Moto perpetuo e Snowpiercer, fantascienza o realtà?

Lo Snowpiercer è il treno dove vengono ambientati gli omonimi film e serie tv. La Terra nel 2026 è diventata un luogo ostile a causa di una temperatura costantemente sotto i 100°C.  L’umanità sopravvissuta si trova all’interno del treno il cui regime di funzionamento è rappresentato da un moto perpetuo. Tuttavia, questa via di propulsione è in contrapposizione con i principi della fisica. La creazione di un qualsiasi automezzo in grado di autoalimentarsi è un’idea impraticabile come già descritto in un precedente articolo. Si tratta quindi solo di fantascienza?

I materiali superconduttori

Nella realtà queste condizioni potrebbero tuttavia favorire l’utilizzo di materiali detti “superconduttori” per la componentistica elettronica. Esistono infatti particolari elementi metallici che al di sotto di una temperatura critica T_c mutano le proprie caratteristiche fisiche. Ad esempio, si può notare una (quasi) totale assenza di effetti dissipativi nel meccanismo di conduzione traducibile in una resistività (quasi) nulla. Pertanto, un superconduttore è in grado di trasportare grandi quantità di carica elettrica senza dissipare energia sotto forma di calore. Un altro fenomeno legato ai superconduttori è chiamato effetto Meissner-Ochsenfeld. Un superconduttore sottoposto a un debole campo magnetico (raffreddato al disotto T_c) espelle dal suo volume un campo magnetico indotto dall’esterno. Tali fenomeni sono spiegabili attraverso le nozioni di meccanica quantistica. Inoltre, le basse temperature favorirebbero un basso coefficiente d’attrito tra ruote e binari.

Il moto perpetuo dello Snowpiercer

Nel mondo immaginario lo Snowpiercer procede grazie da un moto perpetuo. Come riportato in un dialogo l’energia è infinita per durata ma non per intensità, perciò ad ogni momento ne corrisponde una certa quantità disponibile. Ciò implicherebbe che più il treno si muove velocemente, maggiore sarebbe l’energia di cui dispone in quell’istante. D’altra parte, la velocità non può essere troppo bassa poiché’ causerebbe un’impossibilità da parte della locomotiva di produrre abbastanza energia da autoalimentarsi. Ciò implicherebbe l’attingimento dalle batterie per sopperire alla carenza di energia.

Inoltre, i componenti dello Snowpiercer sono soggetti ad usura e fatica, motivo per cui la velocità di crociera deve essere limitata. Perciò non sarebbe comunque eterno. Discorso opposto per il carburante. Infatti, il motore si serve dell’idrogeno prelevato dal ghiaccio, la cui presenza è illimitata. Tuttavia, uno Snowpiercer nella realtà non potrebbe sottrarre calore dal ghiaccio senza cederne una parte ad una sorgente più fredda e trasformando quel calore in energia cinetica. Inoltre, l’estrazione dell’idrogeno dal ghiaccio implica un consumo energetico proprio come succede per i veicoli hybrid sulle nostre strade. Già unico motivo per cui non potrebbe reggere l’ipotesi di autosostentamento energetico.

La propulsione: Fuel cell o combustione interna?

Sullo Snowpiercer si fa uso di batterie come riserve energetiche. L’idrogeno non viene immagazzinato poiché’ potrebbero sorgere vari problemi di stoccaggio. Come già descritto in un nostro precedente articolo per tale scopo si necessitano di alte pressioni o temperature attorno i -253°C. Comunque, troppo basse per sfruttare l’ambiente circostante. Inoltre, anche se conosciamo l’alimentazione del motore, non emerge mai se esso sia a combustione interna oppure sfrutti la tecnologia Fuel cell. Il primo alimenterebbe il motore dello Snowpiercer con la combustione diretta dell’idrogeno convertendone l’energia chimica in meccanica.

Esattamente come le automobili a benzina sulle strade. Il secondo invece è già una futura realtà. Nel 2023 infatti in Lombardia entreranno in funzione i primi treni alimentati da celle a combustibile. Questi dispositivi saltano il passaggio di conversione da energia chimica in energia termica, perciò non si hanno le restrizioni relative al ciclo di Carnot. Per questo motivo sono energeticamente estremamente efficienti ma comunque affette da lievi problemi di usura nel tempo. Nel futuro magari verrà costruito uno Snowpiercer, ma sapremo che sarà perlopiù un fattore estetico.

Articolo a cura di Enrico GALVAGNA