PH: Hyperloop Transportation Technologies
La società Hyperloop Italia è stata ufficialmente presentata a Roma lo scorso gennaio dal CEO Bibop Gresta. Avrà due sedi principali: una operativa a Milano e un’altra, per lo più istituzionale, a Roma.
Per poter raccontare di cos’è Hyperloop Italia, di come funziona e di quali sono gli obbiettivi concreti già raggiunti, dobbiamo prima fare un salto indietro di una decina di anni.
Tuttavia possiamo svelare già parte del finale. Le parole, le speranze e i sogni per un progetto futuro corrono molto, forse troppo, più velocemente di quanto sia già stato possibile realizzare.
Molte delle informazioni che tratteremo, sia tecniche che non, sono riconducibili ad uno studio preliminare messo in condivisione.
Da dove prende origine l’idea di Hyperloop? Lo scopo era quello di scoprire ed elaborare la quinta tipologia di trasporto, dopo quello degli aerei, dei treni, delle auto e delle navi. Un quinto modo che doveva essere più sicuro, veloce ed economico degli altri. Ma anche che fosse conveniente, quindi non soggetto a fenomeni atmosferici e naturali, e soprattutto sostenibile dal punto di vista energetico.
Con queste prerogative nasce Hyperloop, che con parole essenziali può essere visto come un tubo a bassa pressione entro cui scorrono capsule che trasportano passeggeri ad alta velocità. La tecnologia che ci sta dietro richiede però termine e concetti più complicati.
L’obbiettivo iniziale era quello di creare una linea di collegamento tra Los Angeles e San Francisco che potesse rispettare i precedenti requisiti. Un tragitto di oltre 600 km e quasi 6 ore di macchina da poter coprire in soli 35 minuti con la tecnologia di Hyperloop.
E’ curioso osservare come “The only system that comes close to matching the low energy requirements of Hyperloop is the fully electric Tesla Model S“. Parliamo infatti di circa 6-7 anni fa, quando la Model S stava rivoluzionando, soprattutto in America, la mobilità elettrica e veniva utilizzata come metro di paragone per progetti di questo calibro.
La vera innovazione si base sull’intraprendere la strada “vactrain” (che sta per “vacuum-train”, treno nel vuoto, in assenza di aria). Una scelta di questo genere implica la necessaria costruzione di linee Maglev (Magnetic Levitation) all’interno di tunnel in cui viene ricreato un ambiente a bassissima pressione, dato che ottenere il vero vuoto è pressoché impossibile e controproducente.
Il Maglev si basa sull’utilizzo di motori elettrici lineari, cioè motori elettrici analoghi a quelli rotanti con la differenza fondamentale di sviluppare il moto lungo una linea retta. Così facendo, quindi, la parte fissa è il binario (statore), mentre la parte mobile è il treno stesso (“rotore”).
Per gestirne la velocità sarà sufficiente agire sull’intensità di corrente che attraversa la bobina, la quale corre lungo l’estensione del binario.
Invertendo il verso della corrente sarà possibile invertire anche la polarità magnetica. Istante per istante, i magneti sul mezzo verranno respinti dai magneti sul binario, ottenendo di fatto la levitazione, ma saranno invece attratti dal successivo magnete sul binario, ottenendo anche la propulsione.
I soggetti principali su cui focalizzare l’attenzione sono la capsula (di fatto un vagone futuristico) e i condotti della linea Hyperloop; analizziamoli nel dettaglio.
Differenti dimensioni e peso, differenti ingombri interni e scelta dei materiali a seconda della capsula base o di una possibile versione plus. Ma entrambe comunque studiate per garantire la sicurezza e comfort necessari per un’opera simile.
Però l’aspetto forse più importante risiede nel compressore onboard. Un compressore assiale con la duplice funzione di evitare l’effetto di bloccaggio dovuto allo stretto passaggio tra capsula e pareti del condotto, creando un bypass forzato, e con la possibilità di offrire una migliore stabilità al sistema sospensivo.
