Il collettore di ricarica statica consente l’elettrificazione dei tram ad alta corrente

Mersen ha sviluppato un sistema di collettore di ricarica statica per tram, che consente il trasferimento di energia ad alta potenza da infrastrutture a terra ai sistemi di accumulo a bordo. La tecnologia supporta il funzionamento senza catenaria in ambienti urbani dove le linee aeree sono limitate per motivi estetici o di pianificazione.

Transizione dalle linee aeree ai sistemi a terra
I sistemi tranviari tradizionali si basano su linee aeree di contatto per la fornitura continua di energia. Sebbene tecnicamente efficaci, questi sistemi possono entrare in conflitto con i requisiti di progettazione urbana, in particolare nelle aree storiche o protette.

I sistemi di alimentazione a terra offrono un’alternativa trasferendo energia in punti specifici lungo il percorso, eliminando la necessità di un’infrastruttura aerea continua. I primi sviluppi includevano sistemi a terza rotaia dinamica, mentre gli approcci più recenti combinano lo stoccaggio di energia a bordo con la ricarica statica alle fermate.

Architettura e funzionamento della ricarica statica
Nei sistemi di ricarica statica, una rotaia conduttrice è integrata in stazioni designate ed è attivata solo quando il tram è correttamente posizionato. Un’interfaccia di comunicazione garantisce un’attivazione sicura in condizioni controllate.

Una volta fermo, il tram abbassa un collettore per collegarsi alla rotaia a terra. Durante la salita e la discesa dei passeggeri, l’energia elettrica viene trasferita ai sistemi di accumulo a bordo in un breve intervallo di tempo, prima che il collettore venga retratto e il veicolo riprenda il servizio.

Trasferimento ad alta corrente e requisiti tecnici
A differenza della captazione dinamica della corrente, la ricarica statica richiede il trasferimento di correnti elevate in un tempo limitato. L’ultimo design del collettore di Mersen supporta livelli di corrente fino a circa 1.600 A in cicli di ricarica di circa 20 secondi.

Ciò richiede:

Il design del collettore si è evoluto da sistemi precedenti da circa 800 A, riflettendo le crescenti esigenze di potenza dei sistemi avanzati di accumulo energetico a bordo, come i supercondensatori.

Progettazione e validazione basate su simulazione
Per ottimizzare le prestazioni, Mersen ha utilizzato strumenti di simulazione multifisica per modellare la conduzione elettrica e il comportamento termico. Ciò ha consentito di analizzare:

Le validazioni di laboratorio sono state eseguite utilizzando banchi di prova dedicati per valutare le prestazioni elettriche, meccaniche e la durabilità prima dell’implementazione sul campo.




Affidabilità operativa in condizioni reali
L’esercizio sul campo ha introdotto ulteriori considerazioni, tra cui i micro-movimenti del tram causati dall’attività dei passeggeri. Questi piccoli spostamenti possono influenzare la pressione di contatto e portare a fenomeni come micro-arco elettrico o usura a livelli di corrente elevati.

Attraverso iterazioni progettuali e validazioni in situ, la geometria e i materiali del collettore sono stati ottimizzati per garantire prestazioni stabili in condizioni operative reali.

Implementazione e contesto applicativo
I sistemi di ricarica statica sono stati implementati in diverse reti tranviarie urbane, incluse installazioni in Europa e Australia. Sono particolarmente adatti ad ambienti in cui l’impatto visivo deve essere ridotto al minimo, come i centri storici o le aree sensibili dal punto di vista turistico.

Progetti come il sistema tranviario di AlUla, in Arabia Saudita, dimostrano l’applicazione di questa tecnologia in contesti che richiedono sia trasporti ad alte prestazioni sia la conservazione del paesaggio circostante.

A cura di Romila DSilva, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.