Toyota suministrará pilas de combustible para trenes del proyecto europeo FCH2RAIL

Toyota ha anunciado que va a suministrar pilas de combustible de hidrógeno para trenes en un proyecto europeo con Renfe, ADIF, CAF y otras compañías. El proyecto UE FCH2RAIL (Fuel Cell Hybrid Power Pack for Rail Applications) lo realiza un consorcio con socios de Bélgica, Alemania, España y Portugal. Se trata de un prototipo de tren sin emisiones. Incorpora un sistema bimodal híbrido, que combina el suministro eléctrico de la red aérea con un grupo de alimentación híbrido de pila de combustible.

La propia Toyota explica que cerca de la mitad de las líneas ferroviarias de la Unión Europea están electrificadas. Eso permite un transporte ferroviario sin emisiones. Sin embargo, la otra mitad aún utiliza trenes con motor diésel. Y de ahí el proyecto.

El FCH2RAIL se lanzó el pasado mes de enero y ahora se han definido las rutas de referencia y los escenarios operativos para el prototipo.

El prototipo de tren

El sistema de alimentación híbrido consta de pilas de combustible de hidrógeno y baterías y funciona de forma independiente.

Siempre que esté disponible la red aérea, el tren se alimenta de la energía proporcionada por ésta. Cuando no existe esta opción, la energía se obtiene del sistema de pila de combustible y batería. Dicho sistema se denomina: ‘grupo de alimentación híbrido de pila de combustible’ o ‘Fuel Cell Hybrid Power Pack’.

Actualmente, se están montando redes aéreas en muchas líneas ferroviarias europeas, un proyecto bastante costoso y a largo plazo que depende de las condiciones geográficas. Una alternativa son los trenes propulsados únicamente por baterías, pero tienen una autonomía limitada —de 30 a 70 kilómetros—. Además, esa autonomía depende de las características de la ruta y de las temperaturas ambiente.

Los trenes diésel presentan un menor rendimiento, en términos de velocidad máxima y aceleración, que los vehículos propulsados por motores eléctricos alimentados desde redes aéreas. Por tanto, el nuevo sistema combina lo mejor de ambas tecnologías. Según Sergio Gascón, Jefe de Proyecto Técnico de Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF):

«Nuestro sistema híbrido bimodal de pila de combustible y batería combina las ventajas de ambas tecnologías: la energía procedente de las líneas aéreas o del sistema a bordo. De ese modo, el transporte ferroviario resulta aún más sostenible y energéticamente eficiente».

El sistema de suministro energético debe diseñarse de tal modo que potencia y autonomía se puedan ampliar sobre la base de un principio modular. Así, el número de módulos de pila de combustible y batería condiciona la potencia de tracción. Mientras, la cantidad de depósitos de hidrógeno determina la autonomía en líneas no electrificadas. Por tanto, la unidad tractora se puede diseñar para el transporte de pasajeros como para el transporte de mercancías.

Proyecto europeo FCH2RAIL

Con un presupuesto de 14 millones de euros, el proyecto europeo FCH2RAIL tiene como objetivo desarrollar, demostrar y validar este sistema en cuatro años. El proyecto cuenta con una financiación de 10 millones de euros de la unión empresarial Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (FCH 2 JU).

Bart Biebuyck, Director Ejecutivo de FCH 2 JU, ha afirmado:

“Nuestros estudios sobre el hidrógeno y las pilas de combustible en el entorno ferroviario han demostrado que existe en ese ámbito un potencial considerable para las tecnologías FCH. Además, que los trenes a base de hidrógeno serán un elemento importante de un futuro sistema de transporte europeo sostenible.

La Comisión Europea ha dejado claro en su estrategia de hidrógeno que este combustible constituye una opción prometedora allí donde la electrificación sea más difícil. Por ejemplo, en tramos concretos de la red ferroviaria. El proyecto FCH2RAIL demostrará que la tecnología proporciona una solución flexible y sin emisiones para sustituir los trenes diésel en esas zonas. Será interesante ver los resultados”.

Pruebas sobre un tren de cercanías

Se van a realizar pruebas del impacto medioambiental del sistema -desde su producción hasta su desguace, pasando por su uso. Asimismo, se van a hacer pruebas del rendimiento en condiciones reales y sobre un tren de cercanías eléctrico.

Para el proyecto, se va a convertir ese tren de cercanías CIVIA, fabricado por la española CAF, que incorporará un grupo de alimentación de pila de combustible. Por su parte, Renfe proporcionará el tren. Entre los componentes esenciales del sistema energético a bordo están los módulos integrados de pila de combustible de Toyota Motor Europe (TME). Con respecto a las baterías y los convertidores eléctricos, los suministrará CAF.

Las primeras pruebas se realizarán en las redes ferroviarias española y portuguesa con el apoyo de los administradores de infraestructuras: Administrador de Infrastructuras Ferroviarias (ADIF) e Infraestruturas de Portugal (IP) .

Por su parte, el Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2), ha recibido el encargo de construir una estación de hidrógeno para repostar el prototipo. De esta forma se podrán realizar las pruebas del prototipo, previo a la integración en los trenes.

Retos del proyecto europeo

El equipo internacional del proyecto europeo se enfrenta a una serie de aspectos tecnológicos a resolver. Por ejemplo, en el apartado del diseño, los módulos de pila de combustible y batería deben combinarse y controlarse para que el sistema cumpla los requisitos. Y, además, para que pueda instalarse con un coste eficiente.

Asimismo, debe poder aprovecharse el calor residual de los módulos de manera eficiente para la calefacción y el aire acondicionado del tren. Como parte del proyecto, el fabricante de equipos de aire acondicionado Faiveley / Stemmann Technik (STT) y DLR están investigando otras soluciones para reducir la demanda energética de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC).

Igualmente, el proyecto examina normas y estándares para garantizar una interacción segura entre la tecnología de hidrógeno y la catenaria. El objetivo es que las autoridades puedan autorizar fácilmente el uso de este tipo de trenes en Europa.