PVTrain - Photovoltaic Train , è il nome del progetto di ricerca applicata avviato nel 2002 dalle Ferrovie Italiane e che sperimenta l'utilizzo di pannelli fotovoltaici installati sui tetti dei treni
Il progetto PVTrain viene effettuata dal Unità Tecnologie Materiale Rotabile di Trenitalia (rotolamento Unità Tecnologica della di Trenitalia) delle Ferrovie italiane - FS con un contributo finanziario della Comunità Europea . Questo progetto fa parte del programma LIFE per l' ambiente.
È stata la prima esperienza di utilizzo di pannelli fotovoltaici installati sul tetto di diverse tipologie di treni in servizio regolare. Questo progetto è stato originale perché è stata la prima esperienza di utilizzo di collettori solari su un dispositivo mobile. Precedenti esperienze in campo ferroviario avevano visto l'utilizzo di questo tipo di produzione di energia per installazioni fisse a basso consumo come segnalamento e strutture fisse. Data la natura innovativa dell'esperienza, il progetto, che doveva durare due anni, è proseguito fino al 2005 per meglio misurarne l'evoluzione nel tempo.
L'obiettivo primario perseguito dalle Ferrovie dello Stato è stato quello di verificare se l'energia elettrica prodotta dai collettori solari ( celle fotovoltaiche ) potesse alimentare gli impianti ausiliari o secondari e alimentare le batterie a bordo dei treni. Si era capito che l'energia di trazione poteva provenire solo dalla catenaria, date le potenze necessarie.
Gli obiettivi erano i seguenti:
È chiaro che il primo obiettivo è relativamente marginale, se lo si colloca nel contesto dell'enorme quantità di energia consumata dalle ferrovie principalmente per trazione. D'altra parte, il secondo obiettivo è molto più realistico. Tra le possibili applicazioni citate dal progetto, oltre alla ricarica delle batterie, vi è l'utilizzo di questo contributo gratuito per il riscaldamento e la climatizzazione dei vagoni, le manovre del pantografo, la fornitura del GPS (Global Positioning System) .
Per questo esperimento, le FS sono state scelte dei pannelli fotovoltaici tipo US.116 sotto forma di "tegola fotovoltaica" a base di silicio amorfo in grado di garantire prestazioni ottimali anche in condizioni di scarsa insolazione e adatte a superfici curve come i tetti degli edifici. . Sono stati installati pannelli fotovoltaici su 5 carrozze passeggeri, una locomotiva, un vagone ferroviario e 3 vagoni merci.
L'energia prodotta dai pannelli fotovoltaici può avere utilizzi molto diversi a seconda del tipo di veicolo su cui sono installati. Quelle scelte dalle FS avevano lo scopo di verificare la possibilità di ricaricare le batterie senza alcuna alimentazione dalla catenaria (3 kV ), sia durante le soste che durante i viaggi:
La superficie disponibile sul tetto delle vetture, tenuto conto della loro forma curva, è di circa 20 metri di lunghezza per 2 metri di larghezza. In questa area è possibile installare due file di otto pannelli, ciascuno costituito da 12 x 5 piastrelle fotovoltaici, per una produzione creta 1.360 kW a 80 V . Le auto utilizzate sono:
Sul tetto dei tre vagoni merci, quali Habiliss, Spo un'immagine 3 US.116 moduli, erogare una potenza di picco di 348 W .
L'applicazione di pannelli US.116 sulla locomotiva FS Classe E.636 .385 comprende sei pannelli in grado di fornire una potenza di picco 616 W . (Diverse foto dell'installazione sul tetto della locomotiva E.636 sono sul sito web: E.636 PVTrain
La scelta di equipaggiare il vagone FS ALn 668 è una scelta voluta al fine di controllare appieno i vantaggi di tale soluzione sul materiale rotabile diesel che non ha la possibilità di essere alimentato con energia elettrica se non tramite batterie caricate da generatore. Questa soluzione servirebbe anche come test per l'inquinamento da gas di scarico dei motori diesel e le loro conseguenze sui pannelli fotovoltaici. Il tetto del vagone ferroviario potrebbe ospitare 9 moduli per una potenza di picco 1044 W .
Per garantire la validità delle prove sperimentali, la MSDS ha effettuato preventivamente misure sui componenti e sull'intero sistema:
Durante i due anni durante i quali sono state effettuate le misurazioni in funzionamento normale, Giugno 2003 a Maggio 2005, i pannelli solari hanno generato un totale di 1.017,41 kWh . L'ultimo studio relativo al progetto consisteva nel verificare la fattibilità di realizzare, al momento della costruzione di un'auto, un tetto ricoperto di celle fotovoltaiche, dimensionato grazie allo sviluppo di un modello matematico e alla simulazione degli effetti aerodinamici su il tetto di un treno Pendolino .
I risultati sono stati buoni per le autovetture, con uno scostamento di appena il 5% dalle stime teoriche originali. Le cause di questa differenza sono numerose:
Per i vagoni merci, i vagoni ferroviari e le locomotive, i risultati sono stati molto diversi dalle prestazioni previste.
Le conclusioni di questo progetto hanno portato alla conclusione che, in assenza di forti incentivi come quelli applicati per l'edilizia abitativa, i tempi non erano ancora maturi per l'utilizzo della tecnologia fotovoltaica sul materiale rotabile ferroviario. Forse in futuro, con la progressiva riduzione dei costi dei pannelli, vedremo i tetti delle auto coperti con sensori flessibili.
È disponibile una documentazione dettagliata su questo progetto: