Quando lo studioso cinese scozzese James Legge lasciò Shanghai per Pechino nella primavera del 1873, il viaggio durò due settimane. Prima è arrivato a Tianjin in barca e poi a dorso di mulo fino alla capitale cinese. Oggi, lo stesso viaggio di 1200 km dura poco più di quattro ore con la ferrovia ad alta velocità. Il volo tra le due città dura due ore e 20 minuti. Per quanto riguarda l'Europa, ci sono i treni ad alta velocità Frecciarossa da Milano a Roma, che possono raggiungere la destinazione in meno di tre ore, e da Tokyo a Osaka - i treni ad alta velocità Shinkansen - due ore e mezza.
Le persone non hanno mai viaggiato così velocemente e facilmente come fanno oggi. Ma questa comodità ha un prezzo: i trasporti rappresentano il 20% delle emissioni globali di anidride carbonica e negli ultimi tre decenni il tasso di emissioni di anidride carbonica derivanti dai trasporti è aumentato più rapidamente che da qualsiasi altra fonte. Ciò è particolarmente vero trasporto aereo, le cui emissioni sono cresciute più rapidamente rispetto al trasporto ferroviario o stradale. A questo proposito sorge la domanda: è possibile viaggiare ad alta velocità senza uccidere il pianeta? E se sì, come?
Più veloce, più pulita, più ecologica e dotata di tecnologie avanzate, la ferrovia è l’unica forma di trasporto che attualmente ha tutte le possibilità di diventare la base per soddisfare le nostre future esigenze di mobilità. Con l’avvicinarsi del 200° anniversario della prima ferrovia passeggeri nel 2025, i treni sono più importanti che mai per garantire una mobilità sostenibile in un mondo che si trova ad affrontare le sfide del cambiamento climatico, della crescente urbanizzazione e della crescita demografica. La popolazione urbana mondiale cresce al ritmo di due persone al secondo, creando ogni giorno 172800 nuovi abitanti delle città. Mentre alcune regioni del mondo, come Europa e Giappone, stanno registrando un calo demografico, si prevede che il 90% della crescita demografica avverrà nelle città e nelle megalopoli dei paesi in via di sviluppo.
Affinché queste città, regioni e metropoli in rapida crescita possano spostarsi, un trasporto pubblico efficiente non è solo auspicabile, ma necessario.
I nuovi ed eleganti "treni ad alta velocità" spesso fanno notizia mentre la rete di linee in Europa e Asia continua a crescere, con nuove linee pianificate o già in costruzione in paesi come Francia, Germania, Spagna, India, Giappone e, a breve, scala molto più ampia, in Cina, dove la rete ad alta velocità raggiungerà i 2025 km entro il 50000.
Quando la controversa linea High Speed 2030 (HS2) sarà completata all'inizio degli anni '2 a causa di sforamenti di budget e paesaggi vulnerabili, l'Inghilterra avrà i treni regolari più veloci del mondo, che normalmente viaggiano a 362 km / h, ma possono sviluppare una velocità fino fino a 400 chilometri all'ora.
Combinando la tecnologia giapponese dei treni ad alta velocità con il design britannico, la flotta HS2 da 2,5 miliardi di dollari rivoluzionerà i viaggi a lunga percorrenza tra Londra, le Midlands inglesi e le città del nord. Il trasferimento dei servizi a lunga percorrenza all’HS2 libererà inoltre la capacità tanto necessaria sulle ferrovie esistenti per trasportare più passeggeri e merci locali.
Tuttavia, dopo diversi decenni di attività, paesi come Francia, Giappone e Cina sono giunti alla conclusione che i vantaggi derivanti dall’esercizio di treni ad alta velocità a velocità superiori a 320 km/h superano i costi energetici e di manutenzione significativamente più elevati che comportano. Ora i leader riconosciuti dei treni ad alta velocità in Giappone e Cina non si limitano alla tecnologia "acciaio su acciaio", ma stanno sviluppando treni in grado di sviluppare velocità fino a 600 km/h.
Il concetto di treni ad alta velocità che circolano su binari speciali utilizzando la levitazione magnetica (maglev) è stato pubblicizzato come il “futuro dei viaggi” da più di 50 anni, ma a parte alcune linee sperimentali e una tratta cinese che collega il centro di Shanghai all’aeroporto , è rimasto così per lo più teorico.
Ma non per molto. Il Giappone sta investendo 72 miliardi di dollari nel progetto Chuo Shinkansen, che sarà il culmine di oltre 40 anni di sviluppo del maglev. La linea di 286 chilometri collegherà Tokyo e Naga in soli 40 minuti e dovrebbe eventualmente estendersi fino a Osaka, riducendo il viaggio di 500 chilometri dalla capitale a 67 minuti. La costruzione è iniziata nel 2014 e originariamente si prevedeva che sarebbe stata completata entro il 2027 (con l'apertura della linea Nagoya-Osaka dieci anni dopo), ma i problemi con l'ottenimento del permesso per una sezione della linea fanno sì che la data di apertura sia attualmente sconosciuta. Ritardi ed enormi superamenti dei costi hanno portato molti a mettere in dubbio il valore economico del progetto.
