Dall’invenzione di casa IronLev alla levitazione elettromagnetica dei treni del futuro
È stato installato a Spresiano, in provincia di Treviso, nella sede della società IronBox il primo ascensore a levitazione magnetica. Il progetto, sfrutta la tecnologia IronLev, il cui principio principale è quello della levitazione ferromagnetica passiva. I modelli che conosciamo, in genere, muovono cose e persone grazie a motori specifici, funi, ingranaggi e contrappesi.
L’ascensore IronLev, invece, basa la sua tecnologia sulla combinazione di alcuni materiali, tra cui il ferro, il quale si magnetizza sotto l’azione di un campo magnetico esterno, fornendo una stabilità di stato. Il movimento, si rifà ad una soluzione piuttosto tradizionale: esso è infatti impresso da un motore gearless, aiutato da un contrappeso.
La cosa che lo differenzia dal passato, però, è che le guide laterali sono composte da binari con pattini di ferro magnetizzato, i quali permettono lo scorrimento stringendo magneticamente la cabina ai suoi supporti principali. Grazie a questo sistema non ci sarà la produzione di alcun rumore o attrito, e i campi magnetici ne garantiranno la sua funzione.
Il nuovo sistema di casa Ironbox strizza l’occhio anche all’innovazione green, di fatto la forte riduzione di attrito permette di diminuire di oltre la metà l’energia necessaria ad alimentare il sistema di elevazione, a dispetto di un ascensore a fune tradizionale a cui ne serviva il doppio. Ma non è l’unico beneficio, la riduzione d’attrito, permette inoltre anche la minor usura dei componenti, e di fatto l’esercizio di minori interventi di manutenzione con un dispendio economico da non sottovalutare.
La tecnologia di Ironbox, sembrerebbe getti l’occhio anche al futuro, progettando soluzioni affini per il mondo dei trasporti e per i sistemi di apertura e chiusura per porte e finestre.
Il mondo dei trasporti a tecnologia Maglev
Se un ascensore ci appare innovativo, un treno a tecnologia magnetica genera ancora più stupore. Ma cos’è? Un treno “Maglev” è un tipo di treno che viaggia senza toccare in alcun modo le rotaie grazie alla levitazione magnetica. In parole povere, la levitazione magnetica o Maglev è un metodo con il quale un oggetto è sospeso su un altro oggetto senza alcun tipo di supporto, se non i campi magnetici.
Considerato che il convoglio non tocca le rotaie, l’unica forza che si oppone al suo moto è l’attrito d’aria. La sua velocità, di fatto, è elevatissima, circa 600 km/h, con un consumo di energia parsimonioso. Sebbene i treni Maglev riescano a coprire le stesse distanze di un aereo, la realizzazione degli stessi è dispendiosa di denaro, per cui, ad oggi, il suo utilizzo è localizzato a brevi tratte molto frequentate.
È il caso di Shangai, dove un MagLev collega la città con l’aeroporto. La linea, lunga 33 chilometri, viene percorsa in solo 7 minuti.
Le tecnologie del treno MagLev
Sono due le tecnologie possibili per costruire un treno MagLev:
- La sospensione elettromagnetica (EMS) utilizza elettromagneti convenzionali montati sull’estremità dei fianchi di un treno e la parte inferiore della guidovia. I magneti attirati verso i binari, sorreggono il treno. Questo tipo di sistema, però, ad oggi è considerato poco stabile, poiché, è necessario un continuo controllo, affinché la distanza tra treno e binario sia sempre pari a 1 cm.
- Nella sospensione elettrodinamica (EDS) il treno ottiene levitazione sfruttando le polarità opposte dei magneti posti sul veicolo. Tale forza non è attiva a veicolo fermo.
Tuttavia, sono molti i dibattimenti circa gli effetti di un enorme campo magnetico sul corpo umano. Per la sicurezza delle masse, sarebbero necessari schermi protettivi, anche se dal punto di vista ingegneristico, tale soluzione è piuttosto lontana dalla realtà.
