Le colossali locomotive merci sono un appuntamento fisso del panorama americano, ma i loro motori da 4.400 cavalli bruciano collettivamente 3,5 miliardi di galloni di diesel all'anno, in un momento in cui le ferrovie e altri utilizzatori di combustibili fossili affrontano pressioni per ridurre l'inquinamento e le emissioni di gas serra.

Con poco clamore, tuttavia, l'industria ha iniziato a far funzionare locomotive che funzionano con l'energia elettrica immagazzinata, muovendosi verso un futuro in cui i negozi di giocattoli non sono l'unica fonte di treni a batteria. Anche le linee passeggeri americane potrebbero essere trasformate dalla tecnologia, anche se i funzionari delle ferrovie della California affermano che non funzionerà per il treno proiettile dello stato.

In un test appena completato, BNSF ha gestito un treno merci da Barstow a Stockton con una locomotiva sperimentale a batteria, accoppiata a due locomotive diesel, e ha ottenuto una riduzione dell'11% del consumo di carburante, insieme a riduzioni simili delle emissioni di ossidi di azoto e piccole particelle e gas serra. Si prevede che una futura versione operativa aggiornata migliorerà l'efficienza del carburante del 30%.

Il test è stato un "momento decisivo per il trasporto merci su rotaia", che ha accelerato il settore verso eventuali locomotive a emissioni zero, ha affermato Eric Gebhardt, chief technology officer di Wabtec, che ha sviluppato il sistema presso il suo centro di ricerca vicino al lago Erie, nella Pennsylvania settentrionale.

I treni alimentati a batteria e a celle a combustibile a idrogeno sono tra le uniche opzioni praticabili del settore ferroviario per ridurre i gas serra. Ogni locomotiva a batteria che sostituisce un diesel ridurrà le emissioni di anidride carbonica di 3.000 tonnellate all'anno, stima Wabtec.

Ma è improbabile che possano sostituire rapidamente i treni diesel. Le ferrovie merci statunitensi sono piene di locomotive in eccedenza e nessuno può prevedere quanto costeranno i sistemi a batteria, rispetto ai diesel esistenti da 3 milioni di dollari.

"Le locomotive a batteria sono fattibili", ha affermato Michael Iden, un consulente che è stato a lungo direttore dell'ingegneria delle locomotive della Union Pacific. Iden paragona il successo di Wabtec al primo volo a motore dei fratelli Wright:un proof of concept pronto per lo sviluppo. Saranno presto testati nei porti e negli scali ferroviari della California, ha osservato.

Detto questo, "Stimare il costo delle locomotive a batteria di produzione disponibili in commercio è, secondo me, come prevedere il prezzo di più case garage con quattro camere da letto e tre auto completamente paesaggistiche con piscine interrate su Marte", ha detto Iden. "Un giorno queste case potrebbero esistere su Marte, ma è molto lontano."

Molto dipenderà dal grado in cui i regolatori statali e federali faranno pressione sulle ferrovie per ripulire le loro emissioni. Qui in California, l'Air Resources Board dello stato vuole che le ferrovie riducano o addirittura eliminino i diesel nei prossimi 14 anni.

Il settore dei trasporti rappresenta il 29% delle emissioni di gas serra degli Stati Uniti. All'interno di questa categoria, l'industria ferroviaria, che sposta il 40% del trasporto merci a lunga distanza, rappresenta solo il 2%, secondo i dati dell'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti. Ma i treni merci e i camion espongono molti corridoi urbani popolati, in particolare i quartieri vicino ai porti di Long Beach e Los Angeles, alla fuliggine e all'inquinamento.

"Possiamo fare di più", ha affermato Ian Jefferies, presidente dell'Assn. di American Railroads, citando il potenziale dei treni a batteria. "È un buon affare ridurre le emissioni e il consumo di carburante e riflette gli obiettivi della società". Allo stesso tempo, Jefferies e la sua organizzazione stanno respingendo i regolamenti proposti per eliminare i diesel, dicendo:"Non ha senso".

