Transporte ferroviario fotovoltaico: ¿Cómo funciona?

Las empresas ferroviarias pueden instalar módulos solares en el techo de los trenes para generar energía para los servicios a bordo, como aire acondicionado, iluminación y seguridad. También pueden instalar paneles solares cerca o en las vías del tren para generar electricidad para hacer funcionar los trenes y distribuir energía a la red.

Esto podría proporcionar una solución para las redes ferroviarias que dependen en gran medida de las redes de distribución, ya que algunas redes se están acercando a su capacidad máxima y carecen del financiamiento que necesitan para expandir su capacidad.

Si bien es difícil asegurar la capacidad de la red para suministrar electricidad renovable a las redes ferroviarias eléctricas, al instalar la generación fotovoltaica para su propio uso, los operadores pueden reducir su dependencia de las redes sobrecargadas.

La Agencia Internacional de Energía (AIE) predijo en 2019 que la red ferroviaria mundial podría expandirse de 1,6 millones de kilómetros en 2016 a 2,1 millones de kilómetros en 2050, un aumento del 34 %. Eso aumentaría la demanda de electricidad del sector a casi 700 TWh, lo que requeriría la instalación de capacidad de generación de energía adicional. La energía renovable proporciona una solución para aumentar el suministro de energía al tiempo que reduce las emisiones de CO2 del sector del transporte.

Photovoltaic Train (Pvtrain), un proyecto dirigido por el principal operador de trenes de Italia, Trenitalia, fue el primer intento en Europa de probar la viabilidad del uso de células fotovoltaicas para cargar acumuladores a bordo.  

El proyecto se desarrolló entre noviembre de 2003 y octubre de 2005, con un período de observación que comenzó en julio de 2003. Durante el período de observación, los trenes prototipo utilizaron 1.378,42 kWh de electricidad, reduciendo la emisión de CO2 en 1.033,82 kg.

Entre agosto de 2004 y octubre de 2005, los prototipos utilizaron 159,3 kWh, suficiente para alimentar los acumuladores de a bordo y reducir las emisiones de CO2 en 119,95 kg. Los prototipos de vagones de mercancías utilizaron 540 kWh, suficiente para alimentar las cerraduras eléctricas y reducir las emisiones de CO2 en 405,51 kg.

Se estima que por cada kWh de electricidad generada, el uso de módulos fotovoltaicos emite 750 g menos de CO2 a la atmósfera. Además, el flujo constante de corriente eléctrica prolonga la vida útil de los acumuladores de a bordo.

Transporte ferroviario fotovoltaico: Los beneficios

En diciembre de 2022, los operadores ferroviarios franceses SNCF Reseau e INES anunciaron una colaboración para desarrollar sistemas fotovoltaicos para permitir que las redes ferroviarias utilicen electricidad renovable.

La colaboración tiene como objetivo:

• reducir las pérdidas de energía

• optimizar costos

• aumentar la eficiencia de generación fotovoltaica

• aumentar la digitalización

• mejorar la confiabilidad

Convertidores innovadores conectarán módulos de corriente continua de voltaje medio (MVDC) a la microrred. La microrred demostrará cómo aumentar la producción fotovoltaica de manera eficiente mientras se interconectan los activos dentro de la red MVDC. La microrred MVDC se conectará a la red principal a través de un transformador de estado sólido (SST), con el objetivo de operar un sistema inteligente.

Transporte ferroviario fotovoltaico: las preocupaciones

Si bien el transporte ferroviario fotovoltaico tiene el potencial de proporcionar soluciones para el suministro de energía de la infraestructura ferroviaria y reducir las emisiones de CO2, existen desafíos que el sector debe abordar.

El costo de instalar paneles fotovoltaicos en los techos de los trenes sigue siendo demasiado prohibitivo para ser viable a gran escala. Por ejemplo, en 2017, Australia operó un tren alimentado 100 % con energía solar con un sistema fotovoltaico de 6,5 kW instalado en los techos de sus dos vagones. La batería alimentó al tren durante 6-7 viajes de ida y vuelta en su vía de 3 km y se instaló un sistema de 30 kW en la estación de tren para recargar la batería.

Sin embargo, con un costo de A$6mn, el tren tendría que hacer 350 viajes de ida y vuelta al día para seguir siendo viable, lo que no era factible debido a su horario limitado durante el día. Los sistemas fotovoltaicos de techo en India se utilizan para alimentar solo las luces a bordo de los trenes para mantener bajos los costos.

Convertir los ferrocarriles para que funcionen con energía fotovoltaica también presenta un desafío debido a los grandes volúmenes de electricidad que consumen. El Reino Unido lanzó un sistema solar fotovoltaico de 30 kW en 2019 para suministrar electricidad directamente a una estación de tren para alimentar la señalización y las luces. Pero dado que los trenes del Reino Unido consumen 4,05 GWh de electricidad al año, sería difícil instalar suficiente capacidad solar para operar completamente una red ferroviaria.