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Sistema de carga inalámbrico de CAF e IK4-Ikerlan

El fabricante guipuzcoano de ferrocarriles CAF y el centro tecnológico IK4-Ikerlan desarrollan un novedoso sistema de carga inalámbrico para tranvías que no necesita ningún tipo de contacto eléctrico directo, como catenarias, cables o enchufes, para recargar las baterías de los trenes. Según informan ambas entidades, se trata de un cargador inductivo que transfiere la energía del emisor al receptor a través de un campo electromagnético entre ambos, método que ya es cada vez más habitual para vehículos eléctricos y teléfonos móviles inteligentes.

El nuevo dispositivo, cuyo desarrollo para el sector ferroviario ha durado tres años, ha sido testado mediante un prototipo diseñado para transferir 50 KW de potencia, aunque podría alcanzar los 100 KW, en un tranvía de CAF del modelo Urbos en una vía de pruebas de Zaragoza. El sistema consta de dos bobinas que se encargan de inducir el campo electromagnético que habilita la transferencia de energía, la primera de ellas conectada a la red eléctrica y enterrada bajo el suelo en lugares donde el tranvía hace paradas, y la segunda, dotada de un convertidor e instalada en la parte inferior del ferrocarril.

Gracias al nuevo desarrollo, cuando el tranvía se aproxima al lugar de la primera bobina, se produce un campo electromagnético y se transfiere la potencia para cargar sus baterías de manera automática, sin que el conductor tenga que realizar ninguna acción. El sistema permite así aprovechar pausas a lo largo del trayecto como la espera en un semáforo, las paradas de subida y bajada de pasajeros o los estacionamientos en las propias cocheras.

Entre las ventajas del cargador inductivo, destaca su comodidad y seguridad de uso, así como el menor impacto visual que tiene en núcleos urbanos respecto a los métodos usados hasta ahora, como la carga aérea convencional con pantógrafo o la captación de energía con el tercer carril. Tampoco necesita comunicación entre el equipo de tierra y el tren, ni de partes móviles que hagan la conexión eléctrica, lo que repercutirá en menores costes de adquisición y mantenimiento, y en la reducción del peso del tranvía.

CAF dispondrá por tanto de una alternativa mejor para transferir energía a su gama de tranvías equipados con sistemas de acumulación ‘Greentech’. Este es una ambiciosa iniciativa desarrollada por CAF Power & Automation destinada a ofrecer una gama de productos más eficientes y respetuosos con el entorno y el medio ambiente. Las principales ventajas de este sistema son la optimización del consumo de energía y la reducción del impacto visual del tranvía en el centro urbano, gracias a la eliminación de la catenaria. Dentro de esta línea de productos de CAF Power & Automation, se diferencian dos tecnologías, ambas aplicables a cualquier plataforma de vehículo articulado: ‘Greentech Evodrive’ y ‘Greentech Freedrive’.

‘Greentech Evodrive’ es un sistema embarcado que recupera la energía cinética liberada en la frenada, pudiendo utilizarla y mejorando la eficiencia energética del vehículo. Este sistema, basado en ultracapacidades, está diseñado especialmente para tranvías con un sistema de tracción convencional, cuya recuperación energética difícilmente puede ser retornada a la catenaria.

‘Greentech Freedrive’ es un sistema embarcado de acumulación energética que permite la circulación sin catenaria. Este sistema, basado en ultracapacidades y baterías de Ion Litio, incorpora las ventajas tecnológicas de Evodrive, siendo fácilmente integrado en sistemas ferroviarios, nuevos o existentes, con independencia de fabricante y la estructura ferroviaria. CAF cuenta con la capacidad de adaptarse a los diferentes escenarios de operación con tramos sin catenaria, mediante la combinación híbrida de supercondensadores y baterías Ion Litio. De este modo, se optimizan parámetros como las prestaciones, autonomía, coste y tipo de tráfico.

