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Han pasado alrededor de doscientos años desde que ocho ingenieros británicos inventasen la primera locomotora a vapor propulsada, eso sí, con carbón. Ahora, en el año 2024, el transporte ferroviario ha dado un gran paso en la carrera hacia la movilidad sostenible gracias al tren de hidrógeno de Construcciones yAuxiliar de Ferrocarriles (CAF), que ha superado con «éxito» y con unos resultados «excepcionales» los más de 10.000 kilómetros recorridos con esta fuente de energía al completar siete trayectos de prueba en España y Portugal, con una autonomía máxima demostrada de 804 kilómetros. En pleno debate sobre la transición energética y la descarbonización, ahora la pelota está en el tejado de los operadores ferroviarios, que deben decidir si incorporan a sus flotas esta nueva tecnología.
Este periódico ha visitado la planta de la empresa beasaindarra en Zaragoza para conocer el tren de hidrógeno, un proyecto europeo basado en un Cercanías de la plataforma Civia reconvertido en un modelo bimodo e híbrido que se encuadra en el proyecto europeo FCH2Rail y que arrancó en 2021 y termina este año, con un presupuesto de 14 millones de euros, de los que 10 proceden de fondos europeos a través de la Clean HydrogenPartnership. CAF ha sido la encargada de desarrollar este demostrador (el tren no deja de ser un prototipo), así como las baterías, los convertidores de potencia y el sistema inteligente de gestión de la energía incorporados a este cercanías. Este ferrocarril ha sido desarrollado por un consorcio de empresas formado junto a la beasaindarra por DLR, Toyota (aporta las pilas de hidrógeno), Renfe, Adif, CNH2, IP y Stemmann-Technik.
La iniciativa está recibiendo el apoyo de empresas como Iberdrola (que suministra hidrógeno verde, obtenido desde fuentes renovables), Shie-Arpa, que proporciona una solución de dispensación de hidrógeno a alta presión, y Er-cros, empresa productora de H2 verde para aplicaciones de movilidad, que ha facilitado el uso de sus instalaciones en Sabiñánigo durante las pruebas.
Proyecto de integración
El proyecto comenzó el 1 de enero de 2021 con un presupuesto de 13,4 millones de euros y finalizará el 31 de diciembre de 2024 con
5 objetivos:
Desarrollar un sistema de generación de energía híbrido
Demostrar que un tren real (CIVIA) puede convertirse en bimodo e híbrido
Demostrar que puede ser competitivo frente al diésel
Identificar soluciones para mejorar la eficiencia energética
Proponer un marco normativo para el hidrógeno en vehículos ferroviarios
Los trenes suelen tener una vida útil de unos 30 a 40 años.
Gran parte del parque
ferroviario actual cuenta con
unos 20 años de uso, con lo
que les queda la mitad de su vida operativa. Con este sistema, modular y escalable, se pueden convertir todos esos trenes a mitad de vida, en trenes de hidrógeno por la necesidad que se va a dar de buscarles una solución sostenible
PROCESO REVERSIBLE
Uno de los mayores retos del proyecto fue el de adaptar esta tecnología a un tren existente (CIVIA), demostrar que era técnica, operativa y económicamente viable y, al terminar el periodo de pruebas, volver a dejar el tren en su estado original para que pueda seguir siendo utilizado por el operador en el servicio de cercanías
CIVIA ELÉCTRICO
Tren demostración. CIVIA BIMODO
(hidrógeno y eléctrico)
COMPONENTES DE CADA POWERPACK HÍBRIDO DE PILA DE COMBUSTIBLE
Arquitectura de un PowerPack. El tren demostrador monta dos
Conexiones entre elementos
Interfaz de alto voltaje
Tuberías de Hidrógeno
Entrada de refrigerante HT
Salida de refrigerante HT
Entrada de refrigerante LT
Salida de refrigerante LT
Interfaz de control
1
2
3
4
6
5
1
DASEM CAF
Evalúa y optimiza al instante el uso de la energía de la mejor manera posible en función del itinerario
2
Convertidor CC/CC CAF
de alta tensión
(3.000/750 V CC)
3
OESS CAF
Sistema de almacenamiento
de energía a bordo
(BTMS + 4 ESU + CC/CC)
Convertidor
CC/CC
ESU (Baterías)
LTO ion-litio
BTMS
Sistema de gestión
térmica de baterías
4
Pilas de combustible
TOYOTA
5
Sistema de refrigeración de las pilas de combustible
Enfriadores
de alta
temperatura
(HT)
Enfriador
de baja
temperatura
(LT)
6
Sistema de almacenamiento
de hidrógeno
Cada
módulo (x2)
tiene
8 tanques
LOCALIZACIÓN EN
EL TREN DEMOSTRADOR
Disposición de los elementos que forman los 2 PowerPack en el tren de demostración de hidrógeno
Afuera, encima del techo:
Pilas de combustible (x6) + Sistema de refrigeración de pilas de combustible (HTx6 + LTx2)
Dentro del coche técnico:
Sistema de Almacenamiento H2 (x4) + Convertidor HV DC/DC (3.000/750Vdc) (x2)
Dentro de los coches de pasajeros 1 y 2:
Sistema de almacenamiento de energía a bordo 2x(BTMS + 4 ESU + CC/CC) + DASEM
DASEM CAF
1
Convertidor CC/CC CAF
2
OESS CAF
3
Pilas de combustible
4
Sistema de refrigeración
5
Sistema de almacenamiento
de hidrógeno
6
1
Coche de
pasajeros 1
3
6
2
4
Coche
técnico
5
2
6
3
Coche de
pasajeros 2
Dimensiones del tren
Longitud: 63,15 m.