Da evidenziare anche la presenza di intercooler ad acqua per raffreddare l’aria da fornire alla cabina passeggeri.
Di fatto stiamo parlando di tubi cilindrici che connettono stazioni in un sistema chiuso. Due “semplici” condotti affiancati per permettere il transito in entrambi i versi di percorrenza.
Un progetto preliminare della struttura completa potrebbe essere il seguente:
Ci si aspetta di poter ottenere una diminuzione di pressione fino a mille volte rispetto a quella atmosferica. Parliamo di circa 100 Pa, che andrebbero a ridurre al minimo la resistenza aerodinamica della capsula, ma al tempo stesso garantirebbero un “agevole” risucchio di aria da parte delle pompe per vuoto.
Infatti l’efficienza di queste pompe industriali è funzione della pressione di esercizio:
Certo, un grafico bilogaritmico con pressione in Torricelli e portata d’aria in piedi cubi/min non è di facile lettura quantitativa, ma gli americani sono tosti ad abbandonare le loro (s)comode unità di misura.
Tuttavia è facile intuire quanto la capacità di asportare aria cali a picco in presenza di pressioni troppo basse. Anche in questo caso i 100 Pa (circa 0.75 Torr) risultano vantaggiosi se confrontati al tentativo di raggiungere il vuoto, condizione che comunque verrebbe completamente vanificata in presenza di impercettibili perdite.
Per non intralciare infrastrutture già esistenti, spesso i condotti Hyperloop dovranno essere sorretti da pilastri formati da elementi curvi in calcestruzzo armato e da una fondazione su pali. Sono previsti dei gap laterali per prevenire l’espansione termica, ma anche dei damper per attenuare oscillazioni dovuti a terremoti o ad assestamento del terreno.
Una serie di simulazioni strutturali sono state sviluppate per garantire che tutto il sistema Hyperloop risponda positivamente a sollecitazioni esterne, al peso della infrastruttura e agli effetti del vento che potrebbero portare ad instabilità da flutter.
Hyperloop Italia inizia a far parlare marcatamente di sé circa un anno fa, ma cerchiamo di ricostruirne il contesto. Nel luglio 2019 Bibop Gresta, già co-fondatore di HyperloopTT, annuncia di voler presentare studi di fattibilità per il trasporto in Italia, mostrando le potenzialità del sistema tecnologico.
Sul piatto viene messa una velocità supersonica di 1223 km/h, la possibilità di “unire Milano e Bologna in soli 9 minuti“.
Inoltre “il sistema è in grado di produrre più energia di quella che consuma“, ossia di quella che il treno consuma. Nessuna legge della termodinamica viene sconvolta, ma si fa solo riferimento al completo sistema di energia rinnovabile costituito da pannelli fotovoltaici integrati nell’infrastruttura, impianti di generatori eolici e un sistema di recupero energetico in fase di frenata.
A cavallo tra lo scorso dicembre e gennaio di quest’anno, Gresta conferma di essere sicuro che in Italia si possa realizzare questa tipologia di infrastruttura. Al di là dei limiti burocratici, “in Italia noi abbiamo un’opportunità incredibile grazie a dei “corridoi” preventivati anni fa. Di fianco alle ferrovie e alle autostrade sono spesso presenti ampi spazi che potrebbero essere utilizzati proprio per costruire una linea Hyperloop“.
Milano-Roma in circa 30 minuti ad un prezzo di circa “4 dollari ogni 100 km per viaggiare alla velocità del suono“.
A fine gennaio la nascita ufficiale di Hyperloop Italia per proiettarsi qualche settimana dopo verso il primo studio di fattibilità in Italia. Lo scopo? Abbattere ulteriormente le tempistiche per muoversi da Milano Cadorna all’aeroporto di Malpensa, passando dagli attuali 43 ai soli 10 minuti.
Purtroppo questi sono solo progetti per un futuro che non sappiamo bene quantificare. La realtà è che, ad oggi, sono stati eseguiti un numero ridotto di test, per lo più nel DEVLOOP Test Track da parte della Virgin Hyperloop One: