El hidrógeno en el sector ferroviario

Debido a la situación actual, en la que a nivel mundial se están impulsando tecnologías que cuiden al máximo el medio ambiente, lleva consigo la búsqueda de nuevas alternativas energéticas para descarbonizar tanto el sector industrial como el de la movilidad. En este desarrollo se pone en valor el potencial de las tecnologías del hidrógeno.

En la movilidad, el hidrógeno tiene grandes ventajas frente a otros combustibles. La principal ventaja es la nula emisión de CO2 y gases contaminantes, clave determinante para cumplir con los objetivos marcados por la Unión Europea.

El uso del hidrógeno se están moviendo a pasos agigantados, actualmente hay más de 14.000 vehículos de hidrógeno y más de 400 hidrogeneras a nivel mundial.  Pero no sólo se utiliza en turismos, si no que el hidrógeno ha venido para incorporarse a todo tipo de medios de transporte, uno de ellos es el tren. Aunque el tren es uno de los medios de transporte menos contaminantes que existen debido a que más de la mitad de las líneas se encuentran electrificadas, todavía hay una parte importante de locomotoras que trabajan con diésel. Hay 80.000 kilómetros de vía ferroviaria sin electrificar en Europa, un 40% del total de la red ferroviaria. Teniendo en cuenta que circulan por ellos 12.000 locomotoras diésel cada día, suponen una cantidad considerable de emisiones de CO2.

En primer lugar, se puede pensar que lo más sencillo para evitar emisiones es la electrificación de las vías que se mueven con diésel. Sin embargo, sí podría serlo pero se requiere una importante inversión. Además hay que destacar que en algunos tramos se tendrían que modificar infraestructuras, como podría ser el aumento de la altura de un túnel porque no disponga del suficiente techo para propia instalación de la catenaria. Estas modificaciones aumentarían el gran coste que ya supone su instalación. Implantar como alternativa trenes que sean propulsados por pilas de combustible, puede ser concluyente para el futuro de las líneas que no disponen de vía electrificada.

¿Cómo funciona un tren eléctrico de pila de combustible? El tren dispone de una pila de combustible, un dispositivo electroquímico capaz de producir electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno, éste último se capta del aire. La electricidad que se ha generado se lleva a un motor eléctrico, que es el encargado de mover el tren. El hidrógeno que es suministrado a la pila es almacenado en unos tanques que se encuentran dentro del tren. Además, el tren tiene unas baterías encargadas de recuperar la energía que se libera durante el proceso de frenado.  Las únicas emisiones que se producen en el tren son de vapor de agua.

La forma ideal para la producción de hidrógeno sin que se haya emitido emisiones en su producción es mediante el proceso de electrolisis, el cual consiste en la ruptura de la molécula de agua mediante energía. Si la energía es de origen renovable, obtenemos hidrógeno verde. Y se confirma que en todo el proceso de producción de hidrógeno y funcionamiento del tren sólo se obtienen como subproductos: oxígeno, agua y calor. El que la producción de hidrógeno tuviera su origen en combustibles fósiles carecería de sentido, ya que en su producción se habría emitido CO2.

El gran problema de los trenes de pila de combustible es el elevado coste, cuando la demanda sea elevada y se empiecen a fabricar trenes en líneas de producción y no de forma casi artesanal cómo ocurre actualmente, los costes caerán. El desarrollo de las tecnologías ya está realizado y comprobado por lo que la bajada de costes, haría del hidrógeno una opción más que viable para romper la dependencia con los combustibles fósiles. Países como Alemania, están apostando por el uso del hidrógeno en sus trenes. En el  2018, estrenaron sus dos primeros trenes de pila de combustible que fueron fabricados por Alstom. Coradia iLint, tiene capacidad para 300 pasajeros, una autonomía de 1.000 kms con un tiempo de repostaje de 15 minutos y una velocidad máxima de 140 km/h. Tras recibir la homologación por parte de la Autoridad Alemana de Ferrocariles (EBA), los trenes comenzaron a ser utilizados en servicios regulares de pasajeros entre las ciudades de Cuxhaven, Bremerhaven, Bremervörde y Buxtehude.

Actualmente, Coradia iLint ya ha superado los 530 días en operación, con una distancia recorrida de 180.000 kms, en los cuales se ha demostrado la fiabilidad y la viabilidad de las pilas de combustible instaladas en trenes regionales de pasajeros.

El Gobierno alemán ha pedido la fabricación de 14 trenes más para el 2022, serán incorporados a las vías alemanas para ir dando relevo a los trenes diésel

Otros países como Italia, Países Bajos, Reino Unido, Francia  y España están estudiando la posibilidad de incorporar trenes de pilas de combustible. En España, Talgo acaba de presentar su primer prototipo con pilas de combustible para Cercanías y Media Distancia. Las primeras pruebas de validación en vía se harán en el cuatro trimestre del 2021 en Extremadura. El sistema de Talgo será modular por lo que se facilitará la incorporación a diversos trayectos.

La incorporación progresiva de la tecnología desembocará a un futuro no muy lejano, dónde el viajar en trenes eléctricos de pila de combustible será una acción de lo más habitual.

Vanesa Sendarrubias
Técnico en la Unidad de Innovación Abierta del Centro Nacional del Hidrógeno

Fuente: Tech4Fleet