Anchura: 2,94 m.
Autonomía en modo H2
804 Kms.
COMO FUNCIONA
EL TREN DE HIDRÓGENO
1
Tanques
de H2
2
Pilas de
combustible
3
Baterías
4
Motor
eléctrico
Los tanques (1) suministran el hidrógeno a las pilas de combustible (2), que convierten y producen electricidad combinando el hidrógeno con el oxígeno del aire. La electricidad se almacena en las baterías de litio (3) y finalmente es conducida al motor eléctrico (4), que se alimenta en paralelo, tanto de las pilas de combustible como de las baterías
QUÉ ES UNA PILA
DE COMBUSTIBLE
Es un dispositivo electroquímico que transforma de forma directa la energía química en eléctrica
Se parte de un combustible (hidrógeno) y de un comburente (oxígeno) para producir agua, electricidad en forma de corriente continua y calor
Depósitos
de hidrógeno
Electrón
Protón
e-
Electrodos
Placa
bipolar
Placa
bipolar
1
2
3
3
aire
Ánodo
Cátodo
Catalizadores
Electrolito
(membrana)
Vapor
de agua
PARTES DE LA PILA
Electrodos (ánodo, donde se reduce el H2 en dos protones H+ y cátodo, donde reaccionan los protones H+ y O2)
1
Electrolito (separa los gases, permite el paso de iones H+ al cátodo y separa los e-)
2
3
Placas bipolares (separan las celdas, ‘conducen’ los gases y evacúan H2O)
ESTRUCTURA DE UN TANQUE
DE HIDRÓGENO COMPRIMIDO
Los depósitos almacenan el hidrógeno en estado gaseoso, a presiones de 350 bar. Constan de un revestimiento de aluminio interno para evitar las fugas de este gas por difusión (por su pequeño tamaño, las moléculas de H2 son capaces de permear distintos materiales), recubierto de fibra de carbono dispuesta en distintas direcciones. En su diseño se ha tenido en cuenta que deben de soportar grandes tensiones así como un gran número de ciclos a fatiga por la carga y descarga del depósito. También se tienen en cuenta los problemas de seguridad que puedan surgir, ya sea por posibles fugas o en caso de accidente
Cúpula de
protección
Dispositivo de alivio de presión activado térmicamente
Saliente
externo de
aluminio
Válvula
Sensor de
temperatura
Depósitos de aluminio con revestimiento
de fibra de carbono
2,1 m.
PRESIÓN:
350 bares
Carcasa de fibra de carbono
GRÁFICO:
F.J. BIENZOBAS
Proyecto de integración
El proyecto comenzó el 1 de enero de 2021 con un presupuesto de 13,4 millones de euros y finalizará el 31 de diciembre de 2024 con
5 objetivos:
Desarrollar un sistema de generación de energía híbrido
Demostrar que un tren real (CIVIA) puede convertirse en bimodo e híbrido
Demostrar que puede ser competitivo frente al diésel
Identificar soluciones para mejorar la eficiencia energética
Proponer un marco normativo para el hidrógeno en vehículos ferroviarios
Los trenes suelen tener una vida útil de unos 30 a 40 años.
Gran parte del parque
ferroviario actual cuenta con
unos 20 años de uso, con lo
que les queda la mitad de su vida operativa. Con este sistema, modular y escalable, se pueden convertir todos esos trenes a mitad de vida, en trenes de hidrógeno por la necesidad que se va a dar de buscarles una solución sostenible
PROCESO REVERSIBLE
Uno de los mayores retos del proyecto fue el de adaptar esta tecnología a un tren existente (CIVIA), demostrar que era técnica, operativa y económicamente viable y, al terminar el periodo de pruebas, volver a dejar el tren en su estado original para que pueda seguir siendo utilizado por el operador en el servicio de cercanías
CIVIA ELÉCTRICO
Tren demostración. CIVIA BIMODO
(hidrógeno y eléctrico)
COMPONENTES DE CADA POWERPACK HÍBRIDO DE PILA DE COMBUSTIBLE
Arquitectura de un PowerPack. El tren demostrador monta dos
Conexiones entre elementos
Interfaz de alto voltaje
Tuberías de Hidrógeno
Entrada de refrigerante HT
Salida de refrigerante HT
Entrada de refrigerante LT
Salida de refrigerante LT
Interfaz de control
1
2
3
4
6
5
1
DASEM CAF
Evalúa y optimiza al instante el uso de la energía de la mejor manera posible en función del itinerario
2
Convertidor CC/CC CAF
de alta tensión
(3.000/750 V CC)
3
OESS CAF
Sistema de almacenamiento
de energía a bordo
(BTMS + 4 ESU + CC/CC)
Convertidor
CC/CC
ESU (Baterías)
LTO ion-litio
BTMS
Sistema de gestión
térmica de baterías
4
Pilas de combustible
TOYOTA
5
Sistema de refrigeración de las pilas de combustible
Enfriadores
de alta
temperatura
(HT)
Enfriador
de baja
temperatura
(LT)
6
Sistema de almacenamiento
de hidrógeno
Cada
módulo (x2)
tiene
8 tanques
LOCALIZACIÓN EN
EL TREN DEMOSTRADOR
Disposición de los elementos que forman los 2 PowerPack en el tren de demostración de hidrógeno
Afuera, encima del techo:
Pilas de combustible (x6) + Sistema de refrigeración de pilas de combustible (HTx6 + LTx2)
Dentro del coche técnico:
Sistema de Almacenamiento H2 (x4) + Convertidor HV DC/DC (3.000/750Vdc) (x2)
Dentro de los coches de pasajeros 1 y 2:
Sistema de almacenamiento de energía a bordo 2x(BTMS + 4 ESU + CC/CC) + DASEM
DASEM CAF
1
Convertidor CC/CC CAF
2
OESS CAF
3
Pilas de combustible
4
Sistema de refrigeración
5
Sistema de almacenamiento
de hidrógeno
6
1
Coche de
pasajeros 1
3
6
2
4
Coche
técnico
5
2
6
3
Coche de
pasajeros 2
Dimensiones del tren
Longitud: 63,15 m.
