Como serão os trens de passageiros do futuro?

Quando o estudioso chinês escocês James Legge partiu de Xangai para Pequim, na primavera de 1873, a viagem demorou duas semanas. Primeiro ele chegou a Tianjin de barco e depois de mula até a capital chinesa. Hoje, a mesma viagem de 1200 km leva pouco mais de quatro horas em trem de alta velocidade. O vôo entre as duas cidades dura duas horas e 20 minutos. Quanto à Europa, existem trens de alta velocidade Frecciarossa de Milão a Roma, que podem chegar ao destino em menos de três horas, e de Tóquio a Osaka - trens de alta velocidade Shinkansen - duas horas e meia.

As pessoas nunca viajaram tão rápida e facilmente como hoje. Mas esta conveniência tem um preço: os transportes são responsáveis ​​por 20% das emissões globais de dióxido de carbono e, nas últimas três décadas, a taxa de emissões de dióxido de carbono provenientes dos transportes aumentou mais rapidamente do que de qualquer outra fonte. Isto é especialmente verdadeiro transporte aéreo, cujas emissões cresceram mais rapidamente do que as provenientes do transporte ferroviário ou rodoviário. Neste contexto, surge a questão: é possível viajar em alta velocidade sem matar o planeta? E se sim, como?

Mais rápido, mais limpo, mais ecológico e equipado com tecnologias avançadas, o transporte ferroviário é o único meio de transporte que tem atualmente todas as possibilidades de se tornar a base para satisfazer as nossas futuras necessidades de mobilidade. Com a aproximação do 200.º aniversário da primeira ferrovia de passageiros, em 2025, os comboios são mais importantes do que nunca para garantir a mobilidade sustentável num mundo que enfrenta os desafios das alterações climáticas, do aumento da urbanização e do crescimento populacional. A população urbana mundial está a crescer a uma taxa de duas pessoas por segundo, criando 172800 novos habitantes urbanos todos os dias. Embora algumas regiões do mundo, como a Europa e o Japão, estejam a registar declínios populacionais, espera-se que 90% do crescimento populacional ocorra em cidades e megacidades nos países em desenvolvimento.

Para movimentar estas cidades, regiões e megacidades em rápido crescimento, transportes públicos eficientes não são apenas desejáveis, mas também necessários.

Quão rápidos podem ser os trens de alta velocidade?

Os novos e elegantes "comboios de alta velocidade" chegam frequentemente às manchetes à medida que a rede de linhas na Europa e na Ásia continua a crescer, com novas linhas planeadas ou já em construção em países como França, Alemanha, Espanha, Índia, Japão e, num numa escala muito maior, na China, onde a rede de alta velocidade atingirá 2025 km até 50000.

Quando a polêmica linha High Speed ​​​​2030 (HS2) for concluída no início de 2 devido a estouros orçamentários e paisagens vulneráveis, a Inglaterra terá os trens regulares mais rápidos do mundo, que normalmente viajam a 362 km/h, mas podem desenvolver uma velocidade de até a 400 km/h.

Combinando a tecnologia japonesa de trens de alta velocidade com o design britânico, a frota HS2 de US$ 2,5 bilhões revolucionará as viagens de longa distância entre Londres, as Midlands inglesas e as cidades do norte. A transferência de serviços de longa distância para o HS2 também libertará a capacidade necessária nas ferrovias existentes para transportar mais passageiros e mercadorias locais.

No entanto, após várias décadas de operação, países como a França, o Japão e a China concluíram que os benefícios da operação de comboios de alta velocidade a velocidades superiores a 320 km/h compensam os custos significativamente mais elevados de manutenção e energia em que incorrem. Agora, os líderes reconhecidos dos comboios de alta velocidade no Japão e na China não estão limitados à tecnologia "aço sobre aço", mas estão a desenvolver comboios capazes de atingir velocidades de até 600 km/h.

O conceito de trens de alta velocidade circulando em trilhos especiais usando levitação magnética (maglev) tem sido apontado como o “futuro das viagens” há mais de 50 anos, mas com exceção de algumas linhas experimentais e de uma rota chinesa que liga o centro de Xangai ao aeroporto , permaneceu assim principalmente teórico.

Mas não por muito. O Japão está investindo US$ 72 bilhões no projeto Chuo Shinkansen, que será o culminar de mais de 40 anos de desenvolvimento do maglev. A linha de 286 quilômetros conectará Tóquio e Naga em apenas 40 minutos e deverá se estender até Osaka, reduzindo a viagem de 500 quilômetros da capital para 67 minutos. A construção começou em 2014 e estava originalmente prevista para ser concluída em 2027 (com a linha Nagoya-Osaka sendo inaugurada dez anos depois), mas problemas com a obtenção de permissão para um trecho da linha significam que a data de inauguração é atualmente desconhecida. Atrasos e enormes excessos de custos levaram muitos a questionar o valor económico do projecto.

