovere la ricerca e sviluppo di batterie ad elevate prestazioni: l’utilizzo su larga scal dei bus elettrici sarà possibile solo se autonomia, flessibilità e capacità di trasporto non saranno troppo penalizzanti rispetto agli altri sistemi di trasporti;

 infrastrutture di ricarica in deposito e rapida: le reti di distribuzione dell’energia dovranno essere adeguate in previsione dell’immissione in servizio di flotte di autobus elettrici sempre più numerose; si dovrà prevedere la possibilità di assorbire potenze anche elevate al fine di consentire le ricariche rapide e o di deposito;

 infrastrutture di ricarica in deposito e rapida: è di fondamentale importanza che vengano identificati degli standard (accoppiamenti elettrici, protocolli di comunicazione,…) che rendano compatibili le stazioni di ricarica con diverse tipologie di autobus e viceversa; caricare un autobus elettrico deve essere un’operazione equivalente al rifornimento di gasolio. Non è possibile infatti pensare che a fronte di diverse forniture di flotte di aubous elettrici sia necessario ogni volta implementare un sistema di impianti di ricarica dedicato e differente;

 infrastrutture di ricarica rapida: è necessario semplificare l’iter per le necessarie autorizzazioni al fine di ridurre i tempi di installazione e apertura al servizio degli impianti di ricarica necessari all’esercizio di sistemi di trasporto elettrico;

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 personale di guida e tecnico: è necessario avviare un programma di formazione per diffondere la cultura della trazione elettrica e trasmettere le competenze per gestire e utilizzare al meglio gli autobus elettrici, ottimizzandone le prestazioni.

Per una corretta ed efficace gestione dell’introduzione di flotte di autobus elettrico all’interno delle reti di trasporto pubblico è pertanto auspicabile un confronto serio e costruttivo tra tutti gli enti coinvolti:

 Amministrazioni pubbliche;

 Aziende di trasporto pubblico;

 Costruttori di autobus;

 Costruttori di impianti di ricarica;

 Produttori e Distributori di energia elettrica.

Al fine di condividere le rispettive necessità e avviare e pianificare le attività affinché le tessere del sistema vengano posizionate e realizzate e rese disponibili in maniera sinergica.