Le emissioni in atmosfera dei sistemi di trasporto – Parte 2

Gli obiettivi di abbattimento dei gas a effetto serra a livello globale potranno essere raggiunti solo a valle di un impegno complessivo di riduzione delle emissioni in tutti processi delle attività umane, tra cui è estremamente importante il settore dei trasporti. Tale riduzione potrà raggiungersi cercando di individuare i veicoli più performanti in termini di abbattimento emissioni: per eseguire tali valutazioni esistono on line software che con facilità forniscono le informazioni per confrontare su un determinato percorso auto, treno e aereo. Dopo aver accennato nel precedente articolo di aprile i concetti di carattere generale, in questo numero si forniscono alcuni esempi di confronto tra i vari mezzi di trasporto passeggeri. Si sottolinea il carattere divulgativo dell’articolo in cui i risultati proposti devono essere considerati solo indicativi delle configurazioni analizzate.

a) Le emissioni sono fortemente dipendenti dalle categoria/dimensioni dell’autoveicolo. Le citycar sono, dal punto di vista ambientale, fortemente più vantaggiose.
b) L’auto elettrica propone decisi risparmi in termini energetici e una forte riduzione delle emissioni di GHGS. Mentre l’ultimo aspetto è valido per tutte le categorie di auto, il consumo energetico di auto elettriche di categoria superiore è comunque paragonabile a quello delle auto a trazione tradizionale.
c) Le auto elettriche sono comunque penalizzate dai sistemi di generazione elettrica tradizionali, che producono particolato atmosferico e ossidi di azoto. Per quanto riguarda gli ossidi di azoto sono comunque superate dalle auto diesel.
d) Le auto a benzina hanno una forte produzione di idrocarburi non metanici.
La Fig. 3 propone un confronto tra le emissioni del treno e quelle degli autoveicoli (di media categoria) benzina ed elettrici, tenendo come riferimento l’auto a benzina. Il treno, oltre agli aspettati vantaggi rispetto all’autoveicolo a combustione, è inferiore su tutti i parametri di emissione rispetto all’autoveicolo elettrico nelle condizioni di esercizio utilizzate. Rimangono non trascurabili le emissioni di particolato.

La Fig. 4 (sopra) evidenzia i grandi vantaggi ambientali nell’utilizzo del treno rispetto all’aereo ove la durata del viaggio ferroviario possa ritenersi sostenibile. Il termine di confronto del diagramma è il treno, l’aereo – in questo caso – ha consumi per passeggero circa tre volte superiori ed è sei volte maggiore per quanto riguarda le emissioni di anidride carbonica.

Relazioni nazionali – Sono state eseguite stime su due relazioni. La prima, Milano-Roma, è senz’altro il collegamento più importante relativo al sistema Alta Velocità. La Firenze-Bari invece è rappresentativa di un percorso con convogli AV e/o IC.
Per quanto riguarda la Milano Roma – 573 km su autostrada – si riscontra una sostanziale parità tra autoveicoli elettrici e benzina EURO6 relativamente ai consumi energetici come evidenziato in Fig. 5 (sotto). Aumenta il divario tra aereo e treno rispetto al Firenze-Vienna in quando riducendo la lunghezza della tratta aumenta il peso delle onerose procedure di decollo e atterraggio del velivolo. Come noto, su tale relazione non ci sono vantaggi di tempo nell’uso dell’aereo.

I risultati dell’elaborazione presentati nella Fig. 6 (sopra) relativi alla Firenze-Bari – 676 km di autostrada – evidenziano due aspetti. Il primo è relativo a un consistente aumento di emissioni e consumo energetico dell’aereo rispetto al tragitto Firenze-Vienna. È da presumere che il software tenga conto che tale relazione necessiti di un cambio intermedio, che rende oneroso il tragitto da un punto di vista ambientale. Si sottolinea che utilizzando i valori forniti da siti per la prenotazione dei voli le emissioni dichiarate per l’aereo variano da 110 a 150 kg di CO2, inferiori quindi al valore EcoPassenger.
Per quanto riguarda il treno, pur essendo un viaggio di lunghezza inferiore rispetto alla relazione Firenze-Vienna, emissioni e consumo energetico sono leggermente superiori. Si presume che tale fatto dipenda da valori inferiori di produzione elettrica da energia rinnovabile rispetto all’Austria.
Relazioni regionali – È stata infine fatta una stima su una relazione di tipo regionale, la Firenze-Empoli – circa 32 km – confrontando il treno con varie tipologie di autoveicoli. I risultati in Fig. 7 (sotto). Le prestazioni del treno possono essere eguagliate da autoveicoli sia elettrici sia a combustione interna, solo a condizione che l’auto venga utilizzata contemporaneamente da più passeggeri. Peraltro, un’auto di categoria superiore a motore termico con 1-2 passeggeri a bordo produce  emissioni di CO2 per viaggiatore circa 10 volte superiori a quelle del treno affollato, e consistenti consumi di energia. In questo caso, in base ai risultati di EcoPassenger, anche l’auto elettrica se usata singolarmente, pur riducendo le emissioni non evidenzia significative riduzioni di energia consumata.

