Trasporti terrestri ed energia - eBook
Tecnologie, metodi ed applicazioni
Autori:
- Dalla Chiara prof. ing. Bruno - associato di Trasporti
- Pede ing. Giovanni - Dirigente Enea
- Valentini ing. Maria Pia - ricercatore ENEA
- Coviello ing. Nicola - ricercatore
- Deflorio ing. Francesco - ricercatore di Trasporti
Collaboratori:
- Affatato ing. Mauro
- Bruno ing. Fabrizio
- Castello ing. Luca
CONTENUTO
Il motivo che ha portato alla redazione di questo volume è sostanzialmente riconducibile al fatto che i sistemi di trasporto cambiano e nel XXI secolo è emerso in modo vigoroso il perseguimento di una maggiore indipendenza dal petrolio.
Si stima (SIDT, 2015) che circa tre persone su quattro - nei Paesi considerati più evoluti nell’industria e nei servizi - vivano nelle aree urbane e, per soddisfare i propri bisogni di comunicazione, scambio di beni e servizi, si avvalgano sia di comunicazioni con spostamento, impiegando sistemi di trasporto motorizzati che utilizzano evidentemente energia, sia di comunicazioni senza spostamento, quando possibile e sufficiente.
Nella catena energetica, le risorse o i vettori impiegati per le comunicazioni con spostamento causano le emissioni di sostanze inquinanti, concentrate in tali aree quando le immissioni in ambiente non siano ampliamente disperse e quando i vettori di trasporto facciano uso della risorsa energetica primaria o di un suo derivato direttamente sul veicolo, senza ricorrere a vettori energetici intermedi (ad esempio mediante la trazione elettrica, sia ferroviaria sia stradale).
Il solo trasporto determina circa la metà del consumo globale di petrolio e il 20% dell’uso mondiale di energia. Nei Paesi industrializzati, il sistema dei trasporti arriva a circa un terzo del consumo di energia complessiva. Si tratta dell’unico settore quasi esclusivamente basato sull’uso di un’unica fonte energetica: la maggioranza delle modalità di trasporto - che impiegano veicoli, velivoli, natanti - utilizza carburanti derivati dal petrolio.
I trasporti, in generale, non sono quindi indipendenti in termini energetici, in quanto il petrolio è un settore economico in regime di quasi - monopolio (Libro Bianco UE, circa 96% in t.e.p. - tonnellate equivalenti di petrolio).
In Italia, sono stati effettuati circa 67,4 miliardi di euro di spesa, comprese le accise, per l’acquisto di benzine e gasolio per autotrazione nel 2012; negli anni seguenti il valore si è ridotto, attestandosi attorno a circa 50-60 miliardi fino al 2016.
Gli investimenti in motori cosiddetti verdi, impianti per la ricarica delle batterie delle auto elettriche, nuove soluzioni tecnologiche, sistemi innovativi, in generale i cosiddetti ITS (Intelligent Transport Systems), diverse modalità di organizzazione o conduzione del servizio o del veicolo perseguono la riduzione della dipendenza dal monopolio quasi totale del petrolio con evidenti benefici ambientali. In ambito urbano, Trasporto pubblico e sistemi basati su un coordinamento centralizzato (sale di regìa ITS - ICT) possono permettere di perseguire tale scopo perché la scelta del tipo di trazione o propulsione (motori) può essere centralizzata o coordinata.
Questo testo intende affrontare tali aspetti nel loro complesso da un punto di vista tecnico-scientifico, fornendo soluzioni sia industriali sia di metodologia negli ambiti sopra indicati.
Il testo è indirizzato ai docenti, agli studenti e in generale ai partecipanti dei corsi formazione professionale, di laurea e laurea magistrale in Ingegneria, di Master e di Dottorato di Ricerca coinvolti nello studio delle discipline sui Sistemi di Trasporto, nella fattispecie nella progettazione, esercizio e gestione dei trasporti, con particolare attenzione all’innovazione tecnologica e applicazioni alla trazione e propulsione. Esso è altresì destinato a tutti coloro che, nell’ambito dei sistemi e impianti di trasporto, si occupano di: progettazione, collaudo, manutenzione e gestione, sia a livello di amministrazione locale, sia nell’ambito di aziende di trasporto pubblico e privato, oltre che nell’espletazione di attività professionali e specialistiche nel settore.
