Dai tram alle auto da corsa: la grande esperienza ABB nella mobilità elettrica

Mentre il mondo entra in una nuova era di trasporti puliti ed efficienti, ABB è perfettamente posizionata per mettere la sua notevole esperienza a disposizione delle sfide tecniche che ci attendono. Forte di una storia illustre e di lunga data nel settore, ABB continua a essere una fonte principale di nuovi sviluppi nella mobilità elettrica.

La storia inizia più di 125 anni fa. Quando due aziende antenate di ABB, la Brown, Boveri & Cie AG (BBC) e la Maschinenfabrik Oerlikon (MFO), si stavano già affermando nel settore dei trasporti. Queste aziende pioniere tecnologiche svilupparono una gamma di tecnologie elettriche per le ferrovie, i tram e le imbarcazioni, solo per citarne alcuni. In questo processo costruirono solide basi per ciò che doveva ancora venire.

Elettrificazione delle ferrovie

MFO fu la prima azienda antenata di ABB a portare sul mercato le tecnologie di mobilità elettrica, con la fornitura di materiale elettrico alle prime due linee di tram elettrici in Svizzera: la Vevey-Montreux-Chillon e la Sissach-Gelerkinden-Bahn, inaugurate rispettivamente nel 1888 e nel 1891.

Sissach-Gelerkinden-Bahn (ca. 1891)


Nello stesso periodo, l'ingegnere britannico Charles Brown Sr. era sempre più colpito dal potenziale che l'elettricità aveva di rivoluzionare il trasporto su rotaia. Brown, che nel 1871 aveva fondato la Schweizerische Lokomotiv-und Maschinenfabrik (SLM), era già fortemente impegnato nella produzione di locomotive a vapore quando iniziò a dedicarsi alla trazione elettrica. La SLM sostanzialmente continuò a fornire i componenti meccanici a quasi tutte le locomotive elettriche svizzere per molti decenni. Uno dei figli, Charles E. L. Brown, che negli anni '80 aveva lavorato col padre, fu uno dei fondatori della Brown Boveri & Cie (BBC) nel 1891.

Nel 1895 la BBC realizzò le apparecchiature elettriche per il primo motore elettrico trifase al mondo e usato nei trasporti nella città svizzera di Lugano. Tre anni dopo, la BBC elettrificò diverse ferrovie di montagna ad altitudini importanti, compresa la Jungfraubahn conosciuta in tutto il mondo, che ancora oggi sale fino all'altezza impressionante di 3.500 metri. Nel 1899 la BBC attrezzò una delle prime locomotive elettriche mondiali di linea che correva lungo la ferrovia svizzera Burgdorf-Thun, la prima linea elettrica europea a scartamento standard.

Ferrovia a cremagliera Jungfrau-Bahn (ca. 1928)


Tram a Lugano (1896)


Locomotiva Burgdorf-Thun-Bahn (1908)


All'inizio del XX secolo e in modo indipendente l'una dall'altra, la MFO e la BBC lanciarono progetti di elettrificazione unici nel loro genere sulla rete delle Ferrovie Federali Svizzere (SBB). Tra il 1905 e il 1909, la MFO condusse a proprie spese dei collaudi per l'elettrificazione di una tratta della ex ferrovia svizzera “Nationalbahn” tra Zurigo-Seebach e Wettingen (ora parte della rete suburbana di Zurigo). I test dimostrarono che la corrente alternata monofase era adatta all'elettrificazione delle ferrovie a lunga percorrenza.

Alla fine del 1905, la BBC decise di elettrificare la galleria Simplon di 20 chilometri a binario singolo che passava sotto le Alpi tra Brig, in Svizzera, e Iselle, in Italia, a proprie spese e assumendosi tutti i rischi. L'impresa, portata a termine in sei mesi, rese possibile sostituire i treni a carbone sbuffanti di fumo nero che avevano un tempo circolato nella galleria (causando la sofferenza respiratoria dei passeggeri e del personale di bordo).

