Sistema de recarga de
vehículos eléctricos/Ferrolineras
La movilidad eléctrica introduce un
cambio de paradigma sobre la propulsión de los diferentes vehículos terrestres,
acuáticos y aéreos, pero los cambios son tan profundos que aparecen desarrollos,
entre muchos, que permiten la interacción entre diferentes modos de transporte.
Es muy interesante la experiencia
desarrollada en España en que se aprovecha la energía cinética de los trenes en
el momento de la desaceleración por llegada a la estación a través del sistema
de freno regenerativo de energía eléctrica del mismo.
Siendo el proyecto una marca
registrada, veremos lo que se permite, de cómo se aprovecha la energía que en forma de calor se disipa al medio ambiente a través de una
resistencia o que parte de esa energía sea aprovechada por otros trenes, ante
la desaceleración de los trenes eléctricos al llegar a su respectiva estación.
Esa energía ya no se disipa en la resistencia o se transfiere sino que se almacena y queda disponible para la carga
de vehículos eléctricos en el estacionamiento, para tal fin, en cercanías de la estación.
El sistema
de recarga de vehículos eléctricos desde la red eléctrica ferroviaria es el
resultado de una familia de proyectos de I+D+i, agrupados bajo la marca
Ferrolinera (Ferrolinera es la unión
de ferrocarril- gasolinera/electrolinera). Es un proyecto patentado por Adif, que es el
Administrador de Infraestructuras Ferroviarias, una entidad pública empresarial
dependiente del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana (España).
Los
puestos de las ferrolineras obtienen la electricidad con la que los coches
eléctricos recargan sus baterías de la energía que generan los trenes al
frenar (desaceleración con regeneración de energía), de ahí que solo se puedan instalar en estaciones de servicio u otros
puntos de carga cercanos a estaciones o líneas de tren.
Su
funcionamiento se basa en un sistema que permite la captación de energía
eléctrica en alta tensión (AT) del sistema eléctrico ferroviario y su
transformación a baja tensión (BT), sin que esto afecte al tráfico ferroviario.
Después, esa energía en BT se utiliza para la creación de puntos de recarga
eléctrica abiertos al público que serán utilizados por los vehículos
eléctricos.
Una de las
primeras ferrolineras de España está instalada en la estación de tren de
Málaga, María Zambrano. Es un punto de carga rápido que permite realizar hasta
dos recargas simultáneas: una a través de los conectores Chademo o CCS
Combo (hasta 50 Kw en corriente continua) y la otra en conector estándar (hasta
43 Kw en corriente alterna)
Evolucíón
Ferrolinera 1.0
Desarrollo y montaje de una
instalación de suministro de energía eléctrica a una estación de recarga de
vehículos eléctricos. El proyecto, que comenzó bajo la denominación de
Ferrolinera 1.0, se desarrolló en el laboratorio de energía de Adif localizado
en Cerro Negro (Madrid). Este proyecto inicial consistía en integrar el
almacenamiento de energía de frenado de los trenes en un volante de inercia y
un sistema de apoyo fotovoltaico, implementado en una marquesina diseñada para
sostener el punto de recarga. Supuso la primera experiencia de recarga de
vehículos eléctricos desde la red eléctrica ferroviaria. Gracias a él, se
consiguió desarrollar el proceso de recarga y plantear un innovador sistema
técnico.
Ferrolinera 2.0
Se continuó con la versión superior
Ferrolinera 2.0, integrada por dos proyectos. Uno, que utiliza la energía
recuperada de frenado a partir de la catenaria de alta velocidad, de 25 kV AC,
alimentando al primer punto público de recarga situado en el aparcamiento de la
estación Málaga-María Zambrano. Y el segundo, llamado Genera, que desarrolló un
prototipo de sistema de generación mixta eólico-fotovoltaica utilizable en la
recarga, situado en el Centro de Tecnologías Ferroviarias de Adif en Málaga.
