Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Velocissimi, sospesi in aria, capaci di percorrere molti chilometri in poco tempo. No, non stiamo parlando di aerei. Ma di treni. L’ultima generazione, infatti, dice addio alle vecchie ruote e ai tradizionali binari per affidarsi a un sistema basato su superconduttori che fanno levitare questo mezzo di trasporto e lo spingono a grandissime velocità: oltre i 500 km/h. Il sistema è piuttosto semplice: «Sotto i treni a levitazione magnetica, detti Maglev, sono installate delle spire di superconduttori, solitamente di niobio» spiega Paolo Calvani, professore ordinario di fisica generale all’università La Sapienza di Roma, «che tengono in sospensione il treno». Nei superconduttori, infatti, si fa passare una corrente elettrica che li polarizza, in modo che il treno e i magneti che si trovano lungo i binari abbiano la stessa carica, respingendosi. Per far camminare il treno, invece, sempre lungo le rotaie ci sono altri magneti. Facendo passare un flusso di corrente alternata nei superconduttori, si genera un campo magnetico che fa sì che una parte dei binari, quella che si trova di fronte, attiri il treno, mentre la parte delle rotaie appena superata dal Maglev, cambiando carica, lo respinge con l’effetto di spingerlo in avanti. Anche il sistema di frenatura non è molto complesso. In condizioni normali, infatti, è sufficiente contrapporre al senso di marcia del treno una forza magnetica opposta. Ma non è tutto: sopra i Maglev sono montati anche degli aerofreni, una sorta di alettoni al contrario che si alzano e rallentano la corsa del treno per mezzo dell’attrito dell’aria. Infine, esistono alcuni Maglev che quando viaggiano a velocità inferiori ai 100 km/h usano le ruote e quindi, in questo caso, si ricorre ai tradizionali freni a disco. Per ora la velocità massima ottenuta con questo sistema è stata registrata in Giappone da Mlx01, un treno che ha raggiunto i 552 km/h, ma attualmente non è niente più che un prototipo. Chi ha invece sperimentato per prima su una linea commerciale i treni a levitazione magnetica è stata la Cina. Alla fine dello scorso anno, infatti, è stata inaugurata a Shanghai una linea per Maglev che quotidianamente viene utilizzata dal Transrapid, un treno a levitazione magnetica costruito in Germania da un consorzio formato da Siemens e Thyssen. Il Transrapid, al cui battesimo hanno assistito il cancelliere tedesco Gerhard Schroeder e il premier cinese Zhu Rongji, unisce Shanghai al suo aeroporto ed è capace di raggiungere i 430 km/h. Per avere un’idea della velocità del Maglev, basta pensare che mediamente in macchina il percorso Shanghai-aeroporto si percorre in un tempo variabile tra i 45 minuti e un’ora. Con il Transrapid s’impiegano appena otto minuti. Questo treno, poi, potrebbe risultare particolarmente simpatico agli ambientalisti: non inquina e non fa rumori. Anche se qualche scettico c’è. In molti, infatti, pensano che l’inquinamento elettromagnetico causato dal campo generato dal sistema potrebbe mettere a rischio la popolazione locale. Non solo. La pista magnetica su cui corre il Transrapid, che è stato sperimentato per anni e continua a essere testato in un binario di uno stabilimento della Siemens vicino Amburgo, è una grande struttura di cemento a forma di T alta circa sette metri. E siccome per motivi di stabilità il Maglev non può fare curve strette, se lo si volesse esportare fuori da una città, per esempio per collegare due metropoli, bisognerebbe far passare i binari in grandi pianure o scavare grandi gallerie. Insomma un impatto ambientale non da poco. Ma ci sono problemi anche di altra natura che in futuro potrebbero ostacolare lo sviluppo del Maglev. Innanzitutto i costi. Per realizzare una rete ferroviaria di questo tipo le spese sono decisamente ingenti: per la linea di Shanghai il governo di Pechino ha sborsato più di un miliardo e duecento milioni di euro, e al momento nessun paese può permettersi un investimento di questa portata anche solo limitato al collegamento delle principali città. «Un’altra voce di spesa importante è legata al funzionamento dei superconduttori» continua Calvani. «Quelli usati per il Maglev, infatti, lavorano a temperature vicine allo zero assoluto: -273 °C, ma anche gli altri superconduttori si spingono al massimo a circa 100 °C sotto zero. Per mantenere il sistema a basse temperature, quindi, si fa ricorso all’elio liquido, una sostanza che costa circa sette euro e