Como manter o metrô e os trens frescos em um mundo cada vez mais quente

A temperatura mais alta já registrada por Jonathan Paul em uma estação do metrô de Londres foi de cerca de 42 graus Celsius, ou 107,6 graus Fahrenheit. Paul, pesquisador da Royal Holloway, Universidade de Londres, usa seu smartphone com termômetro integrado para fazer essas medições. 42°C é o tipo de calor que faria qualquer um correr para o prédio com ar-condicionado mais próximo. No subterrâneo, porém, isso não é possível. Lá embaixo, só há túneis abafados e trens barulhentos.

A rede do metrô atravessa uma espessa camada de argila, e esse material denso absorve o calor gerado pelos trens desde que os túneis foram escavados, em alguns casos há mais de 100 anos. Instalar aparelhos de ar-condicionado nos trens pode aquecer ainda mais os túneis, já que o ar quente do interior dos vagões é despejado nos túneis antigos.

Mas Paul tem uma ideia para resfriar os próprios túneis. "A água, como refrigerante, pode reter enormes quantidades de calor", diz ele. "Ela está por toda parte sob Londres." Ele está trabalhando em uma tecnologia que usaria água subterrânea a cerca de 10 graus Celsius para transportar o excesso de calor para longe das estações de metrô. E ele está testando-a nas profundezas de uma pedreira de giz a oeste de Londres, perto da cidade de Reading.

Os trens, sendo tubos de metal lotados de pessoas, são difíceis de resfriar. Mas, com o aumento das temperaturas nos verões devido às mudanças climáticas, garantir que o transporte público permaneça confortável e seguro torna-se cada vez mais importante. É um problema global. Passageiros de trem no Japão e no Marrocos reclamaram da insuficiência de ar-condicionado durante as ondas de calor deste ano, e um estudo de 2023 relatou temperaturas em vagões de trem de até 47 graus Celsius na Índia .

Paul, por exemplo, testemunhou os efeitos do superaquecimento em passageiros que usam trens de superfície. "Vi quatro pessoas desmaiarem neste verão", diz ele.

Os primeiros trens com ar-condicionado datam de aproximadamente um século atrás. Um artigo de 1933 dizia o seguinte: "Até agora, todos temiam uma viagem de trem no verão". Se ao menos pudessem ter previsto o futuro. Hoje, trens e redes de metrô podem ser tão desconfortáveis ​​durante ondas de calor que muitos passageiros evitam usá-los completamente.

Paul e seus colegas acreditam que sua solução funcionará. Desça 20 metros por uma escada até a pedreira de giz perto de Reading e você a encontrará. Há várias galerias de tamanhos variados escavadas no giz, separadas por portas. "Estamos tentando simular as condições reais do metrô", diz Paul — embora as coisas lá embaixo na pedreira sejam um pouco mais sombrias. "É muito escuro, é bem sombrio."

Em 2022, ele e um colega publicaram um artigo que descrevia como a água de rios subterrâneos ou aquíferos poderia ser bombeada para trocadores de calor instalados no teto acima das plataformas do metrô. O ar quente aspirado por esses trocadores transferiria parte de seu calor para a água, permitindo que o ar frio saísse pelo outro lado. A água aquecida fluiria suavemente pelo solo — talvez para ser resfriada ou tratada de alguma outra forma em outro local.

Um protótipo desse sistema já está instalado na pedreira de giz. "Com uma vazão de bombeamento nominal, ao longo de cerca de uma hora, conseguimos reduzir a temperatura do cômodo [do tamanho de um quarto] em cerca de 10 a 11 graus Celsius", afirma Paul. Ele e seus colegas ainda precisam testar o desempenho em ambientes maiores e, principalmente, ele não tem certeza se a Transport for London (TfL) — a empresa que opera o metrô — algum dia implementará o sistema na prática.

No entanto, Paul argumenta que o sistema poderia representar uma melhoria significativa em relação a uma tecnologia semelhante testada pela TfL em 2006. Essa tecnologia, que já não está em uso, tentava resfriar o sistema utilizando água subterrânea que havia vazado e sido bombeada para fora da estação de metrô Victoria, no centro de Londres. Paul sugere que esse fluido não seria tão frio quanto a água captada diretamente de aquíferos ou rios subterrâneos próximos. Ele acrescenta que seu sistema utiliza filtros especiais para reduzir o risco de a água calcária causar acúmulo excessivo de calcário e obstruções.

A WIRED perguntou à TfL se considerariam usar o sistema que Paul e seus colegas desenvolveram. Embora a TfL tenha recusado uma entrevista, Melvin Lim, um porta-voz, afirma que a entidade teve que "priorizar cuidadosamente" os investimentos nos últimos anos. Ele enfatizou a introdução de novos trens para a linha Piccadilly no próximo ano, que contarão com ar-condicionado: "Permanecemos abertos a medidas que ajudem a gerenciar o impacto do aumento das temperaturas devido às mudanças climáticas."

A TfL, é preciso reconhecer, tem feito muitos esforços ao longo dos anos para tentar lidar com o problema dos túneis quentes, incluindo a instalação de painéis de resfriamento nas paredes dos túneis . Os painéis, que fazem circular água para remover o calor do ar, foram implementados em um teste em 2022, embora não estejam em uso atualmente. Paul argumenta que um sistema como esse poderia ser proibitivamente caro.

