Análisis viabilidad integración de planta fotovoltaica en subestación de la línea de ferrocarril Orense-Santiago de Compostela

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster estudia la viabilidad técnica y económica de integrar una planta solar fotovoltaica en el tramo ferroviario electrificado Ourense–Santiago. Se plantean dos opciones de conexión: a la red de distribución (baja tensión) y a la red de tracción ferroviaria (alta tensión monofásica). La conexión a red de distribución resulta viable y rentable, mientras que la integración directa en la red de tracción presenta barreras técnicas significativas y carece de viabilidad económica en el contexto actual. Entre las principales barreras técnicas para la conexión directa a la red ferroviaria se encuentran las tensiones no estandarizadas, que exigen transformadores y componentes a medida; las amplias fluctuaciones de tensión permitidas en la red ferroviaria, incompatibles con inversores fotovoltaicos estándar; y la naturaleza monofásica del sistema, que limita el uso de inversores comerciales de gran potencia diseñados para redes trifásicas. Ante estas limitaciones, se propone como solución más factible la conexión de la planta fotovoltaica a la red de servicios auxiliares de las subestaciones ferroviarias, generalmente en baja tensión trifásica, lo que permite utilizar tecnología estándar, reduce costes y simplifica la integración.

El estudio concluye que la integración de generación solar fotovoltaica en entornos ferroviarios es técnicamente posible y se alinea con los objetivos de descarbonización y reducción de dependencia energética externa. Sin embargo, la conexión directa a la red de tracción requiere inversiones muy elevadas y no ofrece retornos suficientes, mientras que la conexión a la red de distribución convencional resulta económicamente rentable y más sencilla de implementar. Por tanto, la opción más robusta y replicable para aprovechar el autoconsumo renovable en el sector ferroviario consiste en integrar estas instalaciones a la red de distribución o servicios auxiliares, empleando soluciones estándar que minimicen riesgos técnicos y financieros.

This Master’s Thesis analyses the technical and economic feasibility of integrating a photovoltaic solar plant into the electrified railway section between Ourense and Santiago. Two connection options are considered: to the distribution grid (low voltage) and to the railway traction grid (high-voltage single-phase). Connection to the distribution grid is found to be viable and profitable, while direct integration into the traction grid presents significant technical barriers and is economically unfeasible in the current context. The main technical barriers to direct connection with the railway grid include non-standardised voltages, which require custom transformers and components; the wide voltage fluctuations permitted on the railway grid, which are incompatible with standard photovoltaic inverters; and the single-phase nature of the system, which severely limits the use of high-power commercial inverters designed for three-phase networks. Given these limitations, the most feasible solution proposed is to connect the photovoltaic plant to the auxiliary services grid of the railway substations, which generally operate at low-voltage three-phase, allowing the use of standard technology, reducing costs, and simplifying integration. The study concludes that integrating photovoltaic solar generation into railway environments is technically possible and aligns with decarbonisation objectives and the reduction of external energy dependence. However, direct connection to the traction grid requires very high investments and does not offer sufficient returns, whereas connection to the conventional distribution grid is economically profitable and simpler to implement. Therefore, the most robust and replicable option to leverage renewable self-consumption in the railway sector is to integrate these installations into the distribution or auxiliary services grids, employing standard solutions that minimise technical and financial risks.