The Bold and the Biocarburanti: promuovere l'adozione di carburanti alternativi sulla strada verso lo zero netto
Immagina un futuro in cui le locomotive merci si riforniscano in California con diesel rinnovabile R100, completino a North Platte, NE, con biodiesel B20, funzionino su B13 a Chicago, IL, poi diesel tradizionale a Baton Rouge, LA, prima di dirigersi verso Alberta, Canada, per essere collegate a una gara d'appalto e alimentate da un motore a combustione interna a idrogeno (H2 ICE).
Questo futuro «patchwork fuel», caratterizzato da incentivi locali, potrebbe avvenire prima di quanto chiunque avrebbe potuto prevedere, poiché i piani di riduzione delle emissioni a breve termine, la crescente disponibilità commerciale e fattibilità dei biocarburanti, l'innovazione continua, la collaborazione industriale e gli impegni a zero emissioni nette convergono sulla sostenibilità ambientale.
Un approccio graduale alla sostenibilità
Il fatto che il percorso di una ferrovia possa essere alimentato con diversi tipi di carburante in base alla geografia riflette una serie distinta di obiettivi di riduzione delle emissioni a breve e lungo termine e un ecosistema sano per lo sviluppo e la sperimentazione di combustibili alternativi.
Ma prima di tutto. Le principali ferrovie del Nord America stanno prendendo molto sul serio la sostenibilità ambientale e si sono impegnate ciascuna a ridurre le emissioni del 30-40% entro il 2030. Questi obiettivi sono sostenuti da una promessa ancora più grande: raggiungere emissioni nette pari a zero entro il 2050.
Entrando nel 2024, restano sei anni per raggiungere gli impegni per il 2030 e solo 26 per raggiungere lo zero netto. Fortunatamente, Wabtec e la sua rete di clienti/partner di vettori di Classe I e fornitori di carburanti alternativi sono partiti rapidamente.
Tre leve: strategie per raggiungere gli obiettivi di riduzione a breve e lungo termine
Wabtec vede tre «leve» di innovazione che può utilizzare per supportare i clienti nel loro percorso verso la sostenibilità: risparmio di carburante, riduzione delle emissioni di carbonio e tecnologie a zero emissioni nette, ognuna con il suo tempo e il suo posto nella transizione.
- Soluzioni per la riduzione del carburante: per ogni gallone di carburante risparmiato, si evitano 22 libbre di emissioni di CO2 e si riducono significativamente i costi del carburante. Ma è difficile ridurre ulteriormente l'efficienza del carburante. La principale tecnologia di risparmio di carburante di Wabtec, FDL Advantage (FDLA), ha già fornito ai vettori un aumento dell'efficienza del carburante del 5%. Sebbene Wabtec continui a investire in miglioramenti del risparmio di carburante sulle sue locomotive della serie Evolution, a un certo punto sarà difficile spremere più carburante dai motori delle locomotive già estremamente efficienti.
- Soluzioni per la riduzione delle emissioni di carbonio — Proprio come il gas naturale è visto come un «carburante ponte» nella transizione complessiva dell'economia verso l'energia rinnovabile al 100%, i biocarburanti sono i settori in cui l'industria ferroviaria sta facendo le sue maggiori scommesse per rispettare gli impegni sulle emissioni del 2030 e fungere da ponte verso le riduzioni future. Wabtec ha già testato e approvato B5 (5% biodiesel) e R30 (30% diesel rinnovabile) in tutti i suoi motori per locomotive, con B11 e R50 in attesa di approvazione entro la fine del 2023. Spinti dalla domanda dei vettori, si prevede che il B20 e l'R100 saranno pronti per l'uso commerciale nel terzo trimestre del 2024. Frutto di una collaborazione rivoluzionaria tra Wabtec e i suoi clienti (vedi di seguito), la disponibilità di biodiesel e diesel rinnovabile e i relativi aggiornamenti dei motori per soddisfarli, consentiranno ai vettori di «mescolare e abbinare» i tipi di carburante da regione a regione, riducendo radicalmente le emissioni da pozzo a ruota fino al 60%!
- Soluzioni nette zero — Proprio come l'efficienza dei carburanti può portare il settore verso lo zero netto solo fino a un certo punto, così anche con i biocarburanti, a causa della loro minore, ma non zero, intensità di carbonio. Attualmente si ritiene che le soluzioni per far funzionare locomotive merci a emissioni zero siano l'idrogeno e le batterie elettriche. E sebbene le batterie siano una tecnologia pulita molto diffusa, attualmente offrono solo il 10% circa dell'autonomia (misurata in MWh) dei motori diesel odierni. Questa situazione, ovviamente, potrebbe cambiare entro il 2050 sulla base di potenziali innovazioni nel campo delle batterie, come la tecnologia a stato solido, ma l'attenzione dell'industria e del governo è rivolta al potenziale dell'idrogeno, sia come combustibile per un H2 ICE (che integra i motori compatibili con i biocarburanti) sia come cella a combustibile autonoma.
Realizzarlo: test sul campo
Il motore di innovazione di Wabtec sta funzionando a tutto gas per esplorare, testare e rendere operativo l'uso di carburanti alternativi. E mentre lo sviluppo di kit per salvaguardare i motori esistenti per l'uso di biocarburanti rappresenta una di queste innovazioni, il vero balzo in avanti è dato da una stretta e unica collaborazione tra i vettori e Wabtec e dall'apertura alla condivisione dei risultati tra loro.
«Molto serve a garantire che i biocarburanti siano un carburante sicuro, affidabile, durevole ed efficace per le locomotive e i nostri clienti si affidano a noi per svolgere questo lavoro investigativo per loro conto», ha dichiarato Chris Miller, Senior Director, Services Product Management, di Wabtec. «Parte di questo fondamentale lavoro iniziale viene svolto dietro le quinte di Wabtec, ma gran parte viene svolto in numerosi test sul campo direttamente con i nostri clienti.
I test sul campo sono fondamentali per determinare le prestazioni dei biocarburanti in ambienti operativi reali e influire sui componenti delle locomotive. Il biodiesel causerà perdite o corrosione dal motore? Cosa succederà alle prestazioni del motore ad alta quota, a temperature ambiente elevate o in condizioni climatiche sotto lo zero? Gli intervalli di manutenzione cambieranno?
Queste sono alcune domande a cui viene data risposta nei numerosi test sul campo condotti da Wabtec con il settore.
In effetti, quando si chiede a Chris Miller dove Wabtec sta innovando maggiormente nei biocarburanti, non indica «prodotto», indica un «approccio» unico nel settore.
«La principale innovazione è il modo in cui Wabtec collabora con i suoi clienti, partner e fornitori di carburante per imparare e crescere insieme», afferma Miller.
Questo approccio è personificato dai suddetti test sul campo e da una pionieristica conferenza tecnica lanciata da Miller nel 2022, The Alternative Energy Conference. Questo evento tecnico riunisce clienti di tutto il mondo, i principali fornitori di carburanti alternativi ed esperti di Wabtec. Giunto alla sua seconda edizione, l'incontro offre un luogo sicuro in cui condividere informazioni, compresi i risultati dei test sul campo, e imparare gli uni dagli altri per promuovere i progressi della decarbonizzazione nel settore.
«I nostri corrieri partner meritano la maggior parte del merito», afferma Miller. «Si sono resi conto che il problema del cambiamento climatico e del raggiungimento della decarbonizzazione possono essere risolti al meglio, e forse solo attraverso la collaborazione. Sono incredibilmente orgoglioso dello sforzo che stiamo facendo insieme al servizio di un pianeta e di un'industria ferroviaria migliori».
Il futuro dell'idrogeno
Quindi, mentre i biocarburanti sono oggetto di numerosi test sul campo, dov'è l'idrogeno nella sua evoluzione come combustibile ferroviario?
La risposta è «i primi giorni». In altre parole, la corsa per sviluppare soluzioni a idrogeno al 100% prive di emissioni è iniziata, ma è sicuramente più una maratona che una 5K.
«Wabtec si impegna a diventare un leader nel settore dei carburanti alternativi a beneficio dei suoi clienti del settore ferroviario», conclude Miller. «Ciò significa innovare ed esplorare, ma significa anche essere pratici. La sfida che il settore deve affrontare ora è rispettare gli impegni per il 2030 e i biocarburanti sono ideali per questa sfida in quel lasso di tempo.
«Ecco perché stiamo cercando un approccio graduale all'idrogeno che sposterà il settore dalle norme del 2030 a quelle di un futuro a zero emissioni nette del 2050. Tale transizione potrebbe iniziare con motori a combustione interna a idrogeno compatibili con i biocarburanti prima di evolversi in una più ampia adozione della tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno. Alla fine, comunque vada, è nostro compito aiutare i corrieri ad arrivarci».