Hassan Hemida, da Universidade de Birmingham, afirma que a tecnologia de resfriamento a água de Paul é uma "boa ideia", embora ainda seja preciso ver quanto calor ela realmente conseguiria remover de uma estação de metrô movimentada e cheia de pessoas.

Certos sistemas ferroviários simplesmente ultrapassam os limites da nossa capacidade de refrigeração, afirma Hemida. Ele dá o exemplo de trens de alta velocidade que viajam a, digamos, 400 quilômetros por hora. Eles forçam o ar para fora do caminho em altas velocidades, o que significa que a pressão do ar ao redor dos equipamentos de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) nos tetos desses trens pode cair significativamente . "Então, não é possível puxar ar para o sistema HVAC", diz ele. Em última análise, isso pode causar a falha da unidade de ar condicionado. "Fui contatado por colegas da China, e eles querem encontrar uma solução para esse problema", acrescenta Hemida.

Cada vez mais operadoras ferroviárias estão adotando sistemas de ar-condicionado como padrão. A linha Elizabeth, em Londres, ainda relativamente nova, por exemplo, conta com ar-condicionado. E um porta-voz da Škoda Transportation, que recentemente lançou trens de metrô com ar-condicionado na capital da Bulgária , afirma: “De modo geral, todos os veículos que produzimos agora são equipados com ar-condicionado”. Sharon Hedges, gerente sênior de engajamento da Transport Focus, uma organização de fiscalização do setor, acrescenta: “Ao pensar em adquirir novos veículos, essas são as características que precisam ser priorizadas agora”.

Ondas de calor são uma coisa na Grã-Bretanha. E no deserto egípcio? A empresa alemã de tecnologia Siemens está fornecendo ao Egito uma nova frota de trens de alta velocidade que podem atingir velocidades de até 230 quilômetros por hora. Os trens Velaro da empresa são usados ​​em muitos lugares da Europa, mas para o Egito, a Siemens os colocou à prova. No verão passado, a empresa levou um dos trens para uma instalação de testes na Áustria e o expôs a condições adversas, incluindo temperaturas de até 60 graus Celsius e ventos fortes. "Estamos atingindo uma temperatura interna de 26 graus nas condições externas mais quentes", afirma Björn Buchholz, chefe de sistemas de climatização e portas.

“Adicionamos um sistema de filtragem especial”, acrescenta, explicando que isso ajudará a remover a areia e a poeira provenientes do deserto egípcio, para que o ar-condicionado continue funcionando conforme projetado.

Um trem Siemens Velaro no Egito.

Fotografia: Cortesia da Siemens

Embora o ar condicionado seja popular entre os viajantes cansados ​​do verão, as medidas de resfriamento passivo também têm um papel importante, afirma John Lawrence, consultor da indústria ferroviária na JPL Diversified. Muitas estações de trem já possuem toldos que protegem as plataformas e os vagões do sol enquanto os passageiros embarcam. Mas isso nem sempre acontece. “[O trem] pode ficar parado ali, tranquilamente exposto ao sol — aproveite a oportunidade para reduzir um pouco esse ganho solar”, diz Lawrence.

Uma vez que o trem esteja em exposição ao ar livre, tintas ou revestimentos altamente refletivos também podem ajudar. No Reino Unido, o Rail Safety and Standards Board (RSSB), uma organização independente de padrões e pesquisa, planeja testar uma seleção dessas tecnologias em trens no próximo ano. "Há uma boa chance de que algum tipo de revestimento ou película refletiva se torne uma abordagem economicamente viável para lidar com isso", afirma Richard Walker, vice-diretor de pesquisa do RSSB.

Diferentes trens podem exigir soluções ligeiramente diferentes, dependendo se seguem uma rota norte-sul ou leste-oeste, acrescenta sua colega Scarlett Hayward Mitchell, analista de suporte à pesquisa. Essa orientação pode afetar quais partes do veículo ficam mais frequentemente expostas à forte luz solar.

Hoje em dia, qualquer intervenção em ferrovias é cara. Por isso, as atualizações nos sistemas de ar condicionado ou nas pinturas dos trens geralmente ocorrem quando as empresas ferroviárias realizam atualizações programadas em seu material rodante. No Reino Unido, um programa para transferir alguns serviços ferroviários para a propriedade pública — tornando-os parte de uma nova entidade chamada Great British Railways — pode ser uma boa desculpa para investir em novas pinturas ou novas cores para os trens. É por isso que a RSSB decidiu pesquisar materiais refletivos neste momento, explica Walker.

Enquanto isso, Paul e seus colegas continuam trabalhando em sua tecnologia de resfriamento subterrâneo em seu local de testes na pedreira de giz. "Estamos construindo aos poucos para demonstrar que isso pode ser implementado operacionalmente", diz ele. "Talvez esteja a um ano de distância disso."

Se ele, ou qualquer outra pessoa, conseguir interessar a TfL — e de fato amenizar o movimento no metrô — então talvez tudo seja possível.