Anchura: 2,94 m.
Autonomía en modo H2
804 Kms.
COMO FUNCIONA
EL TREN DE HIDRÓGENO
1
Tanques
de H2
2
Pilas de
combustible
3
Baterías
4
Motor
eléctrico
Los tanques (1) suministran el hidrógeno a las pilas de combustible (2), que convierten y producen electricidad combinando el hidrógeno con el oxígeno del aire. La electricidad se almacena en las baterías de litio (3) y finalmente es conducida al motor eléctrico (4), que se alimenta en paralelo, tanto de las pilas de combustible como de las baterías
QUÉ ES UNA PILA
DE COMBUSTIBLE
Es un dispositivo electroquímico que transforma de forma directa la energía química en eléctrica
Se parte de un combustible (hidrógeno) y de un comburente (oxígeno) para producir agua, electricidad en forma de corriente continua y calor
Depósitos
de hidrógeno
Electrón
Protón
e-
Electrodos
Placa
bipolar
Placa
bipolar
1
2
3
3
aire
Ánodo
Cátodo
Catalizadores
Electrolito
(membrana)
Vapor
de agua
PARTES DE LA PILA
Electrodos (ánodo, donde se reduce el H2 en dos protones H+ y cátodo, donde reaccionan los protones H+ y O2)
1
Electrolito (separa los gases, permite el paso de iones H+ al cátodo y separa los e-)
2
3
Placas bipolares (separan las celdas, ‘conducen’ los gases y evacúan H2O)
ESTRUCTURA DE UN TANQUE
DE HIDRÓGENO COMPRIMIDO
Los depósitos almacenan el hidrógeno en estado gaseoso, a presiones de 350 bar. Constan de un revestimiento de aluminio interno para evitar las fugas de este gas por difusión (por su pequeño tamaño, las moléculas de H2 son capaces de permear distintos materiales), recubierto de fibra de carbono dispuesta en distintas direcciones. En su diseño se ha tenido en cuenta que deben de soportar grandes tensiones así como un gran número de ciclos a fatiga por la carga y descarga del depósito. También se tienen en cuenta los problemas de seguridad que puedan surgir, ya sea por posibles fugas o en caso de accidente
Cúpula de
protección
Dispositivo de alivio de presión activado térmicamente
Saliente
externo de
aluminio
Válvula
Sensor de
temperatura
Depósitos de aluminio con revestimiento
de fibra de carbono
2,1 m.
PRESIÓN:
350 bares
Carcasa de fibra de carbono
GRÁFICO:
F.J. BIENZOBAS
Proyecto de integración
El proyecto comenzó el 1 de enero de 2021 con un presupuesto de 13,4 millones de euros y finalizará el 31 de diciembre de 2024 con 5 objetivos:
Desarrollar un sistema de generación de energía híbrido
Demostrar que puede ser competitivo frente al diésel
Demostrar que un tren real (CIVIA) puede convertirse en bimodo e híbrido
Identificar soluciones para mejorar la eficiencia energética
Proponer un marco normativo para el hidrógeno en vehículos ferroviarios
Los trenes suelen tener una vida útil de unos 30 a 40 años.
