Treni senza catenaria: quando scegliere batteria, idrogeno o diesel moderno

Perché esistono i treni senza catenaria

Una parte rilevante delle linee regionali europee è ancora non elettrificata. Non sempre ciò dipende da una mancanza di ambizione climatica: installare una catenaria continua richiede opere civili, adeguamento delle sagome limite, sottostazioni, autorizzazioni, interruzioni del servizio e un investimento che può essere difficile da giustificare su diramazioni a bassa frequenza o con tracciati complessi. Il problema è chiaro: il treno elettrico con catenaria è molto efficiente, ma la rete reale presenta vuoti in cui oggi il diesel continua a svolgere servizi passeggeri e manovre.

L’Unione Europea non presenta i treni senza catenaria come sostituti universali dell’elettrificazione. Il Regolamento (UE) 2023/1804 sull’infrastruttura per i combustibili alternativi parla di valutare soluzioni come treni a idrogeno o a batteria per tratte ferroviarie che non possano essere pienamente elettrificate per motivi tecnici o di efficienza dei costi. Per le tratte della rete TEN-T che non possano essere elettrificate, gli Stati membri devono considerare situazione, prospettive, misure, tappe, finanziamenti e necessità di ricarica o rifornimento.

Anche l’Agenzia ferroviaria dell’Unione europea, nel suo rapporto ambientale ferroviario del 2024, identifica i treni a batteria e quelli a celle a combustibile a idrogeno come opzioni con potenziale per sostituire il diesel in parte della rete. La chiave sta proprio in quel “in parte”: ogni tecnologia funziona bene in alcuni schemi di esercizio e male in altri.

• Idea di base: la catenaria resta il riferimento quando traffico e opere lo giustificano.
• Il treno senza catenaria ha senso dove elettrificare tutto il tracciato non è praticabile o non conviene.
• La decisione pubblica deve guardare a linea, servizio, energia disponibile, manutenzione e infrastruttura, non solo al treno.

Mappa concettuale: che cosa muove ogni treno

Un treno diesel convenzionale porta il combustibile a bordo e produce l’energia di trazione con motori termici. Il suo vantaggio operativo è che non dipende dalla catenaria né da un’infrastruttura elettrica ferroviaria continua, ma mantiene emissioni dirette e consumo di combustibile fossile se utilizza gasolio convenzionale.

Il treno elettrico con catenaria prende energia dalla linea aerea. È la soluzione classica per corridoi ad alta frequenza, servizi intensivi e linee in cui l’investimento fisso viene ripartito tra molti treni. Il suo limite non è tecnologico, ma economico e legato ai lavori: elettrificare ogni chilometro può non essere ragionevole in tutte le diramazioni.

Il treno a batteria, o BEMU, combina trazione elettrica con batterie a bordo. Può circolare sotto catenaria come un treno elettrico e percorrere tratte non elettrificate usando l’energia immagazzinata. In molti progetti la ricarica avviene sotto la catenaria esistente, tramite isole di catenaria nelle stazioni o con il recupero dell’energia in frenata.

Il treno a idrogeno utilizza una cella a combustibile che genera elettricità a bordo a partire dall’idrogeno. Alstom descrive il Coradia iLint come un treno regionale a celle a combustibile che non emette CO2 diretta durante l’esercizio e il cui scarico è acqua. In cambio, richiede produzione, trasporto o generazione locale, stoccaggio e rifornimento di idrogeno.

Il treno ibrido combina più soluzioni. Può essere batteria più catenaria, idrogeno più batteria e catenaria, oppure diesel-elettrico duale per alcuni impieghi. L’ERA segnala che, per le locomotive da manovra europee, una priorità tecnica è sviluppare locomotive duali diesel-elettriche capaci di muoversi sia su tratte elettrificate sia su tratte non elettrificate.

• Batteria: migliore quando c’è catenaria parziale o punti di ricarica ben posizionati.
• Idrogeno: interessante per percorsi lunghi senza catenaria, purché il rifornimento sia garantito.
• Diesel moderno o duale: può coprire transizione, manovre o linee in cui le alternative non sono ancora adatte.

Batteria: ideale per reti parzialmente elettrificate, non per tutto

La batteria è l’opzione più intuitiva quando una linea ha già tratte elettrificate. Siemens spiega che il Mireo Plus B si carica tramite catenaria e recupero dell’energia in frenata. Nell’ordine del Baden-Württemberg per la rete regionale Ortenau, il costruttore ha dichiarato un’autonomia di circa 80 km in modalità batteria in condizioni reali. Quel contratto includeva 20 treni, consegna prevista per giugno 2023 e manutenzione per quasi 30 anni.

Alstom dichiara per il Coradia Continental BEMU un’autonomia fino a 120 km, funzionamento sia sotto catenaria sia su sezioni non elettrificate, batterie sul tetto e velocità fino a 160 km/h in modalità batteria. Stadler, dal canto suo, fornisce unità FLIRT Akku; nello Schleswig-Holstein, NAH.SH ha ordinato 55 unità a due carrozze nel luglio 2019.

Il caso dello Schleswig-Holstein illustra bene la logica della batteria: non si tratta di elettrificare tutta la rete con catenaria continua, ma di usare in modo intelligente la catenaria esistente e aggiungere infrastruttura puntuale. NAH.SH parla di rendere operativi circa 480 km di rete senza installare catenaria continua, con isole di catenaria su banchine non elettrificate come Tönning, Heide e Husum.

Il limite emerge quando le tratte senza catenaria sono lunghe, i tempi di sosta sono brevi, pendenze o clima aumentano i consumi, oppure la domanda impone composizioni pesanti e molto frequenti. Esiste anche il rischio di progettare una linea “al limite” dell’autonomia: qualsiasi deviazione, ritardo, bassa temperatura o degrado delle batterie riduce il margine.

• Checklist per la batteria: chilometri senza catenaria tra una ricarica e l’altra, tempo di sosta, potenza disponibile, recupero in frenata, riserva operativa e piano di manutenzione.
• Errore tipico di pianificazione: acquistare treni con autonomia sufficiente da catalogo, ma senza rafforzare punti di ricarica né margini orari.
• Scenario favorevole: diramazioni regionali che si collegano a corridoi elettrificati e hanno stazioni terminali adatte alla ricarica.

Idrogeno: più autonomia, più infrastruttura energetica

L’idrogeno ferroviario cambia il problema. Invece di installare catenaria o ricariche elettriche frequenti, concentra l’infrastruttura nei punti di rifornimento. Alstom posiziona il Coradia iLint per linee non elettrificate o parzialmente elettrificate e dichiara percorrenze fino a 1.000 km. Il 15 settembre 2022, l’azienda ha comunicato un percorso di 1.175 km senza rifornimento; conviene leggerlo come traguardo dimostrativo, non come garanzia di esercizio quotidiano su qualsiasi linea.

Il vantaggio operativo è evidente su percorsi lunghi senza catenaria, con diagrammi estesi e pochi punti in cui sarebbe pratico caricare batterie. Ma il sistema richiede una catena completa: idrogeno prodotto, immagazzinato, compresso o gestito in condizioni ferroviarie, consegnato al treno e disponibile con affidabilità ogni giorno.

Bremervörde, in Bassa Sassonia, è l’esempio europeo più citato. Linde ha inaugurato il 24 agosto 2022 un impianto di rifornimento progettato per 14 treni passeggeri a idrogeno, con capacità totale approssimativa di 1.600 kg di idrogeno al giorno e possibilità di integrare in futuro generazione verde in situ.

Il dibattito non finisce allo scarico del treno. Il fatto che in esercizio non vi sia CO2 diretta non risolve da solo l’origine dell’idrogeno né le perdite energetiche necessarie per produrlo, stoccarlo e riconvertirlo in elettricità. Per questo l’idrogeno tende ad avere più senso quando l’elettrificazione completa è difficile, la batteria non offre un margine sufficiente ed esiste una solida strategia energetica locale.

• Checklist per l’idrogeno: numero di treni da rifornire, consumo giornaliero, posizione dell’impianto di rifornimento, origine dell’idrogeno, ridondanza e contratti di fornitura.
• Errore tipico di pianificazione: avere treni omologati ma un’infrastruttura di rifornimento insufficiente o dipendente da una logistica fragile.
• Scenario favorevole: rete regionale lunga, poco elettrificata e con una base di manutenzione dove centralizzare il rifornimento.

Diesel moderno e ibridi: transizione, non carta bianca

Sebbene la pressione climatica spinga verso soluzioni senza emissioni dirette, il diesel non scompare da un giorno all’altro. In reti a bassa densità, con materiale rotabile ancora utilizzabile o infrastruttura alternativa non disponibile, può continuare a comparire come soluzione temporanea. La questione è evitare che il “transitorio” diventi una scusa per non pianificare la sostituzione.

Gli ibridi aiutano a coprire i vuoti. Siemens definisce il Mireo Plus B come treno ibrido a batteria capace di operare su percorsi con o senza catenaria grazie al suo azionamento ibrido a batteria. In altri approcci, la combinazione può appoggiarsi alla catenaria dove esiste alimentazione esterna e riservare l’energia a bordo per le tratte senza catenaria.

Nel trasporto merci leggero, nelle manovre o nei servizi ausiliari, le esigenze possono essere diverse da quelle di un regionale passeggeri. Qui si inserisce l’osservazione dell’ERA sulle locomotive duali diesel-elettriche per manovre: veicoli capaci di usare la trazione elettrica dove esiste alimentazione e di mantenere capacità fuori da essa. Non è una soluzione a zero emissioni in ogni momento, ma può ridurre la dipendenza dal diesel puro e migliorare la flessibilità.

