Sistema de recarga de vehículos eléctricos/Ferrolineras

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.-