null

magazine_ Article

1

Dati e scenari per autobus a zero emissioni

Una serie di studi ha indagato la possibilità di eliminare i combustibili fossili dal trasporto pubblico, includendo anche un monitoraggio puntuale

Ivo Corrà
© | Ivo Corrà
by Giovanni Blandino

È possibile trasformare un’intera flotta di autobus pubblici utilizzando unicamente veicoli a zero emissioni? All’interno di diversi progetti europei, un team di Eurac Research – in collaborazione con le aziende di trasporto e altri attori del territorio – ha elaborato un modello di simulazione e ha raccolto dati reali per capire la fattibilità di questo tipo di scelte.

Attualmente il trasporto pubblico su gomma nelle Alpi è costituito da veicoli alimentati principalmente a diesel, a metano o ibridi. Una piccola percentuale è invece costituita da veicoli cosiddetti “a zero emissioni”, ovvero elettrici o a idrogeno.

Gli studi di fattibilità messi a punto in Eurac Research valutano i parametri utili a trasformare l’intero trasporto pubblico su gomma rendendolo emission-free. Le domande a cui risponde il modello sono molto puntuali: di quanta energia avrebbero bisogno questi autobus per circolare? Quali tecnologie conviene utilizzare, quali modelli e quanto grandi dovrebbero essere le batterie in caso di veicoli elettrici? E ancora: dove è necessario posizionare le infrastrutture di ricarica e che specifiche tecniche devono avere queste infrastrutture? Infine: qual è l’impatto di questi veicoli considerando il loro ciclo di vita complessivo?

Nel caso studio dell’Alto Adige sono stati coinvolti diversi attori del territorio come: STA – Strutture Trasporto Alto Adige SpA, SASA SpA, Neogy e IIT Bolzano H2 South Tyrol.

“L'obiettivo di questa serie di studi è quello di fornire agli attori coinvolti nella transizione dati reali, analisi specifiche per il loro parco veicoli e informazioni di approfondimento sul ciclo di vita. Tutte informazioni che consentono di prendere decisioni più consapevoli”

Wolfram Sparber, direttore dell’Istituto per le energie rinnovabili

Le simulazioni e l’importanza di partire dai fatti: il monitoraggio dei consumi reali

La domanda che oggi si pongono molte amministrazioni e aziende di trasporto pubblico è questa: è davvero possibile realizzare una transizione verso le emissioni zero? E con quali impatti economici ed ecologici?

“Per poter dare una risposta a questa domanda da un lato bisogna conoscere le tecnologie, dall’altro bisogna realizzare studi molto precisi sulla flotta e sul caso specifico: ad esempio bisogna valutare il tipo di utilizzo, la conformazione del territorio, il dislivello percorso (elemento molto importante nell’arco alpino) e le condizioni climatiche,” spiega Wolfram Sparber, direttore dell’Istituto per le energie rinnovabili di Eurac Research. “Se nella letteratura scientifica negli ultimi anni sono stati fatti molti lavori di simulazione, i dati reali su flotte in utilizzo sono invece molto scarsi”.

Esperti ed esperte di Eurac Research hanno quindi sviluppato un modello che tiene conto di tutti i parametri, ma hanno anche raccolto dati di monitoraggio reali sui veicoli a zero emissioni già in utilizzo da alcuni anni in Alto Adige. Lo studio ha potuto contare su una particolarità del trasporto pubblico di Bolzano: qui sono utilizzati autobus a zero emissioni che usano due tecnologie diverse, idrogeno ed elettrico. “Solitamente i pochi dati di monitoraggio disponibili sono molto frammentati. In Alto Adige abbiamo la fortuna che le diverse tecnologie coinvolte sono utilizzate tutte nello stesso contesto, questa unicità è un altro elemento che rende molto interessanti i dati pubblicati”.

I risultati del monitoraggio degli autobus a zero emissioni a Bolzano

Il team di ricerca in collaborazione con SASA S.p.A./AG – la società concessionaria per il trasporto pubblico su strada nelle linee urbane, extraurbane e suburbane delle città di Bolzano – ha quindi collezionato dati da 21 autobus che non usano combustibili fossili: 5 autobus elettrici e 16 autobus a idrogeno. I dati sono stati raccolti tra il gennaio 2021 e l’aprile 2022, un periodo in cui la flotta ha percorso circa 537.500 km (il 56% dei quali percorsi dagli autobus a idrogeno) nei comuni di Bolzano e Laives. I dati sono stati analizzati successivamente e confrontati con analisi e benchmark internazionali.

