Cos'è una strada elettrica?
Una strada elettrica, eroad, eHighway o sistema stradale elettrico (ERS) è un sistema che consente il trasferimento di potenza tra un veicolo e la strada su cui sta viaggiando. Le strade elettriche vengono classificate in tre categorie in base a come avviene la ricarica:
- Ricarica conduttiva aerea: in questo tipo di ricarica la potenza viene trasferita continuamente dalle linee aeree al veicolo tramite un pantografo. La ricarica conduttiva aerea è più adatta per camion e autobus abbastanza alti da raggiungere le linee elettriche. Funziona anche meglio con i veicoli che viaggiano su un percorso prestabilito in modo che possano rimanere continuamente collegati alle linee elettriche.
- Trasferimento di potenza conduttivo dalla strada: è simile alla tecnologia conduttiva aerea, tranne per il fatto che invece di un pantografo, la potenza viene trasferita al veicolo attraverso binari incorporati o sopra il manto stradale. La tecnologia include un braccio meccanico a bordo che si collega all'alimentatore.
- Trasferimento di potenza induttivo dalla strada: qui il trasferimento di potenza avviene tra bobine incorporate nella strada e bobine nel veicolo senza fili. La potenza della rete viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza per creare un campo magnetico che viene poi raccolto dalle bobine sotto il veicolo per produrre tensione.
Quando un'auto o un camion viaggia su una strada dotata di una di queste tecnologie, l'energia andrà direttamente al sistema di propulsione o verrà utilizzata per caricare le batterie di bordo. Ma una volta che il veicolo si trova su una strada normale, passerà a un motore elettrico o ibrido oppure a un motore a combustione.
L'uso delle strade elettriche è oggi piuttosto limitato, anche se sono in corso alcuni progetti pilota in collaborazione con case automobilistiche, istituti di ricerca, governi e aziende energetiche. Uno di questi progetti è in esecuzione a Lund, Svezia mentre in Italia il governo prevede di installare una eHighway di 6 chilometri nel nord del paese. In California un progetto dimostrativo si sta svolgendo vicino ai porti di Los Angeles e Long Beach.
Strade elettriche: valutare i pro e i contro
Le strade elettriche sono utili in quanto forniscono un'alternativa più ecologica al motore a combustione, in particolare se l'energia utilizzata proviene da una fonte rinnovabile come l'eolico o il solare. Nel caso della ricarica conduttiva, anche le strade elettriche sono abbastanza efficienti. L'azienda Elways AB, ad esempio, ha riportato un'efficienza dell'85-95% per una soluzione conduttiva segmentata per auto e camion che è ora in fase di test come parte del progetto eRoadArlanda.
Ma qui si può dire che tutti i vantaggi dei sistemi stradali elettrici finiscono. Sebbene quasi tutte le alternative al diesel siano lontane dall'essere convenzionali, molte sono andate molto oltre l'ERS. Oggi non ci sono molti dati reali a supporto della sua affidabilità e, ad eccezione del pantografo (che ha 100 anni), tutti gli altri tipi di ricarica sono tecnologie nuove e acerbe.
Anche le autostrade elettriche sono costose: l'installazione dell'infrastruttura di ricarica, infatti, comporta investimenti significativi per la sistemazione delle strade, l'installazione delle linee elettriche e anche per la loro manutenzione. Potrebbero essere anche causa di lunghe interruzioni del flusso di traffico esistente man mano che l'infrastruttura viene aggiornata. Uno studio stima che l'installazione di un sistema induttivo dinamico richiederebbe 3 settimane per 100 metri, mentre un sistema aereo conduttivo potrebbe impiegare 1 mese per l'installazione di 10 chilometri. Le interruzioni potrebbero essere ridotte al minimo se la costruzione dell'ERS coincidesse con i lavori di manutenzione pianificati, ma ciò limiterebbe davvero la velocità di implementazione della tecnologia.
La complessità dell'ERS implica anche che numerose parti, tra cui governi, comuni, fornitori di energia e compagnie di trasporto, dovrebbero lavorare insieme. Richiederebbe anche una certa cooperazione transfrontaliera in luoghi come l'UE, dove i veicoli che viaggiano attraverso la regione dovrebbero essere adattati con la stessa tecnologia per poter utilizzare le strade. Sono in fase di sviluppo standard per la ricarica in modo che qualsiasi tipo di veicolo possa utilizzare le strade elettriche.
I veicoli elettrici potrebbero essere di aiuto?
Uno degli argomenti principali riguardanti le strade elettriche è il ruolo che potrebbero svolgere nel ridurre l'ansia relativa all'autonomia che deriva dalla guida di un veicolo elettrico. L'idea è che i veicoli elettrici potrebbero percorrere distanze maggiori e utilizzare batterie più compatte se le strade elettriche venissero utilizzate per trasferire energia direttamente alla propulsione del veicolo o per caricare la batteria di bordo. Sembra una soluzione pratica, ma si sgretola rapidamente a un esame più attento.
La prima sfida è l'interoperabilità, il che significa che un sistema stradale elettrico dovrebbe essere in grado di fornire energia a qualsiasi tipo di veicolo. Oggi non esistono standard e architetture di sistema per il trasferimento di energia dalla rete all'ERS a più veicoli. La seconda sfida deriva dai miglioramenti nella gamma di batterie per i veicoli elettrici che potrebbero rapidamente rendere superflua la ricarica dell'ERS. È bene considerare che oggi un veicolo elettrico completamente carico è in grado di percorrere 300 chilometri, circa il 40% di tutto il lavoro di trasporto nell'UE. Questi numeri dovrebbero migliorare nel prossimo futuro attraverso l'ottimizzazione delle batterie agli ioni di litio, la scoperta di nuovi materiali per le celle, sistemi di gestione della batteria e tecnologie di raffreddamento migliori. Grandi speranze sono riposte anche nelle batterie a stato solido che potrebbero aumentare l'autonomia fino a 1.600 chilometri con una sola carica.
La terza sfida sono i sistemi di ricarica statici o plug-in, che è l'unico sistema con standard globali stabiliti e tecnologia comprovata. Le stazioni di ricarica plug-in stanno crescendo rapidamente di numero: nel 2019 si contavano oltre 170.000 stazioni di ricarica in Europa e più di 68.000 negli Stati Uniti. Sebbene la maggior parte di questa infrastruttura sia concepita per le auto, è importante notare che gli erogatori di energia utilizzano la tecnologia del sistema di ricarica combinato (CSS), che può essere utilizzata sia per auto che per camion. Un consorzio di produttori di camion è già al lavoro per aumentare la capacità di ricarica CSS da uno a tre megawatt in modo che l'infrastruttura esistente possa supportare i veicoli commerciali. I governi di tutto il mondo stanno inoltre definendo piani per espandere le reti e standardizzare la tecnologia di ricarica CSS. Non vi sono direttive chiare da parte dei governi in tema di ERS.
Ultimo, ma non meno importante, l'uso delle strade per caricare i veicoli elettrici sembra piuttosto improbabile dato l'aumento di alternative come le celle a combustibile a idrogeno. Si è parlato molto dell'idrogeno, in particolare nell'area del trasporto impegnativo e a lungo raggio, dove può essere utilizzato come amplificatore di autonomia per i veicoli elettrici. L'idrogeno presenta una serie di vantaggi come un processo di rifornimento breve e facile e un'elevata densità di energia. Con soli 80 kg di idrogeno un camion è in grado di percorrere fino a 800 chilometri. Questo sarebbe sufficiente per la maggior parte degli incarichi a lungo raggio e, con un'infrastruttura di rifornimento di idrogeno adeguata, non sarebbe necessario caricare il veicolo durante la marcia.
Alcuni potenziali casi d'uso
Tutto questo significa che nel futuro dei trasporti le strade elettriche non sono contemplate? Non del tutto. Potrebbe esserci un valido motivo per l'ERS per percorsi specifici o sistemi chiusi in aree ristrette dove l'elettrificazione delle strade e l'utilizzo di camion sarebbero una buona alternativa. Potrebbero anche essere una soluzione adatta per camion autonomi che eseguono operazioni di trasporto da hub a hub.
Uno sguardo più da vicino ai combustibili alternativi
Date tutte le sfide dell'ERS, credo che l'industria dovrebbe esaminare opzioni più fattibili come l'elettromobilità, l'idrogeno, il bio-LNG e alcuni biocarburanti come l'HVO per decarbonizzare i trasporti. Per aiutare gli operatori del trasporto a farsi un'idea più chiara sui combustibili alternativi, ho creato una guida che esamina i pro e i contro di ciascuna fonte di carburante. La guida include anche una lista di controllo con tutti gli aspetti a cui i proprietari di mezzi di trasporto dovrebbero pensare prima di investire in un veicolo con una catena cinematica alternativa.
