Analisi delle prestazioni e dei costi della trazione ad idrogeno sulla linea ferroviaria Firenze-Faenza

What will be the role of hydrogen in rail transport? In order to favor the ecological transition, reducing polluting emissions, research into new types of power supply for vehicles has developed in the railway sector, which has led to the birth of the first hydrogen-powered trains. In this new type of vehicle, the diesel locomotive has been replaced with a locomotive in which the devices of the hydrogen propulsion system are positioned. Hydrogen trains have numerous advantages over traditional diesel-powered trains, first of all they produce zero CO2 emissions unlike diesel trains; moreover, they have a greater range than electric trains powered by batteries. In this work, the main characteristics of hydrogen will be examined, both as a chemical element and as an energy vector, and the methodologies and production costs of this element will be described. Considering the railway sector, in this thesis various aspects on the adoption of hydrogen for rail transport will be dealt with, in particular: • Comparison between the costs and performance of trains powered by hydrogen propulsion and trains with diesel propulsion, to verify that it is really convenient, both from a financial and an environmental point of view, to use trains with a propulsion system to hydrogen; • Study on renewable energy supply systems for the production of hydrogen by electrolysis.

Quale sarà il ruolo dell’idrogeno nel trasporto su ferro? Per favorire la transizione ecologica, riducendo emissioni inquinanti, nel settore ferroviario, si è sviluppata la ricerca di nuove tipologie di alimentazione per i veicoli che ha portato alla nascita dei primi treni a trazione ad idrogeno. In questa nuova tipologia di veicoli la locomotiva a diesel è stata sostituita con una locomotiva in cui vengono posizionati i dispositivi del sistema propulsivo ad idrogeno. I treni ad idrogeno presentano numerosi vantaggi rispetto ai treni tradizionali alimentati a gasolio, in primis essi producono zero emissioni di CO2 a differenza dei treni diesel; inoltre, hanno una maggiore autonomia rispetto ai treni elettrici alimentati da batterie. In questo elaborato verranno esaminate le principali caratteristiche dell’idrogeno, sia come elemento chimico sia come vettore energetico e verranno descritte le metodologie e i costi di produzione di tale elemento. Considerando il settore ferroviario, in questa tesi saranno trattati diversi aspetti sull’adozione dell’idrogeno per il trasporto su ferro, in particolare: • Confronto tra i costi e le prestazioni dei treni alimentati con propulsione ad idrogeno e i treni con propulsione a gasolio, per verificare che sia davvero conveniente, sia dal punto di vista finanziario che dal punto di vista ambientale, l’utilizzo dei treni con sistema propulsivo ad idrogeno; • Studio sui sistemi di approvvigionamento di energia rinnovabile e sulla localizzazione dell’impianto di elettrolisi per la produzione di idrogeno.