I treni si muovono, l’aria si sposta. È fisica elementare, ma finora nessuno ci aveva costruito sopra un modello di business energetico. L’Università di Manchester ci ha provato: turbine eoliche verticali installate nelle gallerie ferroviarie che sfruttano l’effetto pistone generato dai convogli. Il vento artificiale prodotto dal passaggio dei treni fa girare le pale, le pale producono energia. Energia che serve proprio lì: illuminazione, segnaletica, sistemi di emergenza. Il tutto senza aggiungere un grammo di CO2. Il progetto ha già superato gli studi di fattibilità e ora si prepara alla fase di test su infrastrutture reali. Se funziona, beh, è una gran bella cosa.
L’effetto pistone delle gallerie diventa una risorsa
Un convoglio che entra in una galleria spinge davanti a sé una massa d’aria considerevole. È un fenomeno noto da decenni, studiato soprattutto per progettare sistemi di ventilazione di emergenza. La compressione dell’aria genera flussi che possono raggiungere potenze significative, specialmente nei tunnel più lunghi e trafficati. Il team del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale dell’ateneo inglese, guidato dal dottor Amir Keshmiri, ha sviluppato turbine eoliche ad asse verticale (VAWT) progettate specificamente per questi flussi intermittenti e multidirezionali.
Il progetto pilota parte dalla linea Transpennine Route Upgrade, in collaborazione con Q-Sustain Limited, società di consulenza ingegneristica con sede a Manchester.
Il toolkit che calcola la resa economica
Il cuore del progetto non sono solo le turbine. È VerXis Wind, un software di analisi tecno-economica sviluppato dal team. Inserisci la geometria della galleria, gli orari dei treni, le caratteristiche del tunnel. In pochi minuti il sistema restituisce indicatori finanziari di livello bancario: quanto produce, quanto costa, quando si ripaga. Keshmiri lo spiega chiaramente:
“Stiamo colmando il divario tra innovazione accademica e implementazione reale, rendendo le turbine eoliche a effetto pistone non solo tecnicamente fattibili, ma genuinamente investibili”.
Azhar Quaiyoom, direttore di Q-Sustain, aggiunge:
“VerXis ci permette di testare e scalare rapidamente i design delle turbine per ogni ambiente di galleria specifico. Consente decisioni basate sui dati per implementare soluzioni sostenibili nelle infrastrutture ferroviarie, allineate con gli obiettivi net-zero del Regno Unito e calcola il ritorno sull’investimento per i nostri clienti”.
Perché le turbine verticali funzionano meglio
Le turbine ad asse verticale hanno vantaggi precisi in questo contesto. Non devono orientarsi verso il vento perché captano i flussi da qualsiasi direzione. I treni passano in entrambi i sensi, l’aria si muove avanti e indietro, le VAWT lavorano comunque. Uno studio del 2020 pubblicato su Electronics ha dimostrato che in configurazioni ferroviarie aperte (non in galleria, ma lungo i binari) un sistema di turbine verticali può generare fino a 32,3 MWh all’anno considerando il passaggio dei treni, rispetto ai 30,6 MWh prodotti solo dal vento naturale.
In galleria, dove l’effetto pistone è più concentrato e prevedibile, il rendimento potrebbe aumentare. Le turbine lavorano a basse velocità di cut-in, attivandosi anche con flussi modesti. E servono manutenzione ridotta rispetto alle turbine orizzontali, che in ambienti confinati sarebbero difficili da installare e gestire.
Non solo gallerie ferroviarie
Il modello potrebbe estendersi. Gallerie stradali, metropolitane, persino condotti di ventilazione industriale. Ogni volta che c’è un flusso d’aria regolare e sprecato, c’è un’opportunità. Un recente studio pubblicato su Scientific Reports ha analizzato come micro turbine eoliche potrebbero catturare i movimenti d’aria generati da grandi ventilatori HVAC in data center. In un impianto colombiano con due refrigeratori sempre attivi, un sistema a sei turbine ha generato 513,82 MWh annui, sufficienti a coprire il consumo delle ventole con un surplus di 131,2 MWh.
La prossima fase del progetto di Manchester prevede test su gallerie reali e ulteriore sviluppo del toolkit VerXis. L’ambizione è influenzare i futuri standard energetici ferroviari, non solo nel Regno Unito ma a livello europeo. Se il modello dimostra la sua scalabilità, potremmo vedere turbine installate in migliaia di chilometri di tunnel nel prossimo decennio.
L’idea di base è semplice: se qualcosa si muove e sposta aria, quella è energia. Finora l’abbiamo lasciata dissipare. Forse è ora di metterla al lavoro.