Superconducting Maglev Shinkanses
Un ultimo sistema, è quello inductrack, il quale utilizza gli Array Halbach, ovvero un insieme di magneti permanenti che stabilizzano il movimento senza il bisogno di un moto elettronico. Inoltre tale tecnologia, sembrerebbe generare il campo magnetico solo dalla parte rivolta alla pista, riducendo di gran lunga gli effetti negativi sui passeggeri.
Il “Superconducting Maglev Shinkansen” sviluppato dalla Central Japan Railway Co e Kawasaki Heavy Industries è ad oggi il treno più veloce del mondo. Il primo sistema maglev in Giappone, è entrato in funzione nel 2005 con nove stazioni lungo un tracciato di 8,9 chilometri.
In Germania, a Monaco di Baviera, era già stato disposto un primo test a tecnologia Maglev, ma nel 2006, durante un collaudo, il treno che viaggiava ad una velocità pari a 200km/h investì un carrello per la manutenzione e il primo vagone con a bordo trenta passeggeri. 23 persone quel giorno persero la vita.
Per quanto riguarda l’Italia, nel 2011, Nicola Oliva, membro del consiglio comunale di Prato, presentò a Enrico Rossi, presidente della regione Toscana, la proposta di un treno a levitazione magnetica in modo da collegare in pochi minuti Firenze all’aeroporto di Pisa. Tale linea ridurrebbe i tempi da un ora e quindici minuti a venti minuti circa.
Come funzionano i treni a tecnologia Maglev
Tale tecnologia è stata sviluppata dalla central Japan Railway Company e da Railway Technical Research Institute, ad inizio degli anni ’70. La parola magLev, nasce dalla combinazione delle parole magnetico e levitazione. I binari, contengono due serie di bobine metalliche collegate tra loro e avvolte in un modello chiamato ad otto, per formare dei veri e propri elettromagneti.
Lungo tutto il treno sono presenti elettromagneti superconduttori chiamati anche carrelli. Per iniziare il moto, il treno, poggia sulle sue ruote di gomma, i magneti posti sotto al treno, interagiscono con quelli sui binari. Raggiunti i 150 chilometri all’ora, la forza magnetica è così forte da sollevare il treno di 100 millimetri, eliminando di fatto l’attrito, consentendo una velocità sempre maggiore.
L’obiettivo principale del progetto MagLev, sembrerebbe essere quello di collegare Tokyo e Osaka in meno di un’ora entro il 2045 ospitando un migliaio di passeggeri. Il progetto dovrebbe avere un costo pari a 55 miliardi di dollari.
L’alternativa statunitense
In America, il primo a parlare di levitazione magnetica fu Elon Musk ceo di Tesla, nel 2012. Sono molte le società che hanno iniziato a progettare mezzi di trasporto a levitazione magnetica. Una delle principali è senz’altro Virgin Hyperloop One, società fondata da Richard Branson.
I test principali, in genere, sono svolti nel deserto di Dubai, incontrando non pochi ostacoli, come i permessi per la realizzazione delle infrastrutture necessarie e i problemi legati alla velocità da percorrere dentro un tubo pressoché vuoto. I requisiti principali, senz’altro, si rifanno alla possibilità di percorrere un terreno pianeggiante e ampio, in curva, infatti l’Hyperloop perderebbe velocità.
A fare chiarezza è Diane Zhou, responsabile della strategia dei progetti Virgin Hyperloop:
«Sostanzialmente, dovrà essere come prendere un treno: entri nella capsula che accelera gradualmente fino a che non arriva alla velocità massima, ma non ti accorgi mentre succede appunto perché è graduale. Poi, una volta che stai andando al massimo, sembrerà di viaggiare normalmente. Tuttavia, costruire tracciati senza curve, vuol dire avere i permessi necessari, e non sempre è possibile e facile».
Nelle intenzioni future di Hyperloop un viaggio da Chicago a Pittsburgh (circa 750 chilometri) dovrebbe durare 45 minuti.
Da un ascensore ad un treno ad alta velocità, il passo è piuttosto breve. In un viaggio dove le ruote non toccano mai i binari, il cui retrogusto ci appare non più come uno scenario totalmente futuristico.