Il Pacific Northwest National Laboratory fa il check-up all’Hyperloop

Il sistema di trasporto ultra-veloce per passeggeri e merci che attira l’interesse di Elon Musk e Virgin Hyperloop One avrà un impatto sulle reti elettriche delle regioni attraversate: ricercatori americani lo stanno già misurando

La soluzione di trasporto per passeggeri e merci nota come hyperloop, che prevede di spedire tra una fermata e l’altra gusci o cabine sottovuoto ad alta velocità, fino a 1.200 km/h, può essere nella sua fase di infanzia tecnologica, anche se i primi esperimenti sono passati alla fase concreta.

Società come Virgin Hyperloop One e Boring, stanno già lavorando con grande intensità per portare a ultimazione i primi tratti commerciali. Nel caso della società appartenente ad Elon Musk le ultime indicazioni arrivate riguardano l’area di Las Vegas e di Los Angeles e più recentemente quella di Miami, mentre è stata archiviata una linea Washington-Baltimora.

Ma un sistema come l’hyperloop avrà anche un impatto: in particolare sulla rete elettrica delle zone attraversate. Una delle domande più comuni di chi ha dubbi sulla transizione dall’auto convenzionale ai veicoli passeggeri a batteria è l’effetto che avrà sulle reti elettriche l’adozione su larga scala.

Molti anni prima che l’auto elettrica avesse un boom come l’attuale, i centri studi di università ed utility stavano già facendo i conti, per capire che tipo di aggiornamento dell’infrastruttura sia necessario per rispondere alla diffusione capillare di veicoli da ricaricare.

Con l’hyperloop non è diverso: c’è già chi sta facendo i conti per capire queste capsule che viaggeranno ad altissima velocità che effetto avranno sui consumi e la stabilità delle reti elettriche.

Una squadra di ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory, uno dei grandi istituti federali attivi su ricerca avanzata che spazia dalle batterie all’idrogeno, si è messa al lavoro per capire cosa comporta uno scenario nel caso peggiore, e ha pubblicato i risultati su IEEE Transactions on Power Systems, risultati che hanno corroborato un resoconto dell’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy che fa capo al dipartimento americano dell’Energia.

Per arrivare a conclusioni attendibili il team del PNNL ha lavorato su quattro modelli: tre collocati in California, Colorado ed Ohio hanno preso in esame il trasporto tra città, mentre un quarto modello ha ipotizzato una linea hyperloop all’interno di una grande area metropolitana, tra l’aeroporto di San Francisco e una stazione nella zona del ponte Golden Gate.

Per le linee hyperloop considerate, si è ipotizzato una distanza non superiore ai 10 chilometri da sottostazioni in grado di assicurare un voltaggio di almeno 138 kV. L’analisi ha inserito nei calcoli energia per levitazione, propulsione e frenata delle cabine, nonché mantenimento del vuoto nei percorsi. Il periodo di utilizzo ipotizzato è stato quello estivo, abitualmente fase di picco per i carichi sulla rete elettrica.

Nei percorsi tra città, i ricercatori hanno notato che specialmente le accelerazioni e le frenate dei gusci erano in grado di creare sfarfalli o vere e proprie scosse ai livelli di voltaggio della rete. In certi casi questi episodi sarebbero stati anche potenzialmente in grado di creare possibili interruzioni alla griglia elettrica più debole.

Questo si è visto essere il caso in particolare là dove le sottostazioni usate erano più piccole, come in Colorado. Una linea hyperloop inserita nello stato delle Montagne Rocciose richiederebbe quindi un adeguamento dell’infrastruttura integrando apparecchiature in grado di mitigare i problemi al momento del loro insorgere.

La linea hyperloop il cui modello ha preso in esame trasporto passeggeri nell’area della Baia di San Francisco, potendo contare su cabine più piccole rispetto a quelle dei trasporti a lunga distanza, incluse quelle merci, si è dimostrata meno soggetta ad effetti sulla rete elettrica: da non trascurare che la brevità della linea comporta anche meno fermate ed accelerazioni.

I modelli hanno suggerito al gruppo di ricerca che sistemi hyperloop passeggeri o merci su percorsi tra città di media distanza probabilmente richiederanno sottostazioni con livelli di voltaggio da 230 kW o superiori, rispetto allo standard americano di 138 kV, per rispondere alle cadute di voltaggio nelle sottostazioni di minore potenza a valle della rete.

La simulazione sui percorsi tra città e città ha avuto migliori risultati di resilienza della rete dell’Ohio rispetto a quella della California e del Colorado, che hanno accusato maggiormente i cambi di carico ed i picchi pretesi dall’hyperloop in attività.

La presenza di scosse e pulsazioni improvvise alla rete ha lasciato anche dei punti di domanda ai ricercatori, riguardo alla prontezza dei meccanismi di risposta della rete: gli impianti di riserva nella maggior parte dei casi sono impianti a gas naturale tenuti di scorta per la maggior parte delle giornate.

Un sistema di trasporto come l’hyperloop con ogni probabilità ad una rete come quella californiana o del Colorado creerebbe richieste molto più frequenti con interventi di supporto alla rete degli impianti di generazione a gas che richiederebbero una manutenzione e efficienza superiore a quella attuale. Oppure tecnologie cuscinetto come impianti di accumulo che andrebbero però tenuti costantemente a disposizione per le fasi di stress di un sistema di trasporti ad alti picchi di energia come l’hyperloop.

Credito immagine di apertura: Mike Perkins/Pacific Northwest National Laboratory