É pouco provável que tais dificuldades surjam na China, que também está a construir linhas de transporte magnéticas como alternativa às viagens aéreas de curta distância e para proporcionar viagens extremamente rápidas através das suas áreas urbanas densamente povoadas. A China planeia criar “rotatórias de três horas” em torno das suas principais cidades, transformando aglomerados de cidades em potências económicas.

Mais de 120 milhões de pessoas já vivem no sul do país mais populoso do mundo, a região do Delta do Rio das Pérolas, que abrange Hong Kong, Guangzhou e Shenzhen. Os planejadores chineses esperam fundir nove cidades da região para criar uma aglomeração urbana de 26000 mil quilômetros quadrados. Rotas de almofada magnética estão previstas para as rotas Xangai-Hangzhou e Chengdu-Chongqing, bem como muitas outras, se forem bem-sucedidas.

Noutros países do mundo, os enormes custos e a falta de integração com as ferrovias existentes podem tornar-se um obstáculo à maior difusão da tecnologia maglev. Já lutando contra o congestionamento e a poluição nas suas cidades densamente povoadas, a China abriu 2021 novas linhas de metro, totalizando 29 km, só em Dezembro de 582. Muitos outros países com cidades em crescimento terão em breve de seguir o exemplo se não quiserem ficar sobrecarregados.

Contudo, para satisfazer estas expectativas, a indústria ferroviária terá de avançar rapidamente em diversas direcções para proporcionar uma capacidade significativamente maior, maior eficiência, fiabilidade e acessibilidade.

Trens não tripulados

O tráfego automatizado existe há décadas – a linha Victoria do metro de Londres tem sido parcialmente operada desta forma desde que foi inaugurada em 1967 – mas é normalmente limitada a linhas autónomas com comboios idênticos que circulam em intervalos fixos.

Nos últimos anos, a China tem liderado o caminho no domínio dos caminhos-de-ferro sem condutor, nomeadamente ao introduzir os únicos comboios autónomos de alta velocidade do mundo que circulam a velocidades até 300 km/h entre Pequim e os Jogos Olímpicos de Inverno de 2022. O Japão também está a experimentar “comboios-bala” que podem viajar autonomamente dos terminais para os depósitos para manutenção, libertando os maquinistas para operar comboios mais rentáveis.

No entanto, operar comboios sem condutor em linhas autónomas é uma coisa. Garantir a sua operação segura nos caminhos-de-ferro tradicionais de utilização mista, onde se misturam comboios de passageiros e de mercadorias com características, velocidades e pesos muito diferentes, é muito mais difícil.

Os grandes volumes de dados e a chamada Internet das Coisas permitirão que os modos de transporte interajam entre si e com o ambiente, abrindo caminho para viagens intermodais mais integradas. Os robôs inteligentes desempenharão um papel mais importante na inspeção de infraestruturas, como túneis e pontes, bem como na manutenção eficaz de estruturas envelhecidas.

Impacto no meio ambiente

Apesar da sua comprovada compatibilidade ambiental em comparação com a aviação, os caminhos-de-ferro ainda têm um longo caminho a percorrer para reduzir as suas próprias emissões de carbono e a poluição causada pelos motores diesel. Em linha com os objectivos das Nações Unidas em matéria de alterações climáticas, muitos países comprometeram-se a eliminar gradualmente os comboios a gasóleo até 2050 ou mesmo antes.

Na Europa e em muitas partes da Ásia, a maioria das linhas mais movimentadas já estão electrificadas, mas a situação varia entre quase 100% de electrificação na Suíça, até menos de 50% no Reino Unido e quase zero em alguns países em desenvolvimento. A América do Norte é dominada pelo diesel – especialmente nas ferrovias de carga dominantes – e não existe o mesmo apetite pela electrificação visto na Europa e na Ásia.

A tecnologia das baterias parece destinada a desempenhar um papel importante no abandono dos "diesel sujos", tanto para transporte pesado como para rotas silenciosas de passageiros, onde a electrificação total não pode ser justificada. Numerosos protótipos alimentados por bateria estão actualmente a ser testados ou em desenvolvimento e, à medida que a tecnologia avança, a dependência do transporte ferroviário em relação ao diesel deverá começar a diminuir antes do final desta década.

Para outros, o hidrogénio é uma grande esperança para a descarbonização do transporte ferroviário. O hidrogénio verde criado em centrais especiais que utilizam fontes renováveis ​​de eletricidade pode ser utilizado para alimentar células de combustível que acionam motores elétricos.

