Come mantenere freschi treni e metropolitane in un mondo sempre più caldo

La temperatura più alta mai registrata da Jonathan Paul in una stazione della metropolitana di Londra è di circa 42 gradi Celsius, ovvero 107,6 gradi Fahrenheit. Paul, ricercatore presso la Royal Holloway University of London, usa il suo smartphone dotato di termometro per rilevare tali valori. 42 gradi Celsius sono il tipo di calore che farebbe correre chiunque verso l'edificio con aria condizionata più vicino. Sottoterra, però, non ci si può muovere. Qui non ci sono altro che tunnel soffocanti e treni che stridono.

La rete della metropolitana attraversa uno spesso strato di argilla, e questo materiale denso assorbe il calore generato dai treni fin da quando le gallerie furono scavate per la prima volta, in alcuni casi più di 100 anni fa. Installare unità di aria condizionata sui treni rischia di surriscaldare ulteriormente le gallerie, poiché l'aria calda proveniente dall'interno delle carrozze viene scaricata nelle vecchie gallerie.

Ma Paul ha un'idea per raffreddare i tunnel stessi. "L'acqua, come refrigerante, può trattenere enormi quantità di calore", dice. "È ovunque sotto Londra". Sta lavorando a una tecnologia che sfrutterebbe l'acqua di falda a circa 10 gradi Celsius per trasportare il calore in eccesso lontano dalle stazioni sotterranee. E la sta testando nelle profondità di una cava di gesso a ovest di Londra, vicino alla città di Reading.

I treni, essendo tubi metallici stipati di persone, sono difficili da raffreddare. Ma con l'aumento delle temperature estive a causa dei cambiamenti climatici, garantire che i trasporti pubblici rimangano confortevoli e sicuri sta diventando sempre più importante. È un problema globale. I passeggeri dei treni in Giappone e Marocco si sono lamentati dell'insufficiente aria condizionata durante le ondate di calore di quest'anno, e uno studio del 2023 ha riportato temperature nelle carrozze ferroviarie fino a 47 gradi Celsius in India .

Paul, per esempio, ha visto con i propri occhi gli effetti del surriscaldamento sui pendolari che viaggiano sui treni di superficie. "Ho visto quattro persone svenire quest'estate", racconta.

I primi treni dotati di aria condizionata risalgono a circa un secolo fa. Un articolo del 1933 lo affermava così: "Finora, tutti hanno temuto un viaggio in treno d'estate". Se solo avessero potuto prevedere il futuro. Oggi, treni e reti di trasporto metropolitane possono essere così scomodi durante le ondate di calore che molti passeggeri evitano del tutto di usarli .

Paul e i suoi colleghi credono che la loro soluzione funzionerà. Scendete per 20 metri con una scala a pioli in quella cava di gesso vicino a Reading e la troverete. Ci sono diverse gallerie di varie dimensioni scavate nel gesso, separate da porte. "Stiamo cercando di simulare le condizioni reali nel Tubo", dice Paul, anche se laggiù nella cava le cose sono un po' più squallide. "È molto buio, è piuttosto squallido".

Nel 2022, lui e un collega pubblicarono un articolo che descriveva come l'acqua proveniente da fiumi o falde acquifere sotterranee potesse essere pompata in scambiatori di calore fissati al soffitto sopra le banchine della metropolitana. L'aria calda aspirata in questi scambiatori avrebbe ceduto parte del suo calore all'acqua, consentendo all'aria fredda di fuoriuscire dall'altro lato. L'acqua riscaldata sarebbe fluita dolcemente attraverso il terreno, forse per essere raffreddata o altrimenti trattata altrove.

Un prototipo di questa configurazione è ora installato nella cava di gesso. "Con una portata di pompaggio nominale nell'arco di circa un'ora, possiamo abbassare la temperatura di una stanza [delle dimensioni di una camera da letto] di circa 10-11 gradi [Celsius]", afferma Paul. Lui e i suoi colleghi devono ancora testare il funzionamento in stanze di grandi dimensioni e, soprattutto, non è sicuro che Transport for London (TfL), l'ente che gestisce la metropolitana, lo implementerà mai realmente.

Tuttavia, Paul sostiene che il sistema potrebbe rappresentare un significativo miglioramento rispetto a una tecnologia simile testata da TfL nel 2006. Tale tecnologia, non più in uso, tentava di raffreddare utilizzando l'acqua di falda che era penetrata nella stazione della metropolitana di Victoria, nel centro di Londra, e poi pompata fuori da essa. Paul suggerisce che questo fluido non sarebbe stato freddo quanto l'acqua prelevata direttamente dalle falde acquifere vicine o dai fiumi sotterranei. Aggiunge che il suo sistema utilizza filtri speciali per ridurre il rischio che l'acqua calcarea causi calcare eccessivo e ostruzioni.

WIRED ha chiesto a TfL se avrebbe preso in considerazione l'utilizzo del sistema ideato da Paul e dai suoi colleghi. Sebbene TfL abbia rifiutato un'intervista, Melvin Lim, un portavoce, afferma che l'ente ha dovuto "definire attentamente le priorità" degli investimenti negli ultimi anni. Ha sottolineato l'introduzione di nuovi treni per la Piccadilly Line il prossimo anno, che saranno dotati di aria condizionata: "Rimaniamo aperti a misure che contribuiscano a gestire l'impatto dell'aumento delle temperature dovuto al cambiamento climatico".