mezzo al litro». Un prezzo non indifferente se si pensa che a ogni Maglev servono molti litri di elio liquido per raffreddare i suoi superconduttori. Tutti costi che, per esempio, hanno fatto rimandare a data da stabilirsi la costruzione della linea Transrapid da Amburgo a Berlino, che doveva entrare in servizio nel 2005. «Anche se tecnologicamente è molto evoluto, il Maglev, almeno per i prossimi dieci anni, non diventerà un mezzo molto diffuso» spiega Carlo Pellegrini, responsabile ingegneria dell’Ansaldo Breda. «Certo è, però, che si potranno studiare soluzioni, come quella cinese, che non coprano grandi distanze». Quale sarà allora l’alternativa per i percorsi più lunghi? I treni ad alta velocità, già presenti nei principali paesi europei, in Giappone e negli Stati Uniti. Una grande scuola di alta velocità ferroviaria è senza dubbio quella francese. Già dopo la seconda guerra mondiale, la Francia gettò le basi, forse senza neanche volerlo, per la costruzione dei primi treni ad alta velocità. Come bottino di guerra, infatti, ottenne degli stabilimenti dove i tedeschi stavano sviluppando una rete elettrica a 20 mila volt a corrente alternata. Le linee francesi, a quel tempo, arrivavano solo a 1.500 volt con corrente continua. Ma nonostante ora vi fosse tutta questa disponibilità di energia, mancavano gli strumenti per utilizzarla al meglio. Strumenti in parte realizzati dai giapponesi nel 1964. In occasione delle Olimpiadi di Tokyo, ma soprattutto per una precisa necessità derivante dalla saturazione del sistema ferroviario tradizionale, venne inaugurata la prima linea ad alta velocità del mondo. Qui i treni raggiungevano velocità ragguardevoli per l’epoca, circa 210 km/h, ma certamente non competitive con quelle attuali che si attestano intorno ai 300 km/h.  però proprio in Francia che debuttano i primi treni ad alta velocità. All’inizio degli anni Ottanta, infatti, venne realizzata la prima linea veloce tra Parigi e Lione, le due città più grandi del paese. Prima di allora i 480 chilometri della tratta venivano percorsi dai treni normali in più di quattro ore. Con la nuova linea su cui viaggia il Train à Grande Vitesse, meglio conosciuto come TGV, il treno simbolo dell’alta velocità francese, invece, per andare dal centro di Parigi a quello di Lione ci s’impiega appena un paio d’ore.  quindi all’inizio degli anni Ottanta che il treno lancia la sfida all’aereo sui percorsi medio-lunghi. E stando ai risultati ottenuti dalla linea Parigi-Lione si può dire che i treni questa sfida l’abbiano vinta. Un aereo, infatti, per andare da una delle due città all’altra c’impiega 55 minuti, circa la metà del TGV, che però, vantaggio non da poco, trasporta i passeggeri da un centro all’altro delle città. Inoltre il prezzo del biglietto ferroviario è decisamente favorevole: 60-80 euro contro i 120 euro di quello aereo. Sono questi, insomma, i motivi che hanno portato su rotaia l’80 per cento del traffico tra le due città, mentre il resto se lo spartiscono automobile e aereo. Ecco perché la Francia ha investito molto nell’alta velocità ferroviaria, le cui linee uniscono ora Parigi a Bruxelles, a Rennes, a Marsiglia e al Regno Unito, passando sotto il Canale della Manica. Investimenti che hanno portato a migliorare i TGV soprattutto sotto il profilo tecnologico. Non a caso appartiene alla versione Atlantique il record di velocità su rotaia, 515,3 km/h, ottenuto nel 1990. Chi, invece, in questi anni ha puntato più sul comfort dei passeggeri che sulla qualità della tecnologia è stata la Germania. Il termine di paragone in questo caso non è stato l’aereo, ma l’automobile. Così, nel 1991 nasce la prima serie dell’Intercity Express (ICE 1), con l’intento di offrire un servizio in termini di costi, di velocità e comfort migliore perfino di quello delle berline più costose. E anche in questo caso la scommessa è stata vinta: rispetto, per esempio, ai TGV francesi, che per ottimizzare gli spazi non sono provvisti di una carrozza ristorante (servendo i pasti, come sull’aereo, al posto), l’Intercity Express offre ai propri viaggiatori il 25 per cento di spazio in più a parità di classe. «Il vero salto di qualità per realizzare treni ad alta velocità» prosegue Pellegrini «è stato possibile grazie allo sviluppo della cosiddetta elettronica di potenza che ci ha consentito di ottimizzare l’energia presa dalla rete elettrica». I treni ad alta velocità, infatti, come tutti i treni a trazione elettrica sono dotati di