Ferrolinera 3.0
Instalación de un sistema de recarga
de vehículos eléctricos desde la red ferroviaria de alta velocidad. El objetivo
fue el desarrollo, la experimentación y la validación de un sistema de recarga
de vehículos eléctricos mediante el aprovechamiento de la energía liberada por
los trenes al aplicar el frenado regenerativo. El proyecto partió de la experiencia
previa de Adif en el desarrollo y prueba de este nuevo sistema. Continuó
constituyendo la apuesta de Adif por la penetración del vehículo eléctrico y el
aporte de la empresa a la electromovilidad. Consta de un sistema de
almacenamiento híbrido basado en baterías de litio y super condensadores.
Algunos datos - Ferrolinera 3.0
Las ferrolineras solo pueden ser
instaladas en aquellos puntos en los que una carretera circule próxima a una
línea de tren para el máximo aprovechamiento del sistema. La ferrolinera está
conectada a la línea del AVE Córdoba-Málaga y, con el fin de estudiar su
explotación económica, de momento está disponible para la recarga de vehículos
sin coste alguno. La línea Córdoba-Málaga es un ramal de alta velocidad que tiene
una velocidad máxima de diseño de 350 km/h, aunque actualmente los trenes AVE
no superan los 300 km/h. El trayecto tiene una longitud de 160 Km, el tren se
alimenta desde una catenaria de 25 kV 50 Hz CA en un ancho de vía de 1.435 mm.
El cliente potencial
de este tipo de instalaciones va desde el usuario habitual, que se desplaza en
tren a su trabajo y que utiliza el coche para desplazarse hasta la estación,
hasta los propios trabajadores de mantenimiento de ADIF, pasando por empresas
de alquiler de coches eléctricos y flotas o vecinos próximos a la estación.
La frenada puede producir de potencia
eléctrica entre 5 y 10 kW. En un día y
suponiendo que únicamente pasara un tren cada hora se recuperarían hasta 240
kWh suficientes para recargar parcialmente 10 coches eléctricos con una batería
de unos 40kWh, como pueden ser un Nissan Leaf (40 kWh) o un Renault Zoe (40
kWh).
El sistema proyectado consta de tres
elementos:
- Convertidor electrónico de potencia, para conectar con la catenaria.
- Sistema de almacenamiento, que optimiza los ciclos de carga.
- Punto de recarga, que da la opción de carga lenta y rápida (en unos 30
minutos).
Además, la “ferrolinera” cuenta con
una planta de generación de energía eléctrica fotovoltaica y un gestor de
control (para establecer las consignas predeterminadas que cargan el coche).
Estos elementos convierten a la “ferrolinera” en una auténtica red eléctrica
inteligente (smart grid).
La marquesina aloja el módulo de
recarga eléctrico que se conecta a dos fuentes de energía independientes. La
red eléctrica ferroviaria, usualmente ubicada en una subestación de tracción,
en la que la energía puede proceder de la red de distribución eléctrica o de la
propia catenaria a través de una planta de almacenamiento-recuperación de
energía, y una segunda fuente compuesta
por un sistema de paneles solares fotovoltaicos instalados sobre la marquesina.
La instalación de recarga se podrá alimentar de ambas fuentes y se podrá
conmutar entre ellas de forma manual. La
energía se almacena y queda lista para ser
despachada.
Una ventaja extra de este tipo de
instalación es que está pensada para ser modular, permitiendo escalar su tamaño en función de las
necesidades.
El sistema, sin el puesto de recarga,
podría recuperar la energía de frenado de un tren si a la vez y por el mismo
tramo existe un tren acelerando que la pueda aprovechar. Si no es así esa
energía se perdería en las resistencias de frenado que incorpora el propio
tren.
Este sistema implica un
aprovechamiento acentuado de energía eléctrica utilizando todo el potencial
tecnológico disponible en la actualidad. Quien esté interesado en el tema, lo
invito a ver un video en el siguiente link:
https://youtu.be/uCYKKpx-nnY
Ing. Ricardo Berizzo
Cátedra: Movilidad Eléctrica
U.T.N. Regional Rosario 2021.-