Gran parte del parque ferroviario actual cuenta con unos 20 años de uso, con lo que les queda la mitad de su vida operativa. Con este sistema, modular y escalable, se pueden convertir todos esos trenes a mitad de vida, en trenes de hidrógeno por la necesidad que se va a dar de buscarles una solución sostenible
PROCESO REVERSIBLE
CIVIA ELÉCTRICO
Tren demostración. CIVIA BIMODO
(hidrógeno y eléctrico)
Uno de los mayores retos del proyecto fue el de adaptar esta tecnología a un tren existente (CIVIA), demostrar que era técnica, operativa y económicamente viable y, al terminar el periodo de pruebas, volver a dejar el tren en su estado original para que pueda seguir siendo utilizado por el operador en el servicio de cercanías
COMPONENTES DE CADA POWERPACK HÍBRIDO DE PILA DE COMBUSTIBLE
Arquitectura de un PowerPack. El tren demostrador monta dos
Conexiones entre elementos
Interfaz de alto voltaje
Tuberías de Hidrógeno
Entrada de refrigerante HT
Salida de refrigerante HT
Entrada de refrigerante LT
Salida de refrigerante LT
Interfaz de control
1
DASEM CAF
Evalúa y optimiza al instante el uso de la energía de la mejor manera posible en función del itinerario
2
Convertidor CC/CC CAF
de alta tensión
(3.000/750 V CC)
Convertidor
CC/CC
4
ESU (Baterías)
LTO ion-litio
Pilas de combustible
TOYOTA
3
OESS CAF
Sistema de almacenamiento
de energía a bordo
(BTMS + 4 ESU + CC/CC)
BTMS
Sistema de gestión
térmica de baterías
Cada
módulo (x2)
tiene
8 tanques
Enfriadores
de alta
temperatura
(HT)
Enfriador
de baja
temperatura
(LT)
6
5
Sistema de
almacenamiento
de hidrógeno
Sistema de refrigeración de las pilas de combustible
PowerPack 2
MONTAJE DE
LOS POWERPACK EN EL TREN
3
4
5
4
5
C.P. 2
PowerPack 1
6
2
Bogie
motor
2
1
Coche técnico
6
3
DASEM
Coche de pasajeros 1
Bogie
motor
Disposición de los elementos que forman los 2 PowerPack en el tren de demostración de hidrógeno
Afuera, encima del techo:
Pilas de combustible (x6) + Sistema de refrigeración de pilas de combustible (HTx6 + LTx2)
Dentro del coche técnico:
Sistema de Almacenamiento H2 (x4) + Convertidor HV DC/DC (3000/750Vdc) (x2)
Dentro de los coches de pasajeros 1 y 2:
Sistema de almacenamiento de energía a bordo 2x(BTMS + 4 ESU + CC/CC) + DASEM
Faro central
Pantalla
destino
EL TREN DEMOSTRADOR
Cámara
delantera
Enganche
automático
Luz de posición
Dimensiones del tren
Anchura:
2,94 m.
Autonomía en modo H2
804 Kms.
Longitud: 63,15 m.
Equipo aire
acondicionado viajeros
Cabina del
conductor
1
3
COCHE DE PASAJEROS 1
Bogie remolque
Bogie motor
Pantógrafo
Se utiliza en tramos electrificados para conectarse a la catenaria e introducir la electricidad en el tren y alimentar así su motor eléctrico
Boca de repostaje
de hidrógeno
Pilas de combustible
y sistema refrigeración
Pantógrafo
4
5
2
2
6
6
COCHE TÉCNICO
Bogie motor
Bogie motor
Equipo aire
acondicionado viajeros
Cabina del
conductor
199M
199M
3
Co-funded by
the European Union
Co-funded by
the European Union
COCHE DE PASAJEROS 2
Bogie remolque
Bogie motor
COMO FUNCIONA EL TREN DE HIDRÓGENO
2
1
Pilas de
combustible
Tanques
de H2
3
Baterías
4
Los tanques (1) suministran el hidrógeno a las pilas de combustible (2), que convierten y producen electricidad combinando el hidrógeno con el oxígeno del aire. La electricidad se almacena en las baterías de litio (3) y finalmente es conducida al motor eléctrico (4), que se alimenta en paralelo, tanto de las pilas de combustible como de las baterías
Motor
eléctrico
QUÉ ES UNA PILA DE COMBUSTIBLE
Es un dispositivo electroquímico que transforma de forma directa la energía química en eléctrica
Se parte de un combustible (hidrógeno) y de un comburente (oxígeno) para producir agua, electricidad en forma de corriente continua y calor
Electrón
e-
Protón
Electrodos
Placa
bipolar
Placa
bipolar
1
Depósitos
de hidrógeno
2
3
3
O2
O2
aire
O2
PARTES DE LA PILA
Electrodos (ánodo, donde se reduce el H2 en dos protones H+ y cátodo, donde reaccionan los protones H+ y O2)
1
Ánodo
Cátodo
Catalizadores
Electrolito (separa los gases, permite el paso de iones H+ al cátodo y separa los e-)
2
Electrolito
(membrana)
3
Placas bipolares (separan las celdas, ‘conducen’ los gases y evacúan H2O)
Vapor
de agua
ESTRUCTURA DE UN TANQUE DE HIDRÓGENO COMPRIMIDO
Los depósitos almacenan el hidrógeno en estado gaseoso, a presiones de 350 bar. Constan de un revestimiento de aluminio interno para evitar las fugas de este gas por difusión (por su pequeño tamaño, las moléculas de H2 son capaces de permear distintos materiales), recubierto de fibra de carbono dispuesta en distintas direcciones. En su diseño se ha tenido en cuenta que deben de soportar grandes tensiones así como un gran número de ciclos a fatiga por la carga y descarga del depósito. También se tienen en cuenta los problemas de seguridad que puedan surgir, ya sea por posibles fugas o en caso de accidente
Dispositivo de alivio de presión activado térmicamente
Depósitos de aluminio con revestimiento
de fibra de carbono
PRESIÓN:
350 bares
Cúpula de protección
Sensor de
temperatura
2,1 m.