un pantografo, lo strumento montato sui tetti che consente di catturare l’elettricità dai fili della rete elettrica. L’energia prelevata arriva a un trasformatore che abbassa la tensione dell’elettricità: i 25.000 volt della linea francese, per esempio, servono a far viaggiare nel modo migliore l’energia nei fili, ma sarebbero troppi per alimentare il motore dei treni. Quindi intervengono gli strumenti elettronici che consentono di usare l’energia nel modo più efficiente possibile per far correre i treni a grandi velocità. Ed è proprio per l’esigenza di ottimizzare l’uso dell’energia che si utilizza la corrente alternata, molto più maneggevole di quella continua. Non è stata però solo l’elettronica a consentire l’alta velocità: «Sono molte altre le caratteristiche che contraddistinguono questo tipo di treni» dice Pellegrini, «prima fra tutte la loro ermeticità. Per non incontrare resistenza con l’aria, tutta la struttura, che per motivi aerodinamici non ha elementi sporgenti, è infatti sigillata. Così, per esempio, quando si chiudono le porte d’ingresso, tra queste e la parte fissa si gonfia una guarnizione che cancella ogni possibilità di spiffero. Anche le toilette sono diverse rispetto ai treni normali: non hanno nessun contatto con l’esterno e i loro scarichi finiscono in serbatoi speciali. L’unica apertura è rappresentata dai tubi dell’aria condizionata, che però sono controllati da particolari sensori che chiudono le uscite nel caso in cui, entrando in galleria, si avvertisse una variazione di pressione troppo forte». Inoltre per la realizzazione di questi treni vengono usate leghe ultraleggere e gli arredamenti sono fatti in fibra di vetro. Insomma, un vero e proprio gioiello tecnologico. Che nei prossimi anni potrebbe consentire anche in Italia di percorrere molti chilometri in pochissime ore. Bisognerà, però, combattere contro la situazione orografica del nostro paese. Un treno ad alta velocità, infatti, per problemi di stabilità non può fare curve inferiori ai 4.000 metri di diametro. Ecco perché per questo tipo di treni servirebbero immense pianure dove costruire la linea. In Francia e Germania gran parte del territorio è pianeggiante. Le nostre montagne, invece, non possono essere aggirate e c’impongono la realizzazione di gallerie che richiedono un forte investimento. Per questo motivo attualmente in Italia c’è solo una linea ad alta velocità: la Roma-Firenze percorsa dall’ETR 500 dell’Ansaldo Breda. Ma nei prossimi anni, al costo di circa 28.750 milioni di euro, dovrebbero essere realizzate altre sette tratte. Nel frattempo nel nostro paese si continua a investire per migliorare la qualità del servizio offerto dai treni. il caso di Archimede, il treno diagnostico della Rete Ferroviaria Italiana (RFI) per il cui allestimento sono stati spesi circa 10,7 milioni di euro. Archimede è un vero concentrato di tecnologia: 57 computer capaci di trasmettere 30 gigabit al secondo, 24 apparecchi laser, 43 sensori ottici, 47 accelerometri e decine di sensori di forza, velocità, posizione e temperatura consentono a questo treno di prevedere e verificare lo stato di salute delle nostre ferrovie. Un altro cospicuo investimento è stato fatto con PVTRAIN di Trenitalia: 1.252.000 euro finanziati a metà dalla Commissione europea nell’ambito del programma Life Ambiente. «Questo progetto» spiega Alessandro Basili, project manager per conto di Trenitalia di PVTRAIN, «prevede l’installazione su dieci veicoli di pannelli solari, ognuno dei quali è grande circa 2,20 metri per 30 centimetri, che serviranno ad alimentare tutti i servizi ausiliari come, per esempio, la luce negli scompartimenti. I pannelli, fatti di silicio amorfo, più malleabile e quindi adatto alla superficie curva dei tetti dei treni, garantiranno una sostanziale riduzione di gas serra: per ogni kilowattora questi treni immetteranno nell’ambiente 750 g di anidride carbonica in meno. Ed è proprio nella direzione della tutela dell’ambiente che si muoveranno alcuni progetti di Trenitalia: « stato infatti richiesto un finanziamento per mettere a punto celle a idrogeno per l’alimentazione dei treni» prosegue Basili. «Inoltre si sta studiando una ruota silenziata per abbassare i livelli d’inquinamento acustico e la possibilità di ridurre i campi elettromagnetici nei pressi della ferrovia». Così, in futuro, viaggeremo in treni non solo più veloci e confortevoli, ma anche più rispettosi dell’ambiente.

FEDERICO FERRAZZA MACCHINA DEL TEMPO