Considerazioni conclusive – Il presente articolo ha un carattere di tipo divulgativo, e non può esprimere conclusioni di tipo generale che invece sono ben definiti in numerosi rapporti predisposti dalle Istituzioni e dalle Aziende Ferroviarie. Anche la stessa analisi non ha considerato aspetti importanti quali l’idrogeno, l’uso di veicoli ibridi,  l’utilizzo di nuovi biocarburanti, argomenti che hanno necessità di trattazioni specifiche. A esempio l’utilizzo del bio metano liquido nell’autotrasporto merci permette eccellenti prestazioni in termini di abbattimento dei GHGs [4]. L’analisi di tali possibilità deve comunque coniugarsi a un approfondimento relativo alle modalità di rifornimento, aspetti oggi valutabili caso per caso.
Per un migliore approfondimento si possono consultare alcuni dei documenti proposti in bibliografia liberamente disponibili on line quali [5] e [6]. 
Come conclusioni si propongono alcune evidenze scaturite dall’analisi eseguita.
1. Il vettore ferroviario è, ove applicabile, il sistema con le migliori prestazioni in termini di abbattimento dei GHGs. Le analisi eseguite indicano anche prestazioni migliori o simili a quelle ottenibili con le auto elettriche.
Per quanto riguarda il trasporto passeggeri oltre ai sistemi ferroviari AV tutte le azioni per incrementare il trasporto regionale e le relazioni internazionali ferroviarie possono avere grande efficacia ai fini dell’abbattimento dei GHGs emessi dai relativi processi di trasporto. L’implementazione dei nuovi sistemi di controllo del traffico ferroviario (quali l’ERTMS ovvero l’European Rail Traffic Management System – High Density) potrà permettere un significativo aumento delle capacità dei nodi e il conseguente incremento della competitività del vettore ferroviario a livello regionale. La migliore efficienza del treno rispetto all’aereo sulle tratte internazionali continentali dovrebbe indurre a una pianificazione che preveda, a esempio, spostamento di alcuni flussi turistici dall’aereo al treno.
Deve comunque essere considerato che il rapporto STEMI [5] citato evidenzia alcuni punti prioritari per la decarbonizzazione del trasporto ferroviario, sottolineando aspetti non compresi nell’analisi WTW eseguita ordinariamente. Nello specifico si riportano le indicazioni evinte dalla sintesi ufficiale del rapporto.
“Se il trasporto ferroviario ha un basso impatto ambientale ed emissivo in fase di utilizzo, presenta un elevato impatto in termini di costruzione dell’infrastruttura. Occorre quindi lavorare sulla base di analisi delle emissioni sul ciclo di vita, tenendo conto anche della frequenza d’uso delle infrastrutture. Energia ed emissioni necessarie alla costruzione e alla manutenzione delle linee dipendono in modo significativo dal tipo di infrastruttura costruita, dai materiali e processi usati per costruirla, dalla presenza di gallerie o ponti e dalle caratteristiche operative, quali l’intensità di carbonio dell’elettricità usata dai treni nel corso degli anni. L’analisi di questi aspetti è particolarmente importante per le nuove tratte ad alta velocità, che vanno prioritariamente sviluppate per connettere grandi centri urbani dove la frequenza di utilizzo dell’infrastruttura è maggiore, al fine di minimizzare le emissioni e massimizzare l’efficienza energetica sul ciclo di vita.”
4. Per quanto riguarda gli autoveicoli i dati evidenziano come l’offerta commerciale in futuro debba decisamente indirizzarsi verso auto elettriche e “piccole” in quanto è indispensabile non solo limitare le emissioni ma anche i consumi energetici. Dovrà infatti essere resa massimo il risultato realizzato con una produzione di energia da fonti rinnovabili, che avranno necessità di tempo per realizzare una completa sostituzione delle fonti fossili.
Siamo davanti a una grande transizione che non è solo di tipo tecnologico ma soprattutto culturale in quanto dovranno cambiare valori e stili di vita. Si propone frase della Prof.ssa  Celeste Saulo, segretaria generale della World Metereological Organization”:
“The time for action is now. If you want a safer planet, it’s our responsibility. It’s a common responsibility, a global responsibility.”
Si evidenzia che il software EcoPassenger risulta essere oggetto di un’importante azione di ulteriore sviluppo, quanto riportato nell’articolo è riferito alla versione disponibile nel 2024.

Bibliografia
[1] K. Biemann, B. Notter, IVE Consultant team “EcoTransIT World Environmental Methodology and Data “ Update 2024”
[2] Wolfram Knörr (ifeu Heidelberg), Dr. Ing. Reinhard Hüttermann ( HaCon Ing. Gmbh Hannover, Routing)  “EcoPassenger – Environmental Methodology and Data –  Update 2016”, Heidelberg/Hannover 17.11.2016
[3] TERNA, Rapporto Mensile sul Sistema Elettrico, Dicembre 2023
[4] Patrizio Tratzi, Marco Torre, Valerio Paolini, Laura Tomassetti, Cassandra Montiroli, Eros Manzo, Francesco Petracchini, “Liquefied biomethane for heavy-duty transport in Italy: a well-to-wheels approach”, Transportation Research Part D: Transport and Environment Volume 107, June 2022, 103288
[5] MIMS Struttura per la transizione ecologica della mobilità e delle  Infrastrutture (STEMI) Rapporto “Decarbonizzare i trasporti-Evidenze  scientifiche e proposte di policy”  22 aprile 2022
[6] GHG REPORT 2022 ENERGIE IN MOVIMENTO – Il percorso del Gruppo FS per un futuro sostenibile

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