Frenata rigenerativa sui treni: quando si recupera energia
Che cosa succede all’elettricità generata quando un treno frena e perché il suo recupero dipende dalla rete, dagli altri treni e dagli impianti installati.
In breve
In frenata, i motori di trazione possono generare elettricità invece di consumarla. L’energia può alimentare altri treni, essere restituita alla rete o immagazzinata, se l’impianto lo consente; l’energia in eccesso può essere dissipata in resistori.
Che cosa significa recuperare energia in frenata
La frenata rigenerativa consente ai motori elettrici di trazione di cambiare funzione durante la decelerazione: invece di consumare elettricità per muovere il treno, possono generarla mentre questo rallenta. L’energia prodotta può essere utilizzata nel sistema ferroviario, ma non viene riutilizzata automaticamente in tutti i casi.
La chiave è distinguere due aspetti. Il primo è che il treno generi elettricità in frenata; il secondo è che ci sia un impianto in grado di riceverla e una domanda che possa utilizzarla. Se queste condizioni non coincidono, l’energia in eccesso può finire dissipata nei resistori del treno. Per questo non esiste un valore universale dell’energia recuperata o del risparmio applicabile a ogni linea.
Fonti della sezione: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗
- Generare elettricità in frenata non garantisce che venga utilizzata tutta.
- La destinazione dipende dal sistema di alimentazione e dalla domanda disponibile.
- L’energia che non viene recuperata può trasformarsi in calore nei resistori.
Dal motore di trazione al sistema elettrico
L’elettricità generata deve trovare un percorso compatibile con l’impianto. Su una linea elettrificata può passare al sistema di alimentazione e diventare disponibile per altri consumi. Tuttavia, le caratteristiche e la configurazione della rete, oltre a ciò che sta accadendo in quel momento, determinano se l’energia può uscire dal treno ed essere accettata.
Fonti della sezione: Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗
Dove può finire l’elettricità recuperata
Una possibilità è che l’elettricità alimenti un altro treno in accelerazione o in circolazione nella stessa zona elettrica. Per la rete convenzionale in corrente continua, Adif spiega che l’energia rigenerata può essere utilizzata da altri treni della stessa sezione elettrica. In una rete a terza rotaia descritta da Network Rail, il suo utilizzo dipende anche dalla presenza nelle vicinanze di un altro treno che stia consumando elettricità.
Un’altra possibilità è restituire l’energia in eccesso alla rete elettrica generale. Per farlo, l’infrastruttura deve consentire all’energia di fluire in quella direzione. Adif descrive l’installazione di inverter nelle sottostazioni come un modo per rendere reversibile l’alimentazione di trazione e restituire alla rete ad alta tensione l’energia che altrimenti non verrebbe utilizzata nella sezione.
Adif distingue anche questo caso dalle linee ad alta velocità in corrente alternata, nelle quali descrive la restituzione alla rete di alimentazione dell’energia di frenata come un fenomeno naturale. Questa differenza non va intesa come una regola identica per tutti gli impianti: è la progettazione specifica della linea a determinare come viene gestita l’energia.
L’accumulo è un’altra possibilità, ma non va dato per scontato. Adif ha menzionato progetti legati all’accumulo di energia generata tramite frenata rigenerativa; questo non significa che tutte le linee siano dotate di sistemi di accumulo installati.
Fonti della sezione: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Adif: proyectos de recuperación de energía de frenado ↗ · Third rail ↗ · Memoria medioambiental 2019 ↗
Frenata rigenerativa, resistori e freni a frizione
La frenata rigenerativa e quella con resistori hanno un punto di partenza in comune: durante la decelerazione i motori generano elettricità. La differenza sta nella destinazione di quell’energia. Se può essere utilizzata dalla rete, viene recuperata; in caso contrario, Adif indica che l’energia in eccesso può essere dissipata nei resistori del treno, trasformandosi in calore.
Il recupero di energia elettrica può ridurre l’uso dei freni a frizione, ma non li elimina. Parlare di frenata rigenerativa, quindi, non significa immaginare un treno che dipenda esclusivamente dal recupero di energia.
Il confronto seguente riassume la funzione di ciascuna opzione senza presupporre che tutti i treni o tutte le linee gestiscano la frenata allo stesso modo:
| Sistema | Che cosa succede | Possibile risultato |
|---|---|---|
| Rigenerativa | I motori di trazione generano elettricità durante la decelerazione. | Se l’impianto lo consente, l’energia può alimentare altri treni o essere restituita alla rete. |
| Con resistori | L’energia elettrica generata viene dissipata nei resistori del treno. | Si trasforma in calore invece di essere utilizzata dalla rete. |
| Freni a frizione | Il recupero di energia elettrica può ridurne l’utilizzo. | Questo non significa che vengano eliminati. |
Fonti della sezione: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Virgin Pendolino fleet clicks up 100 million miles ↗
Quali condizioni permettono di utilizzarla
Per valutare una linea specifica, conviene verificare le condizioni di alimentazione, la domanda e gli impianti installati:
Fonti della sezione: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗ · Third rail ↗
- L’alimentazione consente di restituire elettricità o condividerla con altri treni?
- Nella stessa sezione elettrica ci sono consumi vicini quando i treni frenano?
- La linea dispone di sottostazioni reversibili o di altre soluzioni di accumulo?
- Si misura l’elettricità generata, quella immessa nella rete e quella effettivamente utilizzata?
Come calcolare l’energia utilizzata su una linea specifica
Non esiste una percentuale di recupero valida per tutte le linee. Per stimarla bisognerebbe esaminare almeno quanta energia generano i treni in frenata, quanta raggiunge l’impianto di alimentazione e quanta viene consumata, restituita alla rete o immagazzinata. Bisognerebbe inoltre identificare la configurazione elettrica della linea e le sezioni in cui questi flussi possono essere condivisi.
Una valutazione pratica dovrebbe confrontare l’energia generata con quella effettivamente utilizzata, in un periodo rappresentativo e sulla base dei dati relativi alla circolazione e alla domanda. Se si conosce solo l’energia prodotta a bordo, non si sa quale parte abbia trovato un consumo o un’infrastruttura in grado di riceverla. E se si osserva solo un periodo specifico, i risultati non dovrebbero essere presentati come un dato universale.
Per interpretare un’affermazione sul risparmio, verifica quale grandezza viene misurata, su quale linea e con quali impianti. Senza questi dati, è prudente spiegare il meccanismo e le sue condizioni, senza promettere una percentuale.
Fonti della sezione: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗ · Third rail ↗
- Raccogliere i dati sull’energia generata durante le frenate e su quella effettivamente ricevuta dalla rete.
- Documentare il tipo di alimentazione, le sezioni elettriche e la presenza di sottostazioni reversibili o sistemi di accumulo.
- Mettere in relazione le frenate con i consumi degli altri treni nello stesso periodo.
- Indicare separatamente l’energia generata, quella recuperata e l’energia in eccesso dissipata.
Tutta l’energia generata quando un treno frena viene restituita alla rete?
No. Può essere utilizzata da altri treni o restituita alla rete se l’impianto lo consente; l’energia in eccesso può essere dissipata nei resistori.
La frenata rigenerativa elimina i freni meccanici?
No. Il recupero di energia elettrica può ridurre l’uso dei freni a frizione, ma non significa che vengano eliminati.
Si può indicare una percentuale di risparmio valida per qualsiasi linea?
No, non in modo universale. Per calcolarla servono dati sull’energia generata e utilizzata, sull’alimentazione della linea e sulla domanda disponibile.