È improbabile che tali difficoltà si verifichino in Cina, che sta costruendo linee di trasporto magnetiche come alternativa ai viaggi aerei a corto raggio e per garantire viaggi velocissimi attraverso le sue aree urbane densamente popolate. La Cina prevede di creare “rotatorie di tre ore” attorno alle sue principali città, trasformando i gruppi di città in centri economici.
Più di 120 milioni di persone vivono già nel sud del paese più popoloso del mondo, la regione del delta del fiume Pearl che comprende Hong Kong, Guangzhou e Shenzhen. I pianificatori cinesi sperano di unire nove città della regione per creare un agglomerato urbano di 26000 chilometri quadrati. Sono previste rotte con cuscini magnetici per le rotte Shanghai-Hangzhou e Chengdu-Chongqing, così come molte altre, se si dimostreranno efficaci.
In altri paesi del mondo, i costi enormi e la mancanza di integrazione con le ferrovie esistenti potrebbero diventare un ostacolo all’ulteriore diffusione della tecnologia maglev. Già alle prese con la congestione e l’inquinamento delle sue città densamente popolate, la Cina ha aperto 2021 nuove linee metropolitane per un totale di 29 km solo nel dicembre 582. Molti altri paesi con città in crescita dovranno presto seguire l’esempio se non vogliono essere sopraffatti.
Tuttavia, per soddisfare queste aspettative, l’industria ferroviaria dovrà muoversi rapidamente in diverse direzioni per offrire una capacità significativamente maggiore, una maggiore efficienza, affidabilità e convenienza.
Il traffico automatizzato esiste da decenni – la linea Victoria della metropolitana di Londra è stata parzialmente gestita in questo modo sin dalla sua apertura nel 1967 – ma di solito è limitato a linee autonome con treni identici che circolano a intervalli fissi.
Negli ultimi anni, la Cina ha aperto la strada alle ferrovie senza conducente, in particolare introducendo gli unici treni autonomi ad alta velocità al mondo che viaggiano fino a 300 km/h tra Pechino e le Olimpiadi invernali del 2022. Il Giappone sta anche sperimentando “treni proiettile” che possono viaggiare autonomamente dai terminal ai depositi per la manutenzione, liberando i conducenti per gestire treni più redditizi.
Tuttavia, gestire treni senza conducente su linee autonome è una cosa. Garantire il loro funzionamento sicuro sulle tradizionali ferrovie ad uso misto, dove si mescolano treni passeggeri e merci con caratteristiche, velocità e pesi molto diversi, è molto più difficile.
I big data e il cosiddetto Internet delle cose consentiranno ai modi di trasporto di interagire tra loro e con l’ambiente, aprendo la strada a viaggi intermodali più integrati. I robot intelligenti svolgeranno un ruolo maggiore nell’ispezione di infrastrutture come tunnel e ponti, nonché nella manutenzione efficace delle strutture obsolete.
Nonostante la sua comprovata compatibilità ambientale rispetto al trasporto aereo, le ferrovie hanno ancora molta strada da fare per ridurre le proprie emissioni di carbonio e l’inquinamento dovuto ai motori diesel. In linea con gli obiettivi delle Nazioni Unite sul cambiamento climatico, molti paesi si sono impegnati a eliminare gradualmente i treni diesel entro il 2050 o anche prima.
In Europa e in molte parti dell’Asia, la maggior parte delle linee più trafficate sono già elettrificate, ma la situazione varia da quasi il 100% di elettrificazione in Svizzera a meno del 50% nel Regno Unito e quasi zero in alcuni paesi in via di sviluppo. Il Nord America è dominato dal diesel – soprattutto sulle ferrovie merci – e non c’è lo stesso interesse per l’elettrificazione osservato in Europa e Asia.
La tecnologia delle batterie sembra destinata a svolgere un ruolo importante nell’allontanarsi dai “diesel sporchi” sia per i trasporti pesanti che per le rotte passeggeri tranquille dove la completa elettrificazione non può essere giustificata. Numerosi prototipi alimentati a batteria sono attualmente in fase di test o in fase di sviluppo e, con l’avanzare della tecnologia, la dipendenza delle ferrovie dal diesel dovrebbe iniziare a diminuire entro la fine di questo decennio.
Per altri, l’idrogeno è una grande speranza per la decarbonizzazione del trasporto ferroviario. L’idrogeno verde creato in impianti speciali che utilizzano fonti elettriche rinnovabili può essere utilizzato per alimentare celle a combustibile che azionano i motori elettrici.