Saliente externo
de aluminio
Carcasa de fibra de carbono
Válvula
GRÁFICO: F.J. BIENZOBAS
Proyecto de integración
El proyecto comenzó el 1 de enero de 2021 con un presupuesto de 13,4 millones de euros y finalizará el 31 de diciembre de 2024 con 5 objetivos:
Demostrar que un tren real (CIVIA) puede convertirse en bimodo e híbrido
Proponer un marco normativo para el hidrógeno en vehículos ferroviarios
Desarrollar un sistema de generación de energía híbrido
Demostrar que puede ser competitivo frente al diésel
Identificar soluciones para mejorar la eficiencia energética
PROCESO REVERSIBLE
Uno de los mayores retos del proyecto fue el de adaptar esta tecnología a un tren existente (CIVIA), demostrar que era técnica, operativa y económicamente viable y, al terminar el periodo de pruebas, volver a dejar el tren en su estado original para que pueda seguir siendo utilizado por el operador en el servicio de cercanías
CIVIA ELÉCTRICO
Tren demostración. CIVIA BIMODO
(hidrógeno y eléctrico)
COMPONENTES DE CADA POWERPACK HÍBRIDO DE PILA DE COMBUSTIBLE
Arquitectura de un PowerPack. El tren demostrador monta dos
Conexiones entre elementos
Interfaz de alto voltaje
Tuberías de Hidrógeno
Entrada de refrigerante HT
Salida de refrigerante HT
Entrada de refrigerante LT
Salida de refrigerante LT
Interfaz de control
DASEM CAF
Evalúa y optimiza al instante el uso de la energía de la mejor manera posible en función del itinerario
Convertidor CC/CC CAF
de alta tensión
(3.000/750 V CC)
Convertidor
CC/CC
1
Pilas de
combustible
TOYOTA
2
ESU (Baterías)
LTO ion-litio
BTMS
Sistema de gestión
térmica de baterías
Sistema de refrigeración de las pilas de combustible
OESS CAF
Sistema de almacenamiento
de energía a bordo
(BTMS + 4 ESU + CC/CC)
4
3
Enfriadores
de alta temperatura (HT)
5
Enfriador
de baja temperatura (LT)
Cada
módulo (x2)
tiene
8 tanques
6
Sistema de
almacenamiento
de hidrógeno
PowerPack 2
3
5
4
Coche de pasajeros 2
PowerPack 1
4
5
6
MONTAJE DE
LOS POWERPACK
EN EL TREN
2
Bogie
motor
Coche técnico
2
6
Afuera, encima del techo:
Pilas de combustible (x6) + Sistema de refrigeración de pilas de combustible (HTx6 + LTx2)
3
DASEM
1
Dentro del coche técnico:
Sistema de Almacenamiento H2 (x4) + Convertidor HV DC/DC (3000/750Vdc) (x2)
Bogie
motor
Coche de pasajeros 1
Disposición de los elementos que forman los 2 PowerPack en el tren de demostración de hidrógeno
Dentro de los coches de pasajeros 1 y 2:
Sistema de almacenamiento de energía a bordo 2x(BTMS + 4 ESU + CC/CC) + DASEM
EL TREN DEMOSTRADOR
Dimensiones del tren
Faro central
Anchura: 2,94 m.
Longitud: 63,15 m.
Pantalla
destino
Cámara
delantera
Autonomía en modo H2
804 Kms.
Enganche
automático
Pantógrafo
Luz de posición
Se utiliza en tramos electrificados para conectarse a la catenaria e introducir la electricidad en el tren y alimentar así su motor eléctrico
Boca de repostaje
de hidrógeno
4
5
Pilas de combustible
y sistema refrigeración
Equipo aire
acondicionado viajeros
Cabina del
conductor
Pantógrafo
1
3
3
2
2
6
6
COCHE TÉCNICO
COCHE DE PASAJEROS 1
COCHE DE PASAJEROS 2
Bogie remolque
Bogie motor
Bogie motor
COMO FUNCIONA EL TREN DE HIDRÓGENO
Los tanques (1) suministran el hidrógeno a las pilas de combustible (2), que convierten y producen electricidad combinando el hidrógeno con el oxígeno del aire. La electricidad se almacena en las baterías de litio (3) y finalmente es conducida al motor eléctrico (4), que se alimenta en paralelo, tanto de las pilas de combustible como de las baterías
2
Pilas de
combustible
1
Tanques
de H2
3
Baterías
4
Motor
eléctrico
QUÉ ES UNA PILA DE COMBUSTIBLE
ESTRUCTURA DE UN TANQUE DE HIDRÓGENO COMPRIMIDO
Es un dispositivo electroquímico que transforma de forma directa la energía química en eléctrica
Los depósitos almacenan el hidrógeno en estado gaseoso, a presiones de 350 bar. Constan de un revestimiento de aluminio interno para evitar las fugas de este gas por difusión (por su pequeño tamaño, las moléculas de H2 son capaces de permear distintos materiales), recubierto de fibra de carbono dispuesta en distintas direcciones. En su diseño se ha tenido en cuenta que deben de soportar grandes tensiones así como un gran número de ciclos a fatiga por la carga y descarga del depósito. También se tienen en cuenta los problemas de seguridad que puedan surgir, ya sea por posibles fugas o en caso de accidente
Se parte de un combustible (hidrógeno) y de un comburente (oxígeno) para producir agua, electricidad en forma de corriente continua y calor
Válvula
Dispositivo de alivio de presión activado térmicamente
Electrón
e-
Saliente externo
de aluminio
Protón
Electrodos
Placa
bipolar
Placa
bipolar
1
Cúpula de protección
Depósitos
de hidrógeno
aire
2
Sensor de
temperatura
3
3
O2
PRESIÓN:
350 bares
2,1 m.
