Notas de prensa

09/04/2021

Toyota Motor Europe suministrará módulos de pila de combustible para el proyecto ferroviario FCH2RAIL

· Los módulos híbridos (pila de combustible + baterías) permitirán el transporte ferroviario libre de emisiones y sin catenaria.
· Toyota anunció recientemente sus módulos compactos de pila de combustible para promover la utilización del hidrógeno en el camino hacia la neutralidad climática y la transformación a una sociedad del hidrógeno.
· La División de Pila de Combustible de Toyota Motor Europe (TME) suministrará e integrará sus módulos de pila de combustible en el tren prototipo de cero emisiones.

En el camino correcto para el desarrollo de un Tren Bimodo de Pila de Combustible

Prácticamente la mitad de las líneas ferroviarias de la Unión Europea están electrificadas, permitiendo el transporte ferroviario libre de emisiones. En el resto de las líneas se emplean trenes diesel. En el marco del proyecto FCH2RAIL de la UE, el consorcio formado por socios de Bélgica, Alemania, España y Portugal, está desarrollando un nuevo prototipo de tren de cero emisiones. En el corazón del proyecto se encuentra un sistema de propulsión bimodo híbrido, que alterna la alimentación eléctrica de la catenaria con la alimentación desde un módulo autónomo, que hibrida la energía de las pilas de hidrógeno y de baterías, y que opera de forma independiente de la catenaria. El proyecto FCH2RAIL arrancó en enero, y ya ha dado sus primeros resultados, habiéndose definido las rutas de referencia y escenarios operativos para el prototipo.

Catenaria y sistema híbrido: Transporte bimodo libre de emisiones 

El tren aprovecha la energía de la catenaria cuando está disponible. Cuando el tren circula en vías sin catenaria se alimenta desde el módulo híbrido formado por pilas de combustible y baterías. "Queremos demostrar que este tipo de tren bimodo constituye una alternativa al tren diesel competitiva y respetuosa con el medio ambiente", indica el coordinador de proyecto e investigador Holger Dittus, del German Aerospace Center - Institute of Vehicle Concepts (DLR). 

En la actualidad, son muchas las líneas ferroviarias en Europa que se están electrificando con catenaria, un proyecto muy costoso y a largo plazo que depende de las condiciones geográficas locales. Existe la alternativa de trenes alimentados exclusivamente de baterías, pero su autonomía operativa es limitada (de 30 a 70 km), dependiendo del perfil de la ruta y las temperaturas exteriores. Los trenes diésel actuales proporcionan prestaciones inferiores en términos de velocidad punta y aceleración en comparación con los trenes propulsados por motores eléctricos alimentados desde la catenaria.

"Nuestro sistema bimodo híbrido de pila de combustible y baterías combina las ventajas de ambas tecnologías, al poder emplear tanto la energía de la catenaria como la energía a bordo. Ello nos permite conseguir un transporte ferroviario aún más sostenible y eficiente energéticamente", afirma el responsable técnico del proyecto Sergio Gascon, de Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF), resumiendo el principal objetivo del proyecto.

El sistema de alimentación de energía embarcado se diseña de forma que su potencia y autonomía pueda ampliarse de acuerdo con un principio modular: El número de pilas de combustible y baterías afecta a la potencia de propulsión, mientras el número de depósitos de hidrógeno determina la autonomía operativa en líneas no electrificadas. Por tanto, la capacidad del sistema puede adaptarse para su uso en transporte tanto de pasajeros como de mercancías. 

Con un presupuesto de 14 millones de euros, el proyecto contempla desarrollar, probar y homologar el sistema en los próximos cuatro años. El proyecto está financiado con 10 millones de euros por la FCH 2 JU, Asociación Público Privada europea para el desarrollo del hidrógeno “Nuestro estudio sobre el hidrógeno y las pilas de combustible en el entorno ferroviario demostró que existe un potencial significativo para las tecnologías FCH en el ámbito ferroviario, y que los trenes alimentados con hidrógeno constituirán una parte importante en la construcción de un sistema europeo de transporte sostenible.” declara Bart Biebuyck, Director Ejecutivo de FCH 2 JU. “La Comisión Europea ha dejado claro en su estrategia para el Hidrógeno que éste representa una opción prometedora en los casos en los que la electrificación resulta difícil, como es el caso en algunas partes de la red ferroviaria. El proyecto FCH2RAIL demostrará que esta tecnología proporciona una solución flexible de cero emisiones para la sustitución de los trenes diésel en estas zonas, por lo que estoy deseoso de comprobar sus resultados.”

Pruebas de vía: Pruebas funcionales con un tren de cercanías convertido 

Para entender el impacto de este sistema en el entorno, desde su producción hasta su fin de vida pasando por su uso, y para evaluar sus prestaciones en condiciones reales, se prevé convertir un tren de cercanías eléctrico CIVIA (fabricado por el constructor español CAF) integrando en el mismo el módulo híbrido de pila de combustible y baterías. El operador ferroviario público español Renfe suministrará el material rodante. Uno de los componentes básicos del sistema de energía autónomo son los módulos de pila de combustible suministrados por Toyota Motor Europe (TME), mientras que las baterías y convertidores de potencia serán suministrados por CAF. Los ensayos funcionales iniciales y los trayectos de prueba se llevarán a cabo en vías españolas y portuguesas con el apoyo de los gestores de infraestructuras Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF) e Infraestructuras de Portugal (IP). Se ha confiado al centro de investigación español Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2) la construcción de la estación de repostaje de hidrógeno y los ensayos del módulo híbrido de pila de combustible y baterías, previamente a su integración en el tren.

Aprovechamos esta oportunidad de trabajar en el consorcio para trasladar nuestra tecnología de pila de combustible a otro tipo de aplicación del hidrógeno. El hidrógeno tiene un importante papel que jugar en la descarbonización de los ferrocarriles europeos, y estamos ilusionados con la integración de los módulos de pila de combustible de Toyota en el módulo híbrido”, señala Thiebault Paquet, Director del Grupo de Negocio de Pila de Combustible de Toyota Motor Europe.

Diseño y control del sistema, gestión de la energía y homologación

Previamente a los primeros trayectos de pruebas, el equipo de proyecto internacional debe resolver todavía una serie de desafíos tecnológicos: El diseño debe permitir el control y la combinación de los módulos de pila de combustible y baterías de forma que el sistema cumpla todos los requisitos y pueda implantarse de forma eficiente. Por otra parte, esa eficiencia se puede incrementar mediante el aprovechamiento del calor residual de los módulos de pila de combustible de forma eficaz para la calefacción y el aire acondicionado del tren. Como parte del proyecto, el fabricante de aire acondicionado Faiveley / Stemmann Technik (STT) y DLR están investigando soluciones innovadoras para reducir la demanda de energía en la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado (HVAC).

El proyecto también analiza la regulación y normativa en los campos del hidrógeno y el transporte ferroviario, con el objetivo de garantizar una integración segura entre la tecnología del hidrógeno y la catenaria en todo momento. Teniendo todo ello en cuenta, el equipo de proyecto está desarrollando propuestas para que las autoridades competentes puedan homologar de una forma más fácil este tipo de trenes en toda la UE en un futuro próximo.