Il produttore francese di treni Alstom è all’avanguardia con il suo treno idrogeno-elettrico Coradia iLint, che ha trasportato i suoi primi passeggeri nel 2018, aprendo la strada alle versioni di produzione ora in costruzione per diversi paesi europei.
Anche le ferrovie di tutto il mondo devono affrontare sfide legate ai disastri naturali. Le ferrovie nuove e ricostruite vengono sempre più progettate pensando ai cambiamenti climatici: il miglioramento del drenaggio, la protezione dell’ambiente e il ripristino dei paesaggi naturali svolgono un ruolo nell’aumentare la sicurezza e l’affidabilità delle ferrovie.
Nel frattempo, la consapevolezza del danno ambientale causato dai viaggi aerei ha già portato a una ripresa dei viaggi ferroviari notturni in Europa.
Parlando dei treni del futuro, ovviamente, dovremmo parlare della tecnologia Hyperloop. Usare il vuoto per viaggiare a una velocità superiore a 1000 km orari: ecco di cosa stiamo parlando. Secondo molti rivoluzionerà il modo in cui ci muoviamo. Ma ci sono ragionevoli dubbi. Per dirla semplicemente, questo è un treno in una metropolitana. Funziona eliminando due fattori che rallentano i veicoli: aria e attrito. Il sistema Hyperloop è composto da due elementi principali: tubi e capsule. I tubi sono quasi sottovuoto. Le capsule sono veicoli pressurizzati che si muovono all'interno di tubi. L'idea è quella di utilizzare magneti permanenti sul veicolo.
Come i vagoni ferroviari, anche i pod viaggiano in convogli. Mentre i vagoni ferroviari si collegano tra loro, le capsule Hyperloop possono viaggiare verso destinazioni diverse. Come quando si guida in autostrada, ognuno di essi può lasciare la strada e cambiare la direzione del movimento. Possono unirsi alle colonne o abbandonarle a seconda della direzione in cui si dirigono. I sistemi di trasporto Hyperloop sono completamente elettrici. Oltre ai motori, viene utilizzata una serie di magneti per spingere le capsule ogni chilometro. La quasi totale assenza di resistenza e attrito dell'aria fa sì che non sia necessario un sistema di propulsione permanente. Quindi, è necessaria meno energia.
Nel 2013 Elon Musk pubblicò un documento tecnico in cui descriveva il funzionamento di un sistema di trasporto a tubi a vuoto. Da allora, diversi team in tutto il mondo hanno iniziato a lavorare su questo concetto di mobilità.
L’Hyperloop rappresenta ancora un’enorme sfida ingegneristica. Anche se sulla carta è stato dimostrato che è fattibile, nella pratica le sfide sono molte di più. Oltre ai notevoli costi di avviamento, la sigillatura dei tubi richiederà notevoli costi di manutenzione. I binari Hyperloop sono realizzati in acciaio, che si espande e si contrae a seconda della temperatura esterna. Ciò si traduce in articolazioni allentate. Ciò può comportare costi di manutenzione significativi. Un altro punto è l'acquisizione di terreni. Inoltre, molti aspetti della sicurezza devono ancora essere studiati: viaggiare in caso di guasti può essere molto più pericoloso. Una velocità così elevata può provocare vertigini ai passeggeri che avranno anche poco spazio per muoversi durante il viaggio.
Diversi gruppi in Europa e nel mondo stanno lavorando su applicazioni Hyperloop. Tuttavia, le sfide da superare – finanziamenti, sicurezza e territorio – rappresentano ancora i principali ostacoli alla diffusione di Hyperloop. Fino a quando non saranno risolti, l’idea di viaggiare in metropolitana rimarrà un sogno.
Si stima che entro il 2050 le ferrovie passeggeri e merci costituiranno la spina dorsale delle nostre reti di trasporto e le rotte a lunga percorrenza tra hub multimodali faranno parte delle reti locali. Con il necessario sostegno politico e tecnico, anche le ferrovie svolgeranno un ruolo sempre più importante nei trasporti internazionali, fornendo un’alternativa di alta qualità al trasporto stradale e ai viaggi aerei a corto raggio.
Nel prossimo futuro, gli investimenti in tutto il mondo saranno ancora in gran parte basati sulle tradizionali ferrovie acciaio su acciaio. Non c’è motivo di dubitare che continuerà a definire il futuro del trasporto ferroviario per decenni a venire, proprio come ha fatto per quasi 200 anni.
Ebbene, questi sono tutti i modi in cui un giorno potremo muoverci senza danneggiare l'ambiente. Ma per ora, il futuro è già qui: la ferrovia ad alta velocità offre un modo veloce e a basse emissioni di carbonio per viaggiare tra le città. Se James Legge dovesse recarsi a Pechino oggi, non avrebbe bisogno di una nave, e certamente non avrebbe bisogno di un mulo. Sarebbe semplicemente salito sul treno.
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