Infine, il testo rappresenta un punto di partenza utile per chi desideri approfondire le tematiche di ricerca e innovazione proprie dei consumi energetici nei sistemi di trasporto e relative problematiche di sostenibilità, divenute così attuali con l’avvio del XXI secolo.
STRUTTURA
A | TRASPORTI, ENERGIA E AMBIENTE |
A1 | Questione energetica e cambiamenti climatici |
A2 | Il peso dei trasporti |
A3 | Il ruolo dello sviluppo tecnologico |
A4 | Efficienza energetica nei trasporti: concetti generali |
B | RICHIAMI DI MECCANICA DELLA LOCOMOZIONE AI FINI ENERGETICI |
B1 | L’equilibrio di un veicolo terrestre |
B2 | Il fenomeno dell’aderenza |
B3 | Le resistenze al moto |
B4 | Le fasi del moto |
B5 | Diagrammi del moto semplificati |
B6 | Applicazioni numeriche |
C | LA RIDUZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI NEI VEICOLI |
C1 | Riduzione delle resistenze al moto |
C2 | Processi di conversione dell’energia a bordo mezzo, le motorizzazioni tradizionali |
C3 | Applicazioni numeriche |
D | ENERGIA ED ELETTRIFICAZIONE DEI TRASPORTI STRADALI |
D1 |
I veicoli elettrici “puri” o a batteria |
D2 |
Le batterie, concetti di carattere generale |
D3 |
I supercondensatori |
D4 |
I volani |
D5 |
Costi e prestazioni dei sistemi d’accumulo elettrico |
D6 |
Azionamenti elettrici |
D7 |
I veicoli elettrici con celle a combustibile |
D8 |
Applicazioni numeriche |
E |
LE MODALITÀ DI RICARICA |
E1 |
Le infrastrutture di ricarica e la ricarica rapida |
E2 |
Interconnessione terra-bordo |
F |
I SISTEMI DI TRAZIONE IBRIDI |
F1 |
Modalità di funzionamento e classificazione |
F2 |
Risparmio energetico e ibridi |
F3 | Dimensionamento dei sistemi di trazione ibridi |
F4 | La scelta della tipologia del sistema di accumulo elettrico |
F5 | Applicazioni numeriche |
G | IL CONSUMO ENERGETICO NEI SISTEMI DI TRASPORTO A IMPIANTO FISSO: TRASPORTO FERROVIARIO E APM |
G1 | Premessa |
G2 | Sistemi per la trazione elettrica |
G3 | Frenatura elettrica |
G4 | Fattori influenti sui consumi energetici in ambito ferroviario |
G5 | Rassegna di valori da letteratura |
G6 | Automated people mover (APM) con trazione a fune |
G7 | Applicazioni numeriche |
H | I COMBUSTIBILI, TRADIZIONALI E INNOVATIVI |
H1 | I combustibili tradizionali |
H2 | I combustibili alternativi di origine fossile |
H3 | I biocarburanti |
I | CONFRONTO DI EFFICACIA ENERGETICO-AMBIENTALE DELLE PRINCIPALI OPZIONI TECNOLOGICHE |
I1 | Il life cycle assessment (LCA) in campo automobilistico |
I2 | Applicazione numerica |
I3 | Risultati e conclusioni dello studio del JRC |
I4 | Risultati e conclusioni dello studio del MIT per il caso statunitense |
L | STRATEGIE D’INTERVENTO |
L1 | Framework |
L2 | Il punto di vista dell’Europa |
L3 | Le indicazioni dell’IEA |
L4 | Trasporti ed energia in Italia |
M | CONCLUSIONI |
CONDIZIONI
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