Desarrollo conceptual de la cadena de tracción de un tren de hidrógeno

Abstract

En respuesta al desafío energético actual, se estudió la aplicación de la tecnología de pila de combustible de hidrógeno en el sector ferroviario para sustituir los motores diésel de los trenes. En concreto, se realizó un estudio sobre el diseño conceptual de la cadena de tracción con esta tecnología en contribución al proyecto del futuro prototipo de tren híbrido hidrógeno-baterías-catenaria adaptado a un tren Talgo. Después de elaborar una herramienta de cálculo de recorrido para el estudio de consumos de potencia, se determinaron los requisitos funcionales de los equipos de la cadena de tracción y se analizaron las posibles configuraciones de esta hasta llegar al prediseño final. A este diseño se añaden informes sobre el estudio de la seguridad en la operación con hidrógeno, las fuentes de tracción alternativas, además de estudios sobre la sostenibilidad; y la viabilidad económica y tecnológica de las pilas de combustible de hidrógeno. En conclusión, el hidrógeno se presenta como una solución flexible, libre de emisiones en el tráfico ferroviario y competitiva en términos tanto económicos como tecnológicos en un medio-largo plazo. Además, mediante su aplicación en el sector ferroviario contribuye notablemente con los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas.

In response to the current challenge on sustainable development, the application of the hydrogen fuel cell technology in the railway sector has been brought to analysis with the aim of replacing the diesel engines of the current train fleet. In particular, the following document is the result of a study on the conceptual design of the traction chain with this technology incorporated in contribution to the project of the future hybrid train prototype, hydrogen-battery-catenary, based on an original Talgo train. With this objective, a route calculation tool was developed to study the power consumption of the train. Based on the results obtained through many simulations carried out with the tool, the functional requirements of the equipment were determined, and different configurations of the traction chain were analyzed until the final pre-design was reached. Further reports on the safety in the operation with hydrogen, on the alternative traction sources as well as additional studies on sustainability and on the economic and technological feasibility of the hydrogen technology were produced. In conclusion, hydrogen offers a flexible solution, free of emissions for the rail traffic and competitive in both economic and technological terms in the medium-long term. Moreover, the application of hydrogen in the railway sector contributes enormously to the Sustainable Development Goals of the United Nations.