Locomotiva Ae 4/7 in uscita dalla galleria Simplon lato nord (1946)


La carenza di carbone durante la Prima Guerra Mondiale spinse le ferrovie svizzere (SBB) ad espandere ulteriormente la rete di linee ferroviarie elettriche nel Paese. La BBC, la MFO e un'altra antenata, la Société Anonyme des Ateliers de Sécheron (SAAS), furono i grandi fornitori di questa espansione. Il processo ebbe realmente inizio nel 1916, quando la SBB decise di elettrificare la ferrovia del Gottardo. La BBC e la SLM fornirono 40 locomotive passeggeri, mentre la MFO e la SLM contribuirono con 50 locomotive merci. Con velocità di punta di 75 chilometri all'ora per i treni passeggeri e 65 km/h per quelli merci, le locomotive del Gottardo gestirono il traffico su rotaia per molti anni, diventando nel frattempo icone delle ferrovie svizzere. Ciò era vero soprattutto per i treni merci "coccodrillo" dal muso appuntito, lunghi 20 metri, che rimasero in servizio per quasi 60 anni.

La locomotiva "coccodrillo" sulla linea del Gottardo (1921)


Dopo il completamento della linea del Gottardo, la SBB puntò l'attenzione sull'estensione della rete elettrica ferroviaria giù nelle pianure fino a salire sulle Montagne del Jura. Dal 1927 fu possibile far transitare una locomotiva elettrica per l'intera tratta dal Lago di Costanza nella parte orientale fino al Lago Ginevra nella parte occidentale. Grazie al ruolo chiave delle aziende antenate di ABB, l'elettricità aveva dimostrato il proprio valore nelle ferrovie in Svizzera e non solo.

Mentre in Svizzera accadeva quanto appena descritto, più a nord in Svezia già nel 1901 la società allora conosciuta come ASEA – l'attuale “A” di ABB – forniva il materiale elettrico per i tram di Stoccolma. Ma ASEA sviluppò anche ingranaggi per carichi pesanti e nel 1923 attrezzò le locomotive articolate elettriche che trainavano carichi pesantissimi lungo la tratta norvegese della famosa Malmbanan o "linea del ferro". ASEA attrezzò anche le locomotive elettriche per la linea di lunga percorrenza di 460 chilometri tra Stoccolma e Göteborg, che venne elettrificata nel 1925.

Tra le principali innovazioni introdotte dalle antenate di ABB c'era la trasmissione Buchli con un asse motore che portò a esportare ordini e contratti di licenza per locomotive simili usate in Germania, Cecoslovacchia, Francia, Spagna e Giappone. Vennero lanciati sul mercato anche i primi carrelli "bogie" Ae 4/4 ad alte prestazioni. Essi utilizzavano assi completamente motorizzati che sostituivano i modelli più vecchi caratterizzati da una combinazione di assi portanti e assi motore. Le locomotive Ae 4/4, con una velocità di punta di 120 km/h, divennero presto uno standard di settore.

Nelle successive innovazioni che comprendevano l'applicazione di semiconduttori di potenza alle locomotive e la fornitura dei primi treni ad alta velocità ad assetto variabile X2000 a SJ in Svezia, per il collegamento rapido tra Stoccolma e Göteborg, ABB e i suoi predecessori furono pionieri della tecnologia elettrica ferroviaria per gran parte del XX secolo.

Dopo la fusione di ASEA e BBC, da cui nacque il gruppo ABB nel 1987, le loro rispettive attività commerciali legate ai trasporti si tradussero in una società indipendente all'interno del gruppo, che fu poi venduta a Bombardier. Se da un lato ABB non fabbrica più intere locomotive, continua a fornire molti componenti ad alte prestazioni per le sofisticate applicazioni di trazione ferroviaria.

Sistemi di propulsione per navi

Grazie alle sue antenate, anche ABB vanta oltre 100 anni di esperienza nello sviluppo dei macchinari navali e di soluzioni di propulsione elettrica per navi.

Nel 1901 la BBC divenne la prima società in Europa a costruire una turbina navale. La società continuò ad avere un ruolo fondamentale nello sviluppo delle applicazioni navali per questa tecnologia. Data l'esperienza di Charles Brown nei progetti relativi ai trasporti elettrici su strada, non sorprende che egli fosse tra i primi sostenitori dell'uso dell'elettricità sulle navi. Già nel 1904 la BBC aveva brevettato una trazione elettrica usata per la propulsione delle navi alla velocità di crociera. Nel 1906 Brown ultimò un progetto per l'Ammiragliato britannico sul potenziale dei suoi azionamenti turbo-elettrici. Se da un lato la BBC non produsse i primi sistemi di propulsione turbo-elettrica per la navigazione, che furono introdotti per la prima volta nel 1916, dagli studi di Brown era chiaro che aveva ben capito come usare il materiale elettrico per alimentare le imbarcazioni.

I primi successi della BBC nell'uso dell'elettricità per alimentare le navi arrivarono con i suoi generatori a turbina, sviluppati per il mercato degli ausiliari marini a partire dal 1901. L'attività crebbe rapidamente e dal 1916 la BBC iniziò a produrre i cosiddetti aspiratori di scarico per i motori diesel navali a due tempi, un dispositivo paragonabile a un turbocompressore usato su un motore a quattro tempi. Grazie alla tecnologia avanzata usata dalla società per i motori ad alta velocità in corrente continua, che era stata sviluppata per altre applicazioni, divenne in breve tempo un monopolio globale nel mercato degli aspiratori dei gas di scarico ad azionamento elettrico. Nel 1993 la BBC iniziò a sviluppare i ventilatori a turbo-compressione per le turbine dei gas di scarico, per incrementare la potenza dei motori diesel. Gli aspiratori di carico aumentarono del 50% la resa dei motori diesel a quattro tempi, riducendo il peso e lo spazio, il consumo di carburante, e prolungando la durata di servizio dei motori.

Se molte tecnologie elettriche della BBC continuarono a essere utilizzate sulle navi, l'avvento dei motori diesel ad alta efficienza verso la metà del XX secolo sostanzialmente eliminò l'uso dei sistemi a propulsione turbo-elettrica nelle imbarcazioni mercantili. Ci sarebbe voluta una nuova ondata di innovazione - azionamenti elettrici a velocità variabile - affinché l'uso della propulsione elettrica rivelasse nuovamente la sua praticità nel settore navale. Questa tecnologia fu utilizzata per la prima volta alla fine degli anni '70 a bordo di una rompighiaccio russa e sulla Arana. La Arana, una nave da ricerca finlandese dotata di motori di propulsione in corrente alternata, montava dei componenti ABB in collaborazione con il costruttore navale Wartsila.

Circa nello stesso periodo, i progettisti iniziarono a credere nella validità commerciale di un azionamento elettrico sommerso accoppiato all’elica di propulsione anche con funzione di timone. ABB collaborò con Wartsila per sviluppare la tecnologia che in definitiva portò alla produzione di una unità di 1,5 mega watt denominata Azipod. Un sistema di propulsione Azipod venne installato sul rompighiaccio Seili, con risultati spettacolari. Se prima non era in grado di rompere il ghiaccio da poppa, ora con la nuova dotazione la nave era abbastanza potente da rompere il ghiaccio anche dello spessore di 0,6 metri procedendo a marcia indietro.

ABB ha continuato a migliorare il progetto e a ideare nuove applicazioni per Azipod. Oggi, questo motore rivoluzionario ad azionamento elettrico ha la funzione di migliorare la sicurezza, l'efficienza energetica, la manovrabilità e le prestazioni della nave per un'ampia gamma di applicazioni marine.

Veicoli elettrici e soluzioni di ricarica

Le antenate di ABB erano anche interessate a concepire modi di impiego dell'elettricità per alimentare auto, autobus e veicoli stradali. Durante la Prima Guerra Mondiale, la BBC convertì un camion alimentato a benzina in un veicolo elettrico. A metà degli anni '40 la società produceva carrelli elettrici che assomigliavano ai moderni carrelli elevatori, insieme ad altre auto alimentate a batteria e carrelli per lo smaltimento dei rifiuti e la consegna di prodotti presso gli stabilimenti.