Severin Borenstein, esperta di energia e professore alla Haas School of Business della UC Berkeley, ha affermato che è improbabile che le ferrovie ottengano un pass gratuito per i problemi del cambiamento climatico.

"Il fatto che le ferrovie siano già la fonte di trasporto più efficiente è fantastico, ma abbiamo tutti bisogno di ridurre i gas serra", ha affermato. "Le ferrovie sono una delle principali fonti di gas serra."

Oltre al trasporto merci, i treni alimentati a batteria e a celle a combustibile promettono di aggiornare la ferrovia passeggeri degli Stati Uniti, che generalmente viaggia su rotaie di proprietà delle ferrovie merci, come BNSF e Union Pacific. Queste aziende si oppongono alle linee elettriche aeree, come quelle che alimentano la metropolitana leggera urbana, a causa di potenziali interferenze con le operazioni di trasporto merci. Le batterie e le locomotive a celle a combustibile eliminano questo potenziale conflitto.

A San Bernardino, l'autorità dei trasporti della contea è in attesa della consegna di un treno passeggeri alimentato a celle a combustibile a idrogeno, che entrerà in servizio entro il 2024 sul sistema ferroviario pendolare Metrolink. Il treno è in fase di sviluppo in Svizzera da Stadler, che realizza anche una linea di treni ad alta velocità che viaggiano su cavi.

Oltre a ridurre l'inquinamento, il treno Stadler può accelerare e rallentare più velocemente di un diesel, riducendo i tempi di percorrenza, proprio come i veicoli elettrici che imitano le muscle car degli anni '60, ed è probabile che attiri i motociclisti con forti convinzioni ambientali.

"Siamo all'inizio di un periodo di transizione e c'è molto movimento nella tecnologia", ha affermato Guido Vogel, capo dell'ingegneria di Stadler. "C'è una spinta politica per allontanarsi dalla propulsione diesel."

L'industria ferroviaria statunitense ha compiuto importanti trasformazioni in passato, passando dal legno al carbone e dal carbone al petrolio, prima della sua attuale dipendenza dal diesel. Oggi gestisce quello che è considerato il sistema di trasporto merci più efficiente al mondo.

Ogni giorno circa 23.000 locomotive percorrono la rete ferroviaria della nazione. La metà di loro opera in California. Anche se sono circa quattro volte più efficienti in termini di consumo di carburante rispetto ai grandi autocarri, in termini di tonnellate-miglia trasportate, bruciano circa un gallone di diesel ogni 2.000 piedi.

Aggiungi il tutto e questo consumo annuale di diesel da 3,5 miliardi di galloni riempirebbe un fiume profondo 10 piedi e largo 25 piedi da Los Angeles a Phoenix.

Il California Air Resources Board, che ha contribuito a finanziare il test Wabtec, ritiene che i treni siano una fonte di gas serra troppo grande per sfuggire a ulteriori normative.

I regolatori dell'aria hanno iniziato a reprimere le ferrovie merci, in particolare BNSF e Union Pacific, nel 1998, quando hanno firmato un patto volontario che richiedeva l'uso di motori diesel più recenti che producessero meno inquinamento. Ma l'accordo ha impegnato le ferrovie a utilizzare anche le nuove generazioni di motori diesel. Oggi, le due ferrovie gestiscono solo 472 dei più moderni sistemi, noti come diesel Tier 4, degli 11.217 che gestiscono in California in un dato momento, secondo un rapporto annuale all'Air Board.

"Non c'è nulla che li costringa a sbarazzarsi delle loro locomotive di livello 0", ha affermato Ajay Mangat, supervisore della sezione dei sistemi di trasporto merci dell'Air Board.

Il personale dell'Air Board sta preparando regolamenti complessi per eliminare le emissioni ferroviarie entro il 2035, anche se dipende dalla fattibilità tecnica, ha affermato. La proposta andrà all'air board per una votazione l'anno prossimo.