“La transizione verso un trasporto pubblico a zero emissioni non riguarda solo i veicoli: è un cambio di sistema. Mezzi e infrastrutture vanno pensati insieme”

Wolfram Sparber, direttore dell’Istituto per le energie rinnovabili

“Dallo studio emerge come entrambe le tecnologie possono essere utilizzate – senza problemi e giornalmente – per il trasporto pubblico: entrambe sono funzionanti, sono più efficienti degli autobus a combustibili fossili e producono zero emissioni in loco” commenta Aaron Estrada, uno dei ricercatori del team “Questo aspetto è fondamentale per quanto riguarda le politiche che intendono migliorare la qualità dell’aria a livello locale.”

© SASA

Lo studio ha mostrato anche dei vantaggi distintivi di idrogeno e elettrico. Da una parte, l’alta efficienza dei bus elettrici permette un consumo ridotto di energia rispetto agli autobus a idrogeno a parità di chilometri percorsi. Dall’altro lato, gli autobus a idrogeno hanno mostrato una minore dipendenza dalle condizioni climatiche in cui sono utilizzati: in inverno i consumi degli autobus elettrici aumentano di più perché parte dell’energia è utilizzata per il riscaldamento.

“Ma la transizione verso un trasporto pubblico a zero emissioni non riguarda solo i veicoli: è un cambio di sistema,” avverte Wolfram Sparber. “Non si tratta solo del mezzo, ma anche dell’infrastruttura che va realizzata. Le due cose vanno pensate insieme, in caso contrario il rischio è di spendere tanto e di ritrovarsi con una soluzione poco ottimale”. Per questo il team di ricerca ha tenuto conto di molti altri fattori: come i luoghi dove posizionare l’infrastruttura di ricarica e quale tipo di infrastruttura utilizzare.

E la produzione delle batterie?

In un altro studio il team di ricerca ha allargato lo sguardo. Se si analizza l’utilizzo quotidiano gli autobus a zero emissioni si sono rivelati più efficienti di quelli alimentati a diesel, ma cambia qualcosa se si va ad osservare l’intero ciclo di vita di queste tecnologie?

Riformulando la domanda: quanto pesa la fase di produzione e smaltimento degli autobus elettrici e a idrogeno in termini energetici e di emissioni? “Abbiamo visto come nel caso degli autobus, la fase di utilizzo giornaliero rimane quella che ha i consumi energetici più alti e quindi quella su cui ci si dovrebbe concentrare” commenta Gianluca Grazieschi, ricercatore dell’Istituto per le energie rinnovabili. L’insieme delle altre fasi – in cui ad esempio è compresa la produzione delle batterie e il loro smaltimento – rappresentano un piccola percentuale, molto al di sotto del 10%, rispetto ai consumi energetici e alle emissioni complessive.

“In definitiva è sicuramente importante considerare tutto il ciclo di vita della tecnologia, ma sicuramente la parte più rilevante rimane capire quale energia utilizza il mezzo di trasporto e quanto è efficiente nel suo utilizzo quotidiano,” conclude il ricercatore.

Cosa ne pensa chi guida i bus?

Oltre all’analisi quantitativa – che ha riguardato efficienza, consumi e costi per chilometro – è stato eseguito anche uno studio sulla soddisfazione degli autisti e delle autiste.

“Spesso gli aspetti sociali e umani non vengono considerati quando si tratta di adottare tecnologie innovative, sono invece decisamente importanti per un’efficace trasformazione”

Jessica Balest, sociologa dell’Istituto per le energie rinnovabili

“L’autista cambia infatti spesso il tipo di mezzo utilizzato e la sua percezione e livello di confort nel guidare bus a zero impatto va tenuta in conto,” commenta la sociologa Jessica Balest che ha contribuito allo studio. “Spesso gli aspetti sociali e umani non vengono considerati quando si tratta di adottare tecnologie innovative, invece l'accettazione da parte dello staff di fronte alle trasformazioni del settore dei trasporti verso sistemi più sostenibili è una delle importanti variabili da tenere in conto”.

La percezione e il livello di soddisfazione di autiste e autisti è risultato positivo e lo stress sembra essere ridotto, anche per la diminuzione del rumore e di vibrazioni. È stata evidenziata anche la convinzione che l’uso di bus a idrogeno ed elettrici nel settore del trasporto pubblico a Bolzano sia qualcosa di innovativo e in qualche modo pionieristico.

Un trasporto pubblico al 100% a zero emissioni?

“L'obiettivo di questa serie di studi è quello di fornire a tutti gli attori coinvolti nella transizione verso le tecnologie a zero emissioni dati reali, analisi specifiche per il loro parco veicoli e informazioni di approfondimento sul ciclo di vita delle tecnologie. Tutte informazioni che consentono di prendere decisioni più consapevoli”, spiega Wolfram Sparber. L'elettrificazione del settore dei trasporti è uno dei principali motori della decarbonizzazione dei sistemi energetici e di mobilità e rappresenta un modo per usare fonti rinnovabili locali. In questa ottica, anche le flotte di autobus pubblici possono contribuire a una rapida riduzione delle emissioni di CO2.