Automotrice a batteria per mattatoio a Zurigo (1909)


Circa nello stesso periodo, la MFO iniziò a lavorare a un autobus elettrico che utilizzava un volano a bordo per l'accumulo di energia - diverso dai più comuni filobus che prendevano l'energia dai cavi elettrici sospesi. Il prototipo fu completato nel 1946. Nonostante il suo potenziale, il “Gyrobus” alla fine entrò in servizio in modo sperimentale solo in località avventurose: le città di Yverdon in Svizzera, Léopoldville (ora Kinshasa) in Congo, e Ghent in Belgio, nonché la miniera Gonzenwek in Svizzera.

Collaudi di Gyrobus a Yverdon (1950)


Se queste incursioni premature nel campo dei veicoli elettrici non diedero dei risultati commerciali, ABB continuò a seguire con la massima attenzione gli sviluppi del settore. Quando le condizioni cambiarono, l'azienda fece una serie di investimenti nei sistemi di carica rapida in corrente continua per i veicoli elettrici. Le stazioni a carica ultra rapida di ABB possono ridurre i tempi di ricarica fino a soli 12 minuti, mentre prima il processo durava tutta la notte.

Oggi ABB ha installato oltre 6.000 stazioni a ricarica rapida collegate al cloud in 56 paesi, fra cui Germania, Olanda, Russia, Stati Uniti e Canada.

ABB sta anche sviluppando soluzioni di mobilità elettrica per i trasporti pubblici. Dal 1917, in Francia e Svizzera sono entrati in funzione autobus articolati con un'alta capienza di passeggeri, interamente elettrici e di nuova generazione che usano le stazioni robotizzate di ricarica flash di ABB. Integrate nelle pensiline degli autobus, queste unità danno un impulso di carica alle batterie del veicolo durante i circa 20 secondi di permanenza dell'autobus alla fermata. La ricarica flash permette di ridurre in modo significativo la dimensione e il peso del pacco batterie dell'autobus, potendo così attivare le prime pratiche linee urbane di autobus completamente elettrici senza cavi sospesi. Ma le soluzioni elettriche di ABB per gli autobus non si limitano alle ricariche flash. Nelle città europee e nordamericane è in funzione un'ampia gamma di soluzioni di ricarica di ABB.

ABB oggi offre una vasta gamma di tecnologie di ricarica dei veicoli elettrici per le auto, gli autobus e persino le navi, nonché il monitoraggio della rete, servizi e supporti basati sull’offerta di soluzioni digitali ABB Ability, contenuti nella piattaforma cloud Microsoft Azure. Il Gruppo offre anche un'ampia linea di prodotti e servizi che migliorano l'affidabilità e la sostenibilità delle reti elettriche nazionali, consentendo agli operatori della rete di soddisfare le domande associate alla ricarica di veicoli elettrici, al contempo favorendo l'integrazione di fonti di energia rinnovabili.

L'eredità di scrivere il futuro

ABB e le sue antenate sono state fortemente impegnate nello sviluppo delle tecnologie che rendono possibile la mobilità elettrica. Più di recente, la sua rivoluzionaria partnership con la serie di competizioni ABB FIA Formula E Championship è una chiara dimostrazione del fatto che la tecnologia dietro la mobilità elettrica è davvero pronta e che i veicoli elettrici, oltre a essere puliti ed efficienti, possono rivelarsi macchine ad alte prestazioni. ABB, grazie alla sua ineguagliabile esperienza nel campo dell'elettrificazione e alla leadership nelle soluzioni di ricarica dei veicoli elettrici, è il partner ideale per la prima serie al mondo di competizioni automobilistiche che utilizzano interamente veicoli elettrici.

Mentre i trasporti elettrici crescono nel loro ruolo di tecnologia dominante nel settore, ABB continuerà a offrire innovazioni che renderanno la mobilità elettrica ancora più efficiente, pratica e sostenibile.





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