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Recuperadores de energía para los trenes

Adif ha comenzado a instalar en la red ferroviaria convencional unos convertidores que le permitirán recuperar y reutilizar la energía que los trenes generan al frenar. La compañía invertirá 6,34 millones de euros en la colocación de los seis primeros dispositivos de este tipo, que se repartirán en distintos puntos de las vías del tren repartidos por Madrid, Barcelona, Cantabria y Vizcaya. Sólo esta media docena de recuperadores de energía del frenado de trenes reportará a la compañía titular y gestora de las infraestructuras ferroviarias 10,23 gigavatios de energía a la hora (GWh) anuales, lo que supondrá un ahorro de unos 648.530 euros al año en su ‘factura de la luz’, una de las mayores del país.

Cuando un tren frena, produce energía cinética debido al cambio de velocidad. Esta energía se transforma en energía eléctrica, mediante el uso de frenos regenerativos o KERS (se basan en el principio de que un motor eléctrico puede utilizarse como generador eléctrico. El motor eléctrico de tracción se reconecta como generador durante el frenado y las terminales de alimentación se convierten en suministradoras de energía, la cual se conduce hacia una carga eléctrica). Esta energía eléctrica se almacena en acumuladores a la salida del circuito, permitiendo la carga de otros vehículos del mismo tipo o incluso automóviles.

Al utilizar la energía cinética que desarrollan las unidades al frenar, la tecnología existente facilita un importante ahorro energético en el mismo sistema, además de producir energía para distribuir en la red eléctrica. Estas iniciativas evidencian cómo a través de redes inteligentes es posible ahorrar energía y avanzar en la sostenibilidad de los sistemas de transporte urbano. Además, brinda una oportunidad para que los organismos públicos encargados de manejar este tipo de redes encuentren nuevas fuentes de ingresos. Adif calcula que amortizará en unos seis años la inversión que realizará en colocar los seis primeros dispositivos de recogida de la energía, que cuenta con ayudas del IDAE.

Se trata de una tecnología propiedad de la compañía ferroviaria pública, fruto de los trabajos realizados durante años en una subestación de energía de la red ferroviaria en Málaga. Adif enmarca esta iniciativa en su apuesta por la eficiencia y el desarrollo sostenible que contempla su Plan Director de Eficiencia Energética. La puesta en marcha de los seis primeros recuperadores de energía evitarán la emisión a la atmósfera de 1.780 toneladas de CO2 cada año

Adif trabaja para ir extendiendo de forma progresiva los dispositivos de recuperación de la energía del frenado por el resto de la red ferroviaria convencional, de unos 10.713 kilómetros de longitud, si bien la electrificada es algo más de la mitad. En la actualidad, está ya identificando nuevos puntos de las líneas de tren convencional en los que es viable instalar este tipo de convertidores. El número de dispositivos que se vayan instalando dependerá de los resultados de este análisis.

Por el momento, Adif acaba de sacar a concurso el contrato de instalación de los seis primeros equipos recuperadores de energía, con el fin de que estén en servicio en un año y medio. En concreto, se colocarán en las subestaciones eléctricas ferroviarias de Getafe y Alcorcón (Madrid), de Martorell y Arenys de Mar (Barcelona), de Guarnizo (Cantabria) y de Olabeaga (Vizcaya). Los trenes que circulan por la red ferroviaria convencional se sumarán a la reutilización y ahorro de energía que ya permite la red AVE sin necesidad de colocar dispositivos adicionales.

Las líneas de Alta Velocidad devuelven de manera natural a la red de suministro eléctrico la energía generada en el proceso de frenado eléctrico de los trenes gracias a que las dos redes, la del AVE y la de suministro, emplean corriente alterna. En el caso de las vías de tren convencionales, al contar con un suministro de corriente continua, la energía del frenado sólo puede aprovecharse con la instalación de los equipos de recuperación.

La Comunidad de Madrid y Metro establecían hace tiempo la primera ‘metrolinera’ de España, una instalación pensada para recargar vehículos eléctricos gracias al reaprovechamiento de la energía recuperada del frenado de los trenes. Aunque la idea de recuperar parte de la energía de frenado existe, al menos, desde 2011, cuando Adif instaló ‘ferrolineras’ que utilizan una tecnología relativamente similar.