Ánodo
Cátodo
Catalizadores
Electrolito
(membrana)
Depósitos de aluminio con revestimiento
de fibra de carbono
Carcasa de fibra de carbono
PARTES DE LA PILA
Vapor
de agua
Electrodos (ánodo, donde se reduce el H2 en dos protones H+ y cátodo, donde reaccionan los protones H+ y O2)
1
3
Placas bipolares (separan las celdas, ‘conducen’ los gases y evacúan H2O)
Electrolito (separa los gases, permite el paso de iones H+ al cátodo y separa los e-)
2
GRÁFICO: F.J. BIENZOBAS
El objetivo principal es demostrar que esta solución puede ser una alternativa competitiva frente al diésel, una meta que parece haber conseguido a la vista de los resultados logrados en las siete diferentes líneas que ha recorrido, con condiciones climáticas adversas y una orografia complicada con rampas pronunciadas y elevadas como en la línea Zaragoza-Canfranc. «Hemos exprimido el tren para ver hasta dónde puede llegar y nunca se ha parado ni ha tenido una avería: los resultados técnicos son excepcionales», sostiene Eva Terrón, jefa de Proyectos de Innovación de CAF.
Noticias relacionadas
-ktFB--170x170@Diario%20Vasco.png)
Javier Bienzobas (Gráficos)
Imanol Lizasoain
La unidad ha circulado en estas rutas en modo eléctrico, en la zona electrificada, como en modo híbrido, combinando la energía proveniente de las pilas de hidrógeno y de las baterías, en los tramos sin electrificar. A día de hoy, el hidrógeno se presenta como la única solución potencialmente cero emisiones que proporciona autonomías bastante superiores a 100 kilómetros (el de CAF ha alcanzado los 804 km) en líneas no electrificadas. Y es que en la actualidad, más de un tercio de la red estatal está sin electrificar.
Es aquí donde entra en juego el Driver Advisory System & Energy Management (DASEM) desarrollado por CAF, que calcula de forma continua y en tiempo real la conducción que, cumpliendo el horario, optimiza el consumo energético y gestiona el reparto de energía entre pilas de hidrógeno y baterías. «Es un sistema que evalúa y optimiza el uso de la energía de la manera más eficiente posible teniendo en cuenta el itinerario. El DASEM cuenta con mapas digitales y le añadimos un GPS en cubierta para saber en qué punto de la línea está en cada momento».
El diseño del sistema de generación híbrido se ha llevado a cabo teniendo en cuenta un criterio «escalable y modular» para poder adaptarlo a las necesidades de potencia de todo tipo de trenes, tal y como sostiene la jefa de Proyectos de Innovación de CAF. «Con este proyecto no solo hemos conseguido demostrar que somos capaces de hacer un sistema de generación de energía híbrida (powerpack), sino que hemos logrado integrar esta tecnología en un tren ya existente. De esta manera, podemos ofrecer una solución a las administraciones para convertir un tren actual en uno bimodo sostenible, máxime cuando toda la regulación ambiental nos va a pillar con los trenes de combustión (diésel) a mitad de vida, que suelen durar entre 30 y 40 años». En resumen, CAF está en disposición de desarrollar trenes de hidrógeno desde cero o de convertir los ya existentes en vehículos sostenibles, dando así respuesta a «diferentes administraciones que ya demandan este tipo de trenes», concluye Eva Terrón.
Trayectos realizados
durante las pruebas
7
1
6
2
3
5
4
10.000 Kms de pruebas recorridos en modo H2
1
Zaragoza - Canfranc
2
Madrid - Soria
3
Zaragoza - Teruel
4
Madrid - Talavera
5
Madrid - Extremadura
6
Portugal (Ruta del Miño)
7
Ourense - Santiago
1
Zaragoza - Canfranc
(Junio 2023)
Canfranc
Jaca
Huesca
Tardienta
Zaragoza
PERFIL DEL RECORRIDO
Los grandes desniveles que se dan durante este recorrido lo convierten en uno de los más exigentes de cuantos se han realizado en las pruebas del tren demostrador
ZARAGOZA
(200 m.)
CANFRANC
(1.200 m.)
Jaca
(830 m.)
Tardienta
(386 m.)