© Adobe Stock | Eugene Sergeev

Ma il trasporto pubblico che può essere trasformato non è necessariamente solo quello su gomma. Ricercatrici e ricercatori di Eurac Research hanno studiato ad esempio anche il trasporto pubblico su acqua in Scandinavia dove – in alcuni contesti – sono utilizzati traghetti elettrici. Questo tipo di mezzi potrebbero essere adoperati con efficacia anche nell’arco alpino. “Nell’ambito della mobilità elettrica su acqua c’è meno esperienza e meno scelta di modelli, ma le nostre simulazioni dicono che è una scelta decisamente applicabile anche ai laghi italiani. Queste tecnologie offrirebbero una navigazione a zero emissioni e decisamente più silenziosa e confortevole dell’attuale,” commenta Matteo Prina, ricercatore dell’Istituto per le energie rinnovabili.

Infine i modelli messi a punto da Eurac Research possono essere applicati anche nella valutazione del trasporto pubblico in altri territori e città, come è stato fatto ad esempio per il trasporto su gomma della provincia del Verbano Cusio Ossola. Ma anche in contesti che possono apparire completamente differenti. Un esempio in Alto Adige è la raccolta del latte che si muove su logiche in qualche modo simili a quelle del trasporto pubblico: percorsi prestabiliti, sempre tendenzialmente uguali e quotidiani. Allo stesso modo funzionano molti altri sistemi di trasporto: quello dei fornitori, di panettieri e di altre attività produttive medio-grandi.

Anche queste mobilità potrebbero essere ripensate in modo da utilizzare veicoli a zero emissioni?

icontechnical documentation

Per approfondire: i paper scientifici

Gli studi e i modelli di Eurac Research sono stati pubblicati su diverse riviste scientifiche.

• Aaron Estrada Poggio, Jessica Balest, Alyona Zubaryeva, Wolfram Sparber, “Monitored data and social perceptions analysis of battery electric and hydrogen fuelled buses in urban and suburban areas”, Journal of Energy Storage, Vol 72, 2023. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108411.

• Gianluca Grazieschi, Alyona Zubaryeva, Wolfram Sparber, “Energy and greenhouse gases life cycle assessment of electric and hydrogen buses: A real-world case study in Bolzano Italy,” Energy Reports, Vol. 9, 2023. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.05.234.

• Wolfram Sparber , Andrea Grotto, Pietro Zambelli, Roberto Vaccaro, and Alyona Zubaryeva. "Evaluation of Different Scenarios to Switch the Whole Regional Bus Fleet of an Italian Alpine Region to Zero-Emission Buses" World Electric Vehicle Journal 14, no. 4: 91, 2023. https://doi.org/10.3390/wevj14040091

• D’Alonzo, Valentina, Pietro Zambelli, Samuele Zilio, Alyona Zubaryeva, Andrea Grotto, and Wolfram Sparber. "Regional Infrastructure Planning Support Methodology for Public and Private Electrified Transport: A Mountain Case Study" Applied Sciences 13, no. 12: 7181, 2023. https://doi.org/10.3390/app13127181

• Prina, Matteo Giacomo, Alyona Zubaryeva, Giuseppe Rotondo, Andrea Grotto, and Wolfram Sparber.. "Optimal Fleet Transition Modeling for Sustainable Inland Waterways Transport" Applied Sciences 13, no. 17: 9524, 2023. https://doi.org/10.3390/app13179524

Related People

Wolfram Sparber

Rubén Estrada Poggio

Jessica Balest

Alyona Zubaryeva

Gianluca Grazieschi

Matteo Prina

Tags

Istituti & Center


Related Content

Topic

Smart Cities

Bus senza conducente in valle?
article

Bus senza conducente in valle?

Veicoli pubblici a guida autonoma potrebbero migliorare la mobilità nelle aree rurali. Una ricerca di base studia come.

news

Meno traffico, più flessibilità

Light and shadow of climate change adaptation and mitigation strategies: South Tyrol
ScienceBlogs
eureka

Light and shadow of climate change adaptation and mitigation strategies: South Tyrol

Giada GiacominiGiada Giacomini

Related Research Projects

1 - 10
Project

EVA

EU Era-Net EVA - Ottimizzazione delle infrastrutture regionali per il passaggio a veicoli elettrici, ...

Duration: - Funding:
Societal Challenge (Horizon 2020 /EU funding /Project)