El proyecto ferroviario de pilas de combustible de hidrógeno despega en Europa

El proyecto de la UE FCH2RAIL (Fuel Cell Hybrid Power Pack for Rail Applications), con socios de Bélgica, Alemania, España y Portugal, está desarrollando y probando un nuevo prototipo de tren de emisiones cero. La clave de la idea es una combinación de electricidad procedente de cables aéreos con un paquete de energía de pila de combustible.

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FCH2RAIL quiere ofrecer una alternativa a las locomotoras diesel convencionales y a los trenes que tienen que cruzar los tramos sin línea aérea. El núcleo del proyecto es lo que el consorcio denomina "un sistema de propulsión híbrido bimodal" que combina la energía de las líneas aéreas con un "paquete de energía híbrido de pilas de combustible". Este último se compone de pilas de combustible de hidrógeno y baterías. El concepto: si hay energía disponible de las líneas aéreas, el tren la utiliza; si no hay líneas aéreas, la energía procede del sistema de pilas de combustible y baterías. Aún no se han publicado datos concretos sobre el rendimiento.

Según una declaración del Centro Aeroespacial Alemán (DLR), que participa en el proyecto, el sistema de suministro de energía se diseñará de forma que puedan ampliarse la potencia y la autonomía: "El número de pilas de combustible y módulos de baterías influye en la potencia de propulsión, mientras que el número de depósitos de hidrógeno determina la autonomía en rutas no electrificadas. De este modo, la unidad de propulsión puede utilizarse tanto para el transporte de pasajeros como de mercancías", escribe el DRL.

"Queremos demostrar que este tipo de tren bimodal es una alternativa competitiva y respetuosa con el medio ambiente al tren diésel", explica el científico y director del proyecto Holger Dittus, del Instituto de Conceptos de Vehículos del DLR. El proyecto FCH2RAIL comenzó en enero, y los participantes ya han definido las primeras rutas de referencia y los escenarios de funcionamiento del prototipo. Con un presupuesto de 14 millones de euros, se pretende desarrollar, demostrar y homologar un sistema de propulsión por hidrógeno en un plazo de cuatro años. El programa europeo Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno 2 (Empresa Común FCH 2) aporta diez millones de euros por sí solo.

El plan concreto consiste en convertir un tren de cercanías eléctrico CIVIA del fabricante español CAF y equiparlo con un grupo motopropulsor híbrido de pila de combustible. La compañía ferroviaria estatal española Renfe proporciona el tren, Toyota aporta los módulos del sistema de pila de combustible y CAF las baterías y los convertidores de potencia. Las pruebas iniciales y el funcionamiento de prueba para la homologación tendrán lugar en líneas españolas y portuguesas. El centro español de investigación del hidrógeno Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2) está creando paralelamente una estación de repostaje de hidrógeno.

Según el DLR, el equipo internacional del proyecto aún tiene que superar varios retos tecnológicos antes de que comiencen las primeras pruebas: "Para el diseño, los módulos de pilas de combustible y baterías deben combinarse y controlarse de tal forma que el sistema cumpla todos los requisitos y pueda implantarse de forma rentable al mismo tiempo. Además, debe ser posible utilizar el calor residual de los módulos de pila de combustible de forma eficiente para calentar y climatizar el tren". En este contexto, el fabricante del sistema de aire acondicionado, Faiveley / Stemmann Technik (STT) y el DLR, están investigando soluciones innovadoras para reducir la demanda energética del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado, dijo.

El proyecto también examina las normas y estándares existentes en los campos del hidrógeno y el ferrocarril y está tratando de combinar ambos para garantizar un encaje seguro entre la tecnología del hidrógeno y el sistema de líneas de contacto. Sobre esta base, el equipo del proyecto está elaborando propuestas para que las autoridades competentes faciliten en el futuro la homologación de este tipo de trenes en toda la UE.

Los fabricantes y las autoridades están haciendo actualmente mucho en este campo. A principios de marzo, el Ministerio Federal de Transportes alemán anunció que había siguió desarrollando su programa de electrificación de los ferrocarrilesque se puso en marcha en 2019. Ahora contiene todas las medidas con las que se pretende alcanzar el objetivo del acuerdo de coalición de equipar el 70% de la red ferroviaria con líneas aéreas. En este contexto, también se promoverán los sistemas de propulsión alternativos en vehículos y trenes.

Actualización 24 de enero de 2022

Toyota ha entregado el primero de los seis módulos de pila de combustible para un tren de emisiones cero. Actualmente se está desarrollando un prototipo correspondiente con propulsión híbrida bimodal en el marco del proyecto europeo FCH2RAIL, en el que Toyota cuenta con varios socios internacionales de Alemania, Bélgica, España y Portugal.

El sistema de propulsión bimodal combina la energía eléctrica de la línea aérea con un sistema de pilas de combustible y baterías alimentado por hidrógeno. Toyota aporta los módulos de pila de combustible, que ya se conocen de la segunda generación del sedán Mirai. Según Toyota, la configuración plana de las pilas permite instalar las células de combustible en el techo del tren. El fabricante japonés no menciona los datos de rendimiento de la propulsión del tren en el comunicado de prensa.

Actualización 01 agosto 2022

CAF ha iniciado ahora las pruebas dinámicas del tren de demostración con un sistema de baterías de pilas de combustible en una vía exterior. Anteriormente, las pruebas estáticas se completaron con éxito en la planta de CAF en Zaragoza, según CAF. Además de CAF, el consorcio de empresas incluye a DLR, Toyota, Renfe, ADIF, CNH2, IP y Stemmann-Technik.

Durante las pruebas dinámicas, la "hibridación de pilas de combustible y baterías" se optimizará ahora en las especificaciones definidas como representativas en el proyecto, añade CAF. A partir de estas especificaciones, se simulará el funcionamiento comercial para probar el nuevo sistema con el mayor número posible de requisitos energéticos. "Como resultado de estas pruebas, se podrá evaluar la competitividad de la nueva solución de propulsión híbrida bimodal frente a los trenes diésel que se utilizan actualmente en muchas rutas, en el marco de los planes actuales de descarbonización del transporte ferroviario", escribe la empresa.

Con información de Cora Werwitzke, Francia.

toyota.eu, dlr.de (en alemán), toyota.eu (actualización), caf.net (actualización II)