Una solución eficiente y sostenible para líneas no electrificadas

Actualmente, los operadores ferroviarios utilizan en su mayor parte automotores diésel (DMU) con motores de combustión para operar servicios de viajeros en redes no electrificadas. Las emisiones contaminantes (partículas, NOx), los gases de efecto invernadero (principalmente CO₂) y los niveles de ruido asociados a estos trenes están limitando el impacto medioambiental positivo que, de otra forma, tendrían los sistemas ferroviarios. Por este motivo, Alstom ha diseñado un nuevo tren de hidrógeno, libre de emisiones y silencioso: el Coradia iLint. Alimentado por pilas de hidrógeno, el Coradia iLint sólo emite vapor y agua condensada, además de circular con un mínimo nivel de ruido.

Como alternativa al diésel, el hidrógeno cumple con todos los requisitos esenciales para ferrocarril: se trata de una tecnología madura y su precio hace que su funcionamiento resulte económico. Se ha investigado ya durante décadas en tecnologías con hidrógeno y su seguridad ha quedado demostrada en numerosas aplicaciones.

El Coradia iLint de Alstom recibió el pasado mes de julio la aprobación de la Autoridad Alemana de Ferrocarriles (EBA) para iniciar el servicio comercial de pasajeros. Tras esta homologación, los dos primeros prototipos de Coradia iLint comenzarán a circular con pasajeros, a partir de septiembre, en el corredor de Elbe-Weser, en la Baja Sajonia (Alemania).

En el transcurso del último siglo, las fuentes de energía de los trenes han evolucionado, del carbón al diésel y, posteriormente, electricidad. Mientras que el carbón ofrecía energía específica de 34 MJ/kg, el diésel ofrece 43 MJ/kg. El hidrógeno se convertirá en la fuente de energía del futuro con una energía específica de 120 MJ/kg. Además, el sector ferroviario se enfrenta a algunos otros retos: la búsqueda de un tráfico libre de emisiones, la subida de los precios del diésel y de la electricidad a medio y largo plazo, el endurecimiento de las normativas sobre el ruido y la urbanización progresiva.

A pesar de los muchos proyectos de electrificación existentes en varios países europeos, una buena parte de la red ferroviaria seguirá siendo no electrificada a largo plazo (en España, por ejemplo, aún existen 5.000 km de líneas no electrificadas). En muchos países el número unidades diésel (DMUs) en circulación es aún alto, y se necesitará renovar en los próximos años.

En este contexto, todos los países europeos se han comprometido a reducir sustancialmente las emisiones de CO₂ asociadas al transporte. En España, el Plan para la Innovación del Ministerio de Fomento recoge, entre sus prioridades, la búsqueda de soluciones de tracción alternativas para líneas no electrificadas, destacando especialmente el hidrógeno como una de las fuentes de energía con mayor proyección.

En paralelo, el plan de adquisición de material rodante anunciado por Renfe puede suponer una oportunidad para introducir en el mercado español nuevas tecnologías y soluciones en las que primen la eficiencia energética y la sostenibilidad

El Coradia iLint es único por su combinación de diferentes elementos innovadores: conversión de energía limpia, almacenamiento flexible de la energía, y gestión inteligente tanto de la potencia tractora como de la energía disponible. Además de ser respetuoso con el medio ambiente, el hidrógeno resulta cada vez más competitivo, gracias a las mejoras tecnológicas en los procesos de transformación y a la alta disponibilidad del hidrógeno.

Las pilas de combustible son el eje central del sistema de propulsión. Éstas son alimentadas a demanda con hidrógeno, y los trenes son propulsados por equipos de tracción eléctricos. La pila de combustible proporciona electricidad, gracias a la mezcla del hidrógeno -almacenado en los depósitos- con el oxígeno -del aire exterior-. En este proceso, lo único que se emite es vapor de agua y agua condensada, no se generan gases ni partículas contaminantes. La electricidad se produce sin generador ni turbina, lo cual hace que el proceso sea mucho más rápido y eficiente.

La eficiencia del sistema también se basa en el almacenamiento de energía en baterías de ion de litio de alto rendimiento. La batería almacena energía generada por las pilas de combustible cuando ésta no se necesita para la tracción, o por la energía cinética generada durante la fase de frenado eléctrico, permitiendo así suministrar energía de apoyo durante las fases de aceleración. Las baterías acumulan la energía que no se utiliza inmediatamente con el fin de suministrarla posteriormente según se necesite. El resultado es una mejor gestión del consumo de combustible.

Durante las fases de aceleración, la energía de las pilas de combustible se usará fundamentalmente para alimentar a los equipos de tracción y los equipos auxiliares. Además, durante estas fases, se utilizará la energía de la batería para ayudar a la aceleración. La potencia requerida por las pilas de combustible depende de la amplitud y la duración de la fase de alta demanda de energía; las fases cortas de aceleración con demanda de energía limitada serán alimentadas principalmente por la batería. Sólo durante fases más largas se llega al funcionamiento a máxima potencia de las pilas de combustible.

Durante las fases de baja aceleración o de avance por inercia una parte de la energía de las pilas de combustible se utilizará para recargar la batería. Si la batería está lo suficientemente cargada, las pilas de combustible reducen su funcionamiento para alimentar sólo a los equipos auxiliares. Esto reducirá el consumo de hidrógeno.

Durante las fases de frenado las pilas de combustible se desactivan casi por completo. El sistema de tracción recoge la electricidad generada por los motores en 'modo generador' aprovechando la energía cinética del vehículo durante su frenado. Esta energía se usa para alimentar los equipos auxiliares y recargar la batería. Se trata de la producción secundaria de energía. Este sistema, además, permite reducir también el consumo de hidrógeno. Dado que la energía producida o recuperada del frenado se gestiona de forma inteligente, el Coradia iLint iguala la autonomía y el rendimiento de trenes regionales diésel, pero sin impacto medioambiental.

El Coradia iLint está basado en la probada plataforma de trenes regionales Coradia Lint, sobre la que se ha remplazado la tracción diésel por la tecnología de hidrógeno. Las prestaciones del nuevo iLint son equiparables a las de última generación de trenes regionales de tracción diésel, tanto en aceleración y frenado como en velocidad máxima (140 km/h) y autonomía (hasta 1.000 kilómetros). Puede transportar hasta 300 pasajeros.