A TfL, bisogna riconoscere che nel corso degli anni ha compiuto molti sforzi per cercare di risolvere il problema delle gallerie calde, tra cui l'installazione di pannelli di raffreddamento alle pareti delle gallerie . I pannelli, che fanno circolare l'acqua per rimuovere il calore dall'aria, sono stati sperimentati nel 2022, sebbene non siano attualmente in uso. Paul sostiene che un sistema del genere potrebbe avere costi proibitivi.

Hassan Hemida dell'Università di Birmingham afferma che la tecnologia di raffreddamento ad acqua di Paul è una "buona idea", anche se resta da vedere quanto calore potrebbe effettivamente rimuovere da una vera e propria stazione della metropolitana affollata e piena di gente.

Alcune ferrovie semplicemente spingono i limiti della nostra capacità di raffreddare le cose, afferma Hemida. Fa l'esempio dei treni ad altissima velocità che viaggiano, diciamo, a 400 chilometri all'ora. Spingono l'aria fuori dal loro percorso ad alta velocità, il che significa che la pressione dell'aria intorno alle apparecchiature di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) sui tetti di quei treni può diminuire significativamente . "Quindi, non è possibile aspirare aria nel sistema HVAC", afferma. In definitiva, ciò potrebbe causare il guasto dell'unità di condizionamento dell'aria. "Sono stato contattato da colleghi dalla Cina e vogliono trovare una soluzione a questo problema", aggiunge Hemida.

Tuttavia, sempre più operatori ferroviari stanno adottando sistemi di aria condizionata di serie. Ad esempio, la linea Elizabeth Line di Londra, ancora relativamente nuova, è dotata di aria condizionata. E un portavoce di Škoda Transportation, che ha recentemente introdotto treni della metropolitana climatizzati nella capitale bulgara , afferma: "In generale, ogni veicolo che produciamo ora è dotato di aria condizionata". Sharon Hedges, senior engagement manager di Transport Focus, un organismo di controllo del settore, aggiunge: "Quando si pensa all'acquisto di nuovo materiale rotabile, questi sono i tipi di aspetti a cui bisogna prestare attenzione ora".

Le ondate di calore sono una cosa in Gran Bretagna. E il deserto egiziano? L'azienda tecnologica tedesca Siemens sta fornendo all'Egitto una nuova serie di treni ad alta velocità in grado di viaggiare fino a 230 chilometri orari. I treni Velaro dell'azienda sono utilizzati in molte località europee, ma per l'Egitto, Siemens li ha messi davvero alla prova. La scorsa estate, l'azienda ha portato uno dei treni in un centro di prova in Austria e lo ha esposto a condizioni sgradevoli, tra cui temperature fino a 60 gradi Celsius e forti venti. "Stiamo raggiungendo una temperatura interna di 26 gradi con le condizioni esterne più calde", afferma Björn Buchholz, responsabile dei sistemi HVAC e porte.

"Abbiamo aggiunto uno speciale sistema di filtraggio", aggiunge, spiegando che questo aiuterà a rimuovere la sabbia e la polvere provenienti dal deserto egiziano, per far sì che il condizionatore funzioni come previsto.

Un treno Siemens Velaro in Egitto.

Fotografia: Per gentile concessione di Siemens

Sebbene l'aria condizionata sia molto diffusa tra i viaggiatori estivi stanchi, anche le misure di raffreddamento passivo hanno un loro ruolo, afferma John Lawrence, consulente per il settore ferroviario presso JPL Diversified. Molte stazioni ferroviarie sono già dotate di tende da sole, che ombreggiano banchine e carrozze mentre i passeggeri salgono. Ma non è sempre così. "[Il treno] può starsene lì tranquillamente a scaldarsi al sole: approfittatene per sfruttare parte di quell'apporto solare", afferma Lawrence.

Una volta che un treno è esposto all'aria aperta, anche vernici o rivestimenti altamente riflettenti potrebbero rivelarsi utili. Nel Regno Unito, il Rail Safety and Standards Board (RSSB), un ente indipendente per la standardizzazione e la ricerca, prevede di testare una selezione di tali tecnologie sui treni il prossimo anno. "Ci sono buone probabilità che un rivestimento o un rivestimento riflettente diventi una soluzione economica per affrontare questo problema", afferma Richard Walker, vicedirettore della ricerca presso l'RSSB.

Treni diversi potrebbero richiedere soluzioni leggermente diverse a seconda che seguano un percorso nord-sud o est-ovest, aggiunge la sua collega Scarlett Hayward Mitchell, analista di supporto alla ricerca. Tale orientamento potrebbe influenzare quali parti del veicolo siano più frequentemente esposte a forte luce solare.

Al giorno d'oggi, qualsiasi attività legata alle ferrovie è costosa. Pertanto, è molto probabile che gli aggiornamenti ai sistemi di climatizzazione, o alle livree, avvengano in concomitanza con gli aggiornamenti programmati del materiale rotabile da parte degli operatori ferroviari. Nel Regno Unito, un programma per trasferire alcuni servizi ferroviari alla proprietà pubblica, rendendoli parte di una nuova entità chiamata Great British Railways , potrebbe essere una buona scusa per investire in nuove verniciature o livree per i treni. Questo è in parte il motivo per cui l'RSSB ha deciso di avviare subito una ricerca sui materiali riflettenti, spiega Walker.

Nel frattempo, Paul e i suoi colleghi continuano a lavorare sulla loro tecnologia di raffreddamento sotterraneo presso il sito di prova della cava di gesso. "Stiamo costruendo lentamente per dimostrare che questa tecnologia può essere implementata operativamente", afferma. "Ci vorrà forse un anno prima che ciò accada".

Se lui, o chiunque altro, riesce ad interessare TfL e a raffreddare con successo la metropolitana, allora forse tutto è possibile.