El nuevo tren chino de 100 mph funciona con hidrógeno y supercaps

Los coches eléctricos están muy de moda en este momento, mientras el mundo intenta reducir las emisiones y hacer la transición hacia un futuro más sostenible. Sin embargo, estos vehículos requieren baterías enormes. Para aplicaciones de servicio más pesado, como camiones y trenes, las baterías simplemente no son suficientes.

Normalmente, la solución para electrificar los ferrocarriles es simplemente tender algunos cables y dar por terminado el proceso. Sin embargo, China está probando una solución alternativa: un tren propulsado por hidrógeno y lleno de supercondensadores.

CRRC es una empresa estatal china dedicada al negocio del material rodante. Está a la vanguardia de los proyectos ferroviarios del país y ha invertido mucho en trenes convencionales de alta velocidad e incluso en tecnologías de levitación magnética. Su último proyecto impulsado por hidrógeno no está diseñado para la velocidad, con una velocidad máxima citada de sólo 160 km/h, junto con una autonomía de 600 km con el tanque lleno. Puede que no sea rápido para los estándares ferroviarios modernos, pero es suficiente para convertirlo en el tren propulsado por hidrógeno más rápido del mundo. También está equipado con autotecnología para operaciones automáticas sin conductor ni tripulación. El tren funciona con cuatro vagones y se encarga de los derechos de los pasajeros.

El tren se basa en pilas de combustible para generar electricidad a partir de su combustible de hidrógeno. Las pilas de combustible se consideran generalmente una fuente de energía neutra en emisiones, ya que su única producción es agua. Por supuesto, obtener hidrógeno de forma limpia todavía puede ser difícil, pero las pilas de combustible en sí mismas no contribuyen directamente a las emisiones nocivas a la atmósfera.

En particular, el tren combina las pilas de combustible de hidrógeno con un banco de supercondensadores. Las pilas de combustible por sí solas no son buenas para responder a altas demandas de energía instantánea. Obviamente, se podría construir un diseño con un banco más grande de celdas de combustible para satisfacer las demandas máximas de energía, pero esto sería costoso e ineficiente.

En cambio, los supercondensadores se utilizan como bancos de energía para cubrir cualquier pico en la demanda de energía. Los supercondensadores pueden cargarse lentamente con el tiempo mediante las celdas de combustible y luego entregar alta potencia cuando más se necesita. El otro beneficio de agregar supercondensadores es que pueden almacenar energía capturada mediante el frenado regenerativo. Esto puede resultar especialmente beneficioso cuando un tren desciende por una pendiente larga. Esa energía potencial gravitacional puede capturarse y almacenarse como energía eléctrica para su uso posterior.

El esfuerzo del CRRC se compara hábilmente con otros proyectos ferroviarios impulsados ​​por hidrógeno en el extranjero. Los ferrocarriles alemanes ya operan una flota de 14 trenes Alstom que funcionan con hidrógeno. Los trenes de pasajeros Alstom Coradia iLint entraron en una prueba previa al servicio en 2018 y desde entonces han entrado en el servicio público general. Tienen una velocidad máxima más baja, de sólo 140 km/h, aunque esto es más que suficiente para las velocidades habituales de 80-120 km/h en la red ferroviaria EVB. Los trenes alemanes ofrecen mayor autonomía, con 64 tanques de hidrógeno a bordo capaces de propulsar los trenes hasta 1.000 km. Un solo llenado de los tanques de hidrógeno es suficiente para un día completo de servicio en rutas típicas. Los nuevos trenes sustituyeron una flota de 15 unidades diésel, ahorrando, según se informa, 1,6 millones de litros de diésel y 4.400 toneladas de CO2 al año. Alstom planea enviar en el futuro más trenes de hidrógeno a otras ciudades alemanas, así como a Francia e Italia.

También se están realizando investigaciones y desarrollo en el ámbito del transporte de mercancías. Un proyecto australiano está explorando si los trenes de carga en zonas mineras remotas podrían funcionar con hidrógeno en lugar de diésel. Estas largas rutas no están electrificadas y actualmente son recorridas por locomotoras convencionales propulsadas por diésel. Los trenes de mercancías tienden a requerir locomotoras mucho más robustas, por lo que el desafío es algo mayor que producir un tren de pasajeros propulsado por hidrógeno. Sin embargo, si este transporte pesado pudiera funcionar con hidrógeno, habría un enorme margen para reducir las emisiones en un grado drástico.

Las pilas de combustible de hidrógeno pueden parecer una opción curiosa para los trenes. Gastar recursos para crear hidrógeno, sólo para convertirlo nuevamente en electricidad, es obviamente menos eficiente que simplemente alimentar trenes con electricidad directamente. Los numerosos ferrocarriles eléctricos de catenaria y de tercer carril en todo el mundo indican que se trata de una tecnología resuelta.

Sin embargo, en determinadas circunstancias, los trenes de pilas de combustible sí tienen sentido. Los trenes pueden circular por ferrocarriles convencionales no electrificados en lugar de trenes diésel, pero sin las habituales emisiones de gases de efecto invernadero o partículas. El empleo de un tren de pilas de combustible elimina la necesidad de instalar cables aéreos en muchos miles de kilómetros de vías. Esto reduce el gasto inicial en infraestructura. Sin embargo, los trenes conllevan algunos gastos propios. Es probable que el mantenimiento de los trenes de pila de combustible sea mayor que el de los trenes eléctricos convencionales. También es necesario establecer una infraestructura de repostaje de hidrógeno a lo largo de la ruta del tren. Con un número limitado de paradas, es menos oneroso que proporcionar estaciones de hidrógeno para vehículos de carretera, pero la infraestructura aún está lejos de ser gratuita. También existe la necesidad de suministrar hidrógeno a las distintas estaciones de servicio de la red, ya sea mediante camiones cisterna, trenes cisterna o redes de oleoductos.

Los trenes de pila de combustible ofrecen una oportunidad única para reducir las emisiones del transporte ferroviario. Para lograr esto correctamente, se deben considerar varios factores. Los trenes deben circular en rutas actualmente inaccesibles para los trenes eléctricos regulares y deben funcionar con hidrógeno obtenido de la forma más limpia posible. También debería tenerse en cuenta toda la cadena de suministro de ese hidrógeno, para no generar emisiones excesivas al transportarlo desde las instalaciones de producción hasta las estaciones de servicio. También se deben sopesar los costos para determinar si sería más barato, más fácil y más limpio simplemente instalar un suministro eléctrico catertario.