A fabricante francesa de trens Alstom está liderando o caminho com seu trem elétrico a hidrogênio Coradia iLint, que transportou seus primeiros passageiros em 2018, abrindo caminho para versões de produção agora em construção para vários países europeus.

As ferrovias em todo o mundo também enfrentam desafios relacionados a desastres naturais. Os caminhos-de-ferro novos e reconstruídos são cada vez mais concebidos tendo em mente as mudanças climáticas: a melhoria da drenagem, a protecção ambiental e a restauração das paisagens naturais desempenham um papel no aumento da segurança e fiabilidade dos caminhos-de-ferro.

Entretanto, a consciência dos danos ambientais causados ​​pelas viagens aéreas já levou a um renascimento das viagens ferroviárias noturnas na Europa.

Hyperloop: o trem do futuro. Ou não?

Falando dos trens do futuro, é claro que deveríamos falar da tecnologia Hyperloop. Usar o vácuo para viajar a uma velocidade superior a 1000 km por hora - é disso que estamos falando. Segundo muitos, isso revolucionará a forma como nos movemos. Mas há dúvidas razoáveis. Simplificando, este é um trem em um tubo. Funciona eliminando dois fatores que retardam os veículos: ar e atrito. O sistema Hyperloop consiste em dois elementos principais: tubos e cápsulas. Os canos estão quase a vácuo. As cápsulas são veículos pressurizados que se movem dentro de tubos. A ideia é usar ímãs permanentes no veículo.

Assim como os vagões, os pods também viajam em comboios. Enquanto os vagões se conectam entre si, as cápsulas Hyperloop podem viajar para destinos diferentes. Assim como ao dirigir em uma rodovia, cada um deles pode sair da estrada e mudar de direção. Eles podem juntar-se às colunas ou abandoná-las dependendo da direção para onde estão indo. Os sistemas de transporte Hyperloop são totalmente elétricos. Além dos motores, um conjunto de ímãs é utilizado para empurrar as cápsulas a cada quilômetro. A quase completa ausência de resistência do ar e fricção significa que não há necessidade de um sistema de propulsão permanente. Portanto, menos energia é necessária.

Em 2013, Elon Musk publicou um documento técnico no qual descrevia o funcionamento de um sistema de transporte por tubo de vácuo. Desde então, diversas equipes ao redor do mundo começaram a trabalhar neste conceito de mobilidade.

O Hyperloop ainda é um enorme desafio de engenharia. Embora tenha sido provado viável no papel, na prática existem muitos mais desafios. Além dos custos iniciais significativos, a vedação de tubos exigirá custos de manutenção significativos. As pistas Hyperloop são feitas de aço, que se expande e contrai dependendo da temperatura externa. Isso resulta em juntas soltas. Isto pode levar a custos de manutenção significativos. Outro ponto é a aquisição de terrenos. Além disso, muitos aspectos de segurança ainda precisam ser esclarecidos – pode ser muito mais perigoso viajar se houver falhas. Uma velocidade tão alta pode causar tonturas aos passageiros, que também terão espaço limitado para se movimentar durante a viagem.

Vários grupos na Europa e no mundo estão a trabalhar em aplicações Hyperloop. No entanto, os desafios a superar – financiamento, segurança e terrenos – ainda são grandes obstáculos à implantação do Hyperloop. Até que sejam resolvidos, a ideia de viajar de metrô continuará sendo um sonho.

Conclusões

Estima-se que, até 2050, os caminhos-de-ferro de passageiros e de mercadorias constituirão a espinha dorsal das nossas redes de transporte e as rotas de longa distância entre centros multimodais farão parte de redes locais. Com o apoio político e técnico necessário, o transporte ferroviário também desempenhará um papel crescente no transporte internacional, proporcionando uma alternativa de alta qualidade ao transporte rodoviário e às viagens aéreas de curta distância.

Num futuro próximo, o investimento em todo o mundo ainda se baseará em grande parte nas tradicionais ferrovias aço-aço. Não há razão para duvidar que continuará a definir o futuro do transporte ferroviário nas próximas décadas – tal como tem feito durante quase 200 anos.

Bem, essas são todas as maneiras pelas quais um dia poderemos nos locomover sem prejudicar o meio ambiente. Mas, por enquanto, o futuro já chegou: o transporte ferroviário de alta velocidade oferece uma forma rápida e com baixo teor de carbono de viajar entre cidades. Se James Legge viajasse hoje para Pequim, não precisaria de um navio e certamente não precisaria de uma mula. Ele simplesmente entraria no trem.

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