Il criterio utile è chiedersi che cosa si sta comprando: una reale riduzione di emissioni e consumi all’interno di un piano con una data, oppure semplicemente altri anni di dipendenza dal gasolio. Senza un calendario per infrastruttura, finanziamento e rinnovo della flotta, il diesel moderno può bloccare alternative migliori.

• Utile come transizione: quando esiste una data per elettrificare, installare ricarica o dispiegare l’idrogeno.
• Rischio: dimensionare la rete intorno al diesel per comodità operativa e ritardare investimenti necessari.
• Domanda chiave: il treno ibrido usa energia esterna pulita quando può o aggiunge solo complessità al sistema esistente?

Infrastruttura e costi: la decisione non sta solo nel treno

Confrontare i treni senza catenaria richiede di guardare al sistema completo. Elettrificare una linea comporta un investimento fisso elevato, ma offre un’alimentazione continua e collaudata. Installare caricabatterie o isole di catenaria può essere più selettivo, anche se obbliga a far combaciare orari, potenza elettrica e autonomia. Realizzare una stazione di rifornimento di idrogeno può concentrare l’investimento in uno o più punti, ma aggiunge una catena di fornitura dell’idrogeno, stoccaggio e sicurezza specifica.

La regolamentazione europea insiste precisamente sulla pianificazione dell’infrastruttura di ricarica o rifornimento per treni a batteria o a idrogeno nelle tratte che non possano essere elettrificate. Non basta acquistare nuove unità: bisogna garantire che possano rispettare i diagrammi di servizio per anni, con manutenzione, ricambi, personale formato ed energia disponibile.

Una regola pratica: quanto più traffico ha una linea, tanto più acquista senso l’elettrificazione continua; quanto più discontinue sono le tratte senza catenaria e quanto più vicine si trovano alla rete elettrificata, tanto più interessante diventa la batteria; quanto più lunga e isolata è la rete non elettrificata, tanto più argomenti può avere l’idrogeno, purché la fornitura sia risolta. Il diesel o il duale resta per la transizione, gli usi speciali o i casi in cui non esiste ancora un’alternativa matura per il servizio concreto.

• Variabili decisive: frequenza, lunghezza senza catenaria, pendenze, clima, massa del treno, tempi di sosta, energia disponibile, base di manutenzione e vita utile contrattuale.
• Segnale d’allarme: scegliere una tecnologia per moda senza uno studio di esercizio linea per linea.
• Buona pratica: separare prove, ordini fermi, entrata in servizio e prestazioni reali prima di generalizzare le conclusioni.

Casi europei e sicurezza: cosa è provato e cosa resta in valutazione

In Europa esistono già progetti commerciali e pilota, ma non tutti significano la stessa cosa. Il Baden-Württemberg ha ordinato 20 Siemens Mireo Plus B per Ortenau con autonomia dichiarata di circa 80 km a batteria. Lo Schleswig-Holstein ha ordinato 55 Stadler FLIRT Akku e accompagna la flotta con infrastruttura specifica di ricarica. Alstom offre BEMU con fino a 120 km dichiarati e il Coradia iLint a idrogeno con fino a 1.000 km nella sua applicazione di prodotto.

Il caso di Bremervörde mostra un’infrastruttura ferroviaria a idrogeno documentata: Linde ha inaugurato il 24 agosto 2022 un impianto progettato per rifornire 14 treni passeggeri a idrogeno, con capacità totale approssimativa di 1.600 kg al giorno. Al contrario, traguardi come i 1.175 km dell’iLint senza rifornimento devono essere citati come prove o dimostrazioni di autonomia, non come esercizio normale generalizzato.

La sicurezza ferroviaria non si improvvisa. Batterie, serbatoi di idrogeno, celle a combustibile, sistemi di ricarica e rifornimento richiedono omologazione, manutenzione specifica e formazione del personale. Per l’utente, l’importante non è conoscere le procedure tecniche, ma sapere che questi treni devono integrarsi nel quadro di interoperabilità e sicurezza ferroviaria prima di prestare servizio.

La conclusione è poco spettacolare, ma utile: non esiste un “treno senza catenaria” vincente per tutto. Ci sono linee in cui un’isola di catenaria e le batterie risolvono il problema con eleganza; altre in cui l’idrogeno evita di elettrificare molti chilometri; e casi in cui il diesel duale o ibrido copre una transizione. La tecnologia migliore è quella che si adatta alla rete, non quella che promette di più in una scheda tecnica.

• Disponibile: ordini, riferimenti e infrastruttura documentata come FLIRT Akku, Mireo Plus B, Coradia Continental BEMU o Coradia iLint in reti concrete.
• In valutazione: dimostrazioni di autonomia che da sole non equivalgono ancora a un dispiegamento massiccio.
• Criterio finale: verificare se esistono infrastruttura, energia, omologazione, manutenzione e finanziamento per tutta la vita del servizio.