Desnivel: 1.000 m
Tramo electrificado
Tramo sin electrificar
(en modo H2)
2
Madrid - Soria
(Noviembre 2023)
Soria
Quintana Redonda
Tardelcuende
Almazán
Torralba
Madrid
3
Zaragoza - Teruel
(Diciembre 2023 - Enero 2024)
María
de Huerva
Zaragoza
Cariñena
Añales de Muel
Encinacorba
Villarreal de Huerva
Calamocha
Ferreruela
Monreal del Campo
Cella
Santa Eulalia
del Campo
Teruel
4
Madrid - Talavera
(Marzo 2024)
Madrid
Humanes
Illescas
Villaluenga-Yuncler
Torrijos
Talavera
de la Reina
5
Madrid - Extremadura
(Marzo 2024)
Oropesa
de Toledo
Madrid
Humanes
Monfragüe
Illescas
Cáceres
Torrijos
Navalmoral
de la Mata
Villaluenga
-Yuncler
Talavera
de la Reina
Mérida
6
Portugal (Ruta del Miño)
(Abril 2024)
Ourense
O Porriño
Valença
Nine
PORTUGAL
7
Ourense - Santiago
(Abril 2024)
Santiago de
Compostela
Sta. Cruz
de Ribadulla
Lalín
O Irixo
O Carballiño
A Friela-Maside
O Porriño
Ourense
Valença
GRÁFICO:
F.J. BIENZOBAS
Trayectos realizados
durante las pruebas
7
1
6
2
3
5
4
10.000 Kms de pruebas recorridos en modo H2
1
Zaragoza - Canfranc
2
Madrid - Soria
3
Zaragoza - Teruel
4
Madrid - Talavera
5
Madrid - Extremadura
6
Portugal (Ruta del Miño)
7
Ourense - Santiago
1
Zaragoza - Canfranc
(Junio 2023)
Canfranc
Jaca
Huesca
Tardienta
Zaragoza
PERFIL DEL RECORRIDO
Los grandes desniveles que se dan durante este recorrido lo convierten en uno de los más exigentes de cuantos se han realizado en las pruebas del tren demostrador
CANFRANC
(1.200 m.)
ZARAGOZA
(200 m.)
Jaca
(830 m.)
Tardienta
(386 m.)
Desnivel: 1.000 m
Tramo electrificado
Tramo sin electrificar
(en modo H2)
2
Madrid - Soria
(Noviembre 2023)
Soria
Quintana Redonda
Tardelcuende
Almazán
Torralba
Madrid
3
Zaragoza - Teruel
(Diciembre 2023 - Enero 2024)
María
de Huerva
Zaragoza
Cariñena
Añales de Muel
Encinacorba
Villarreal de Huerva
Calamocha
Ferreruela
Monreal del Campo
Cella
Santa Eulalia
del Campo
Teruel
4
Madrid - Talavera
(Marzo 2024)
Madrid
Humanes
Illescas
Villaluenga-Yuncler
Torrijos
Talavera
de la Reina
5
Madrid - Extremadura
(Marzo 2024)
Oropesa
de Toledo
Madrid
Humanes
Monfragüe
Illescas
Cáceres
Torrijos
Navalmoral
de la Mata
Villaluenga
-Yuncler
Talavera
de la Reina
Mérida
6
Portugal (Ruta del Miño)
(Abril 2024)
Ourense
O Porriño
Valença
Nine
PORTUGAL
7
Ourense - Santiago
(Abril 2024)
Santiago de
Compostela
Sta. Cruz
de Ribadulla
Lalín
O Irixo
O Carballiño
A Friela-Maside
O Porriño
Ourense
Valença
GRÁFICO:
F.J. BIENZOBAS
Trayectos realizados durante las pruebas
Santiago de
Compostela
Sta. Cruz
de Ribadulla
7
Canfranc
Lalín
1
O Irixo
Jaca
O Carballiño
Huesca
A Friela-Maside
Soria
María
de Huerva
O Porriño
Tardienta
Ourense
Quintana Redonda
Zaragoza
Tardelcuende
6
Cariñena
Valença
Añales de Muel
Almazán
Nine
Encinacorba
3
Oropesa
de Toledo
Torralba
Villarreal de Huerva
Madrid
Calamocha
Ferreruela
Monreal del Campo
Humanes
Cella
2
Monfragüe
4
Santa Eulalia
del Campo
Teruel
Illescas
Villaluenga-Yuncler
Torrijos
Cáceres
Navalmoral
de la Mata
Talavera
de la Reina
5
Mérida
ITINERARIOS REALIZADOS
POR ESPAÑA Y PORTUGAL
Zaragoza - Canfranc (Junio 2023)
1
Madrid - Soria (Noviembre 2023)
2
10.000 Kms de pruebas recorridos en modo H2
Zaragoza - Teruel (Diciembre 2023 - Enero 2024)
3
Madrid - Talavera (Marzo 2024)
4
Madrid - Extremadura (Marzo 2024)
5
Portugal (Ruta del Miño. Valença - Nine) (Abril 2024)
6
Ourense - Santiago (Abril 2024)
7
PERFIL DEL RECORRIDO ZARAGOZA - CANFRANC
CANFRANC
(1.200 m.)
Los grandes desniveles que se dan durante este recorrido lo convierten en uno de los más exigentes de cuantos se han realizado en las pruebas del tren demostrador
Villanúa-Letranz
(1.078 m.)
Caldearenas-
Aquilué
(648 m.)
Jaca
(830 m.)
Santa María
Y La Peña
(545 m.)
Castiello
(874 m.)
ZARAGOZA
(200 m.)
Sabiñánigo
(800 m.)
Riglos
(573 m.)
Anzánigo
(600 m.)
Tardienta
(386 m.)
Ayerbe
(584 m.)
Desnivel:
1.000 m.
Tramo electrificado
Tramo sin electrificar (en modo H2)
200
220
100
180
190
160
140
120
210
130
150
170
110
80
60
90
40
20
50
30
70
10
0
GRÁFICO: F.J. BIENZOBAS
Trayectos realizados durante las pruebas
Santiago de
Compostela
Canfranc
Santa Cruz de Ribadulla
7
Lalín
O Irixo
Jaca
O Carballiño
A Friela-Maside
1
O Porriño
Ourense
Huesca
María
de Huerva
Valença
Tardienta
Soria
6
Quintana Redonda
Zaragoza
Cariñena
Tardelcuende
Añales de Muel
Nine
Almazán
Encinacorba
Torralba
Ferreruela
Villarreal de Huerva
3
2
Calamocha
Monreal del Campo
Oropesa
de Toledo
Santa Eulalia
del Campo
Madrid
Cella
4
Humanes
Teruel
Monfragüe
Illescas
Villaluenga-Yuncler
Torrijos
Cáceres
Navalmoral
de la Mata
Talavera
de la Reina
5
Mérida
ITINERARIOS REALIZADOS
POR ESPAÑA Y PORTUGAL
Zaragoza - Canfranc (Junio 2023)
1
Madrid - Soria (Noviembre 2023)
2
10.000 Kms de pruebas recorridos en modo H2
Zaragoza - Teruel (Diciembre 2023 - Enero 2024)
3
Madrid - Talavera (Marzo 2024)
4
Madrid - Extremadura (Marzo 2024)
5
Portugal (Ruta del Miño. Valença - Nine) (Abril 2024)
6
Ourense - Santiago (Abril 2024)
7
CANFRANC
(1.200 m.)
PERFIL DEL RECORRIDO ZARAGOZA - CANFRANC
Villanúa-Letranz
(1.078 m.)
Los grandes desniveles que se dan durante este recorrido lo convierten en uno de los más exigentes de cuantos se han realizado en las pruebas del tren demostrador
Castiello
(874 m.)
Santa María
Y La Peña
(545 m.)
Jaca
(830 m.)
Caldearenas-
Aquilué
(648 m.)
Riglos
(573 m.)
Sabiñánigo
(800 m.)
Anzánigo
(600 m.)
ZARAGOZA
(200 m.)
Ayerbe
(584 m.)
Tardienta
(386 m.)
Desnivel:
1.000 m.
Tramo electrificado
Tramo sin electrificar (en modo H2)
0
10
70
30
50
20
40
60
90
80
110
170
130
150
120
210
140
160
190
180
100
220
200
GRÁFICO: F.J. BIENZOBAS
Este tren ha conseguido cubrir todas estas líneas comerciales sin ningún tipo de fallo. Conviene remarcar, no obstante, que en ningún caso ha llevado en su interior a pasajeros al tratarse de un prototipo, aunque sí contaba con un baño, que no se desmontó por una cuestión meramente práctica, para evitar tener que volverlo a poner en su sitio al final de la prueba. Y es que la empresa beasaindarra se verá obligada al término de este año a devolver el vehículo en las mismas condiciones en las que Renfe se lo entregó.Es decir, debe desmontar toda la tecnología para que el tren vuelva a circular como un cercanías en vía electrificada. Esta casuística ha limitado mucho el diseño y la adaptación de toda la tecnología, puesto que el tren debía ser reversible. «No podíamos 'cortar y pegar' donde quisiéramos porque luego tenemos que devolver el tren a Renfe en las mismas condiciones.Esa integración reversible nos ha supuesto ciertas limitaciones».
Si en un futuro este tipo de vehículo llega a comercializarse, habrá que readaptar todos sus componentes y el propio tren a las necesidades que precise la línea que va a cubrir, añadiendo más o menos coches de pasajeros. «Este futuro tren de hidrógeno viene a cubrir o dar servicio en aquellas líneas no electrificadas en la que la autonomía de las baterías no es suficiente. Así, luego habría que adaptar el tren (baterías, pilas de hidrógeno, vagones...) y la arquitectura sería diferente». De esta forma el tren entra también en el debate ya abierto en otros medios de transporte, como el coche, sobre la viabilidad de la electrificación y el funcionamiento con energías renovables limpias.
El tren de hidrógeno de CAF no es el único vehículo de la empresa beasaindarra que utiliza esta energía. A través de su filial Solaris, CAF se ha consolidado como líder en el floreciente mercado de los autobuses urbanos de hidrógeno. De hecho, este pasado enero, Solaris firmó el mayor contrato de autobuses de hidrógeno en España al alcanzar un acuerdo con Barcelona para el suministro de 38 vehículos de este tipo. Su autobuses también circulan por otros países europeos comoAlemania, Francia oItalia.
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Josu Zabala Barandiaran
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