Jefferies, il capo dell'associazione ferroviaria, ha affermato che i regolamenti proposti ignorano una riduzione volontaria del 70% delle emissioni della California dal 2005. Più precisamente, l'associazione afferma che l'Air Board non ha giurisdizione legale perché le ferrovie sono soggette solo alla regolamentazione federale, un diritto di lunga data .

Anche se l'Air Board non riesce a imporre regolamenti severi, le ferrovie, come con altri settori, subiscono pressioni da molte direzioni:azionisti, clienti, dipendenti e gruppi di difesa.

In Giappone, Germania, Regno Unito e Stati Uniti, circa una mezza dozzina di produttori di attrezzature ferroviarie sta sviluppando sistemi che farebbero funzionare i treni con batterie o celle a combustibile a idrogeno, secondo un rapporto di una ricerca del settore.

Gebhardt di Wabtec ha affermato che il costo iniziale di una locomotiva a batteria sarà superiore a quello di un diesel tradizionale, ma i costi del carburante con la ricarica elettrica saranno inferiori. Poiché le locomotive esistenti utilizzano motori diesel per generare energia che aziona i motori di trazione elettrica, è necessario risolvere solo la generazione di elettricità.

"Ha senso dal punto di vista economico con le batterie che migliorano esponenzialmente", ha affermato Gebhardt.

Nel test in California, le batterie si ricaricano ogni volta che il treno rallenta fino a fermarsi, cosa frequente lungo le rotte merci. Il treno Wabtec ha ricaricato le batterie, attraverso la frenata rigenerativa, durante la ripida discesa di 4.000 piedi dal Tehachapi Pass alla San Joaquin Valley, ad esempio.

Un'altra locomotiva a batteria ancorerà un progetto dimostrativo della Pacific Harbour Line nei porti di Los Angeles e Long Beach. La locomotiva da 3.200 cavalli, prodotta da Progress Rail, un'unità di Caterpillar, può trasportare auto intorno al porto per 24 ore con una sola carica. La Union Pacific ha appena acquistato una locomotiva a batteria da utilizzare anche in uno dei suoi cantieri di smistamento in California.

Carrie Schindler, direttrice dei programmi ferroviari e di transito per la San Bernardino County Transportation Authority, ha affermato che il suo treno a due carrozze Stadler sarà messo in servizio su una linea di nove miglia di nuova costruzione tra San Bernardino e Redlands, effettuando 16 viaggi di andata e ritorno al giorno a 120 km/h.

Un treno elettrico è più efficiente dal punto di vista energetico di un'auto elettrica, su base per passeggero, ha affermato Vogel, capo dell'ingegneria di Stadler.

Schindler ha affermato che il programma da 23 milioni di dollari per lo sviluppo tecnologico e i convogli consentirà significative riduzioni delle emissioni senza l'enorme costo della costruzione di linee aeree ad alta tensione. Il sistema di pendolari Caltrain tra San Jose e San Francisco sta pagando $ 2 miliardi per appena 50 miglia di cavi aerei.

Al momento, sembra improbabile che l'autorità del treno proiettile della California abbraccerà la tecnologia. Alla domanda in merito a una recente audizione legislativa, l'amministratore delegato Brian Kelly ha affermato che i treni wireless proposti non soddisferebbero il mandato di velocità di 220 mph, scritto in legge. L'autorità ferroviaria è in procinto di emettere un contratto quest'anno per un sistema cablato e relativi treni, anche se ha affermato che l'autorità controllerà la tecnologia delle batterie.

I piani dell'autorità ferroviaria sono emersi nei recenti negoziati con il legislatore per ulteriori finanziamenti, suscitando preoccupazione sul fatto che il treno proiettile non stia considerando il potenziale per una tecnologia rivoluzionaria. I leader legislativi sono partiti senza alcun accordo per appropriarsi di più soldi, secondo una persona che ha familiarità con i colloqui a porte chiuse ma non è stata autorizzata a parlarne pubblicamente.