Infrastrutture extraurbane per E-Bus

Come orientarsi nella scelta del sistema di ricarica per e-bus su percorsi a lunga distanza? Quali le alternative e quali i punti di forza e le criticità? Ma soprattutto, quali criteri di valutazione seguire per orientare le scelte di pianificazione?

All’interno dei contesti urbani gli e-bus possono ormai essere considerati una tecnologia consolidata. Tuttavia, la progettazione di servizi di trasporto pubblico con autobus elettrici destinati alle aree extraurbane presenta ancora oggi importanti sfide dovute alla lunghezza delle distanze coperte dal servizio e alla bassa densità delle fermate.

La valutazione dei criteri relativi alla pianificazione di un’infrastruttura elettrica extraurbana può essere riassunta in tre macro-tematiche:
– Accessibilità: ovvero la capienza di ogni veicolo, che è direttamente correlata al volume occupato dai diversi tipi di batterie;
– Flessibilità: ostacoli temporanei (cantieri o eventi di altro genere) che potrebbero imporre significativi cambiamenti di percorso, ma anche restrizioni infrastrutturali lungo il tragitto che potrebbero rendere difficile l’inserimento di punti di ricarica;
– Costo: sono evidenti le differenze di costo tra un’infrastruttura elettrica in area urbana e quella in un’area extraurbana. È molto difficile valutare in modo oggettivo l’impatto delle scelte progettuali sul costo complessivo dell’infrastruttura, perché tutto dipende dalle caratteristiche peculiari di ogni progetto.

Proprio in relazione alla complessa questione dei costi, un recente studio condotto da McKinsey evidenzia come la valutazione economica per questo tipo di tecnologia sia correlata al tipo di servizio e al suo modello di esercizio in termini di densità di fermate, relative distanze e ubicazione del deposito degli autobus e delle aree di stoccaggio; ma è anche correlata al tipo di traffico in termini di livelli e frequenza dei fenomeni di congestione.  L’analisi condotta da McKinsey – che ha valutato il costo di un percorso a breve distanza e di uno a media distanza – ha mostrato come per i percorsi brevi è più conveniente la ricarica degli e-bus presso il deposito, mentre per i percorsi più lunghi l’equilibrio si ribalta verso un sistema di ricarica all’occorrenza. Anche un maggiore utilizzo dei caricatori può far scendere i costi: un percorso sul quale sono programmati diversi e-bus ha come conseguenza un abbassamento del costo di ricarica per ogni singolo veicolo.

Valutazione dei costi per un percorso a breve distanza e uno a media distanza (McKinsey)

Come detto, esistono diversi sistemi di ricarica per e-bus: flash, deposito, all’occorrenza e ricarica wireless.
La ricarica flash offre una ricarica ad alta potenza attraverso il pantografo. Questo tipo di ricarica consuma molta elettricità e potrebbe prevedere una manutenzione impegnativa. Il vantaggio principale di questo sistema sta nei costi contenuti e nel fatto che può essere facilmente integrato. La ricarica presso il deposito, o ricarica notturna, è probabilmente il sistema più conosciuto e offre una ricarica lenta e molto efficace, che viene effettuata nelle ore notturne dove il costo dell’elettricità è inferiore. La ricarica all’occorrenza è ad alta potenza e si presta per essere combinata con la ricarica presso il deposito. La convenienza sta nella possibilità di essere utilizzata da più veicoli o linee di autobus. La ricarica wireless, infine, consiste in una ricarica a induzione tramite piastre. Al momento, si tratta di un’opzione poco utilizzata in Italia poiché prevede costi elevati, soprattutto in relazione alle attività di manutenzione.

La ricarica fisica degli e-bus avviene attraverso tre infrastrutture differenti: plug-in, pantografo e induzione. La scelta dell’opzione migliore dipende in gran parte dal tipo di strategia di ricarica utilizzata. Volendo prendere in considerazione la ricarica a pantografo, solitamente si percorrono due opzioni: pantografo up e pantografo down. Esistono, infatti, e-bus adatti ad una sola soluzione ed e-bus che possono adottare entrambe le tecnologie sfruttando i vantaggi di entrambi i sistemi, i quali possono e potranno potenzialmente coesistere.
Provando, quindi, a confrontare diversi sistemi di ricarica, si potrebbe affermare che la soluzione con ricarica in deposito prevede alti costi di batteria a fronte di un minor costo delle infrastrutture; al contrario, la soluzione con ricarica “mista” ha batterie meno costose e meno voluminose, ma un costo maggiore di costruzione e manutenzione delle stazioni di ricarica.

Criteri che influenzano la scelta del sistema di ricarica

Le dimensioni delle batterie aprono sfide facilmente intuibili. La capienza degli e-bus è uno dei principali fattori che contribuiscono alle sue prestazioni, che sono chiaramente correlate anche con l’autonomia delle batterie e la frequenza di servizio. È, quindi, evidente come ogni scelta ne influenza potenzialmente altre. Partendo dal presupposto che il numero di posti su un e-bus è determinato dalle dimensioni del pacco batterie, se quest’ultimo è compatto, allora si hanno più posti disponibili e meno autonomia, se invece è di dimensioni maggiori, si hanno migliori prestazioni ma meno posti disponibili. Le dimensioni del pacco batteria determinano a loro volta la lunghezza del percorso, poiché è possibile che la capacità di determinate batterie non sia sufficiente per percorsi a lunga distanza o con forti pendenze che determinano un consumo maggiore. Un altro caso da prendere in considerazione sono i tragitti lungo le tratte autostradali, dove tutti i passeggeri per legge devono avere un posto a sedere.

Questo è un esempio di sfida affrontata durante la pianificazione trasportistica del BRT (Bus Rapid Transit) Bologna e dell’effetto generato dalla soluzione adottata. Nelle fasi iniziali, lo studio trasportistico è stato sviluppato prendendo in considerazione la ricarica in deposito. Calcolando la percentuale di carica residua a fine corsa, è stata evidenziata la necessità di aggiungere un altro sistema di ricarica nelle fermate. In questo caso, la scelta che si rivelata essere più adatta al contesto è stata quella della ricarica “Opportunity”, sistema di ricarica combinabile con quello a deposito. Inoltre, è stata incrementata la disponibilità di ciascun mezzo e conseguentemente ridotto il fabbisogno dei mezzi.

Andamento della carica batteria – Linea AV

Per rispondere adeguatamente alla domanda di trasporto, è certamente necessario ponderare attentamente la scelta del veicolo elettrico – valutandone le caratteristiche tecniche, il numero di posti a sedere e il pacco batterie – e  progettare accuratamente il percorso prendendo in considerazione sin da principio gli eventuali ostacoli, ma soprattutto occorre visualizzare in anticipo, accogliere e saper interpretare le sfide e le opportunità che la pianificazione del trasporto pubblico di lunga distanza con veicoli elettrici pone oggi davanti agli occhi dei progettisti.