El hidrógeno y las baterías en el ferrocarril

El cambio climático y las iniciativas europeas para la descarbonización han impulsado el desarrollo de estas tecnologías en el ferrocarril.


(Última actualización: 10/06/2024)

Iniciativas para la descarbonización del transporte

El Acuerdo de París, adoptado en 2015 (COP 21) por las partes de la Convención Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático, y ratificado por España en 2017 establece como límite del calentamiento global: “mantener el aumento de la temperatura media mundial por debajo de los 2°C con respecto a los niveles preindustriales, y proseguir los esfuerzos para limitar ese aumento de la temperatura a 1,5°C con respecto a los niveles preindustriales”. El Acuerdo de Dubái en 2023 (COP 28) establece que -para limitar el calentamiento global a 1,5ºC- se deben reducir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero un 43% hasta 2030 y un 60% hasta 2035 en relación con los niveles de 2019, y alcanzar las emisiones netas de dióxido de carbono cero para 2050.
Para dar cumplimiento a estos y otros compromisos en el seno de la Unión, la Comisión Europea propuso a finales de 2016 el paquete de medidas “Energía Limpia para todos los Europeos”.
En 2019 fue aprobado el denominado Pacto Verde Europeo (Green Deal) con el objetivo de alcanzar la neutralidad climática (huella cero de carbono) en 2050 y al menos un 55 % de reducción de las emisiones netas para 2030. La Sustainable and Smart Mobility Strategy pretende duplicar el tráfico en alta velocidad y que el transporte colectivo para distancias inferiores a 500 km sea neutro en carbono en 2030. Desde 2021 la normativa europea prevé una reducción del 90% de las emisiones del transporte de aquí a 2050 quedando incluido en el sistema de comercio de emisiones desde 2027. En 07/2020 se publicó la Estrategia Europea del Hidrógeno con el objetivo de dibujar una hoja de ruta para su despliegue.
En 07/2022 la UE aprobó un proyecto de 5.400 M € financiado conjuntamente por Alemania, Francia, España y otros 12 países de la UE, para impulsar la competitividad y la economía del bloque. Denominado IPCEI Hy2Tech, el proyecto espera captar otros 8.800 M € en inversiones privadas de 35 empresas, y abarcará todas las fases del Hidrógeno.
Desde 05/2023 la propuesta de Reglamento de la UE para la infraestructura de combustibles alternativos ya incluye al ferrocarril. Los Estados miembros deberán proporcionar una visión general para el 01/01/2025 de la situación, las perspectivas y las iniciativas planificadas para el despliegue de infraestructura, incluidos los objetivos, los hitos clave y la financiación necesaria para los trenes de hidrógeno o batería en los segmentos de la red que no pueden ser electrificados y no están cubiertos por la regulación TEN-T.

En España, el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC 2021-2030, modificado en 2023) prevé alcanzar una cuota del 28% de energía renovable en el sector del transporte en 2030 así como una reducción de las emisiones del 31% (27 Mt de CO2) sobre 2019, algo muy importante puesto que el sector del transporte-movilidad aportó el 26% de las emisiones en España en 2017. En la Estrategia de descarbonización a largo plazo 2050 (y en sus fundamentos: España 2050) se recomienda utilizar trenes «híbridos (duales)» con hidrógeno renovable para los tramos no electrificados, y prohibir los vuelos en aquellos trayectos que puedan realizarse en tren en menos de 2,5 horas.
Proyectos del programa H2 Pioneros.

Escenario tendencial
Escenario objetivo

El diésel tiene los días contados, y los grandes operadores ferroviarios (DB, Renfe, SNCF, Trenitalia), apoyados por sus respectivos gobiernos, ya han pactado la eliminación del gasóleo de sus flotas en 2035. También el estado de California (viajeros en 2030 y mercancías en 2035) y las rutas de mercancías entre EEUU y Canadá (como máximo en 2050).
La estrategia para quitar los trenes únicamente diésel de Network Rail para 2040 (en Escocia será 5 años antes) fue aprobada en 06/2019 y consiste en electrificar 13.000 km de vía (no de línea), trenes de hidrógeno en 1.300 km (Alpha Project), y con batería en 800 km. Quedan 300 km sin opción clara.
La estadounidense Amtrak anunció en 09/2022 su Estrategia de Cero Emisiones para 2045 consumiendo electricidad 100% libre de emisiones en 2030.

Electrificar un km de vía única supone una inversión de unos 600.000 € en España, y su mantenimiento cuesta aproximadamente 3.000 € al año por km, que se compensa con un determinado mínimo de tráfico. En 2019 se anunció un plan para electrificar 1.300 km de línea por 900 M €; excepto las ampliaciones de líneas de Cercanías (3 kV CC), el resto se alimentará a 25 kV CA.

La Hoja de ruta del hidrógeno (07/2020), su última versión (2023) y el PNIEC (2023) ya anunciaron dos líneas comerciales con trenes propulsados con hidrógeno renovable en 2030. Además, algunas de las medidas consisten en promover los estudios y ensayos de viabilidad de dichos trenes, y desarrollar una infraestructura nacional ferroviaria de repostaje de hidrógeno gracias a que en 2030 existirán 10.881 MW de electrolizadores (superando ampliamente los 4 GW de la Hoja de Ruta del H2). Ya hay una hidrogenera en Zaragoza Plaza (H2 verde de Iberdrola) y en el apartadero de Ercros en Sabiñánigo, Huesca (H2 verde propio).

Tecnologías alternativas

Actualmente, y dentro de los vehículos ferroviarios con alimentación alternativa (XMU), se encuentran los que tienen pila de combustible de hidrógeno (H2), y los que emplean baterías. Estos últimos tienen una potencia más limitada -por el peso de las baterías- y se emplean para recorrer tramos cortos no electrificados, mientras que los de hidrógeno están sustituyendo a los trenes diésel actuales. También existen locomotoras y trenes eléctricos con batería para «última milla» que, en el primer caso sirve para entrar en puertos y derivaciones no electrificadas, y en el segundo para acceder al taller o fallos en el suministro (como los 32 EMU adjudicados a CAF para RAM y los 211 para Cercanías). Otro posible uso de las baterías es evitar la contaminación (sonora y de micropartículas) de los trenes diésel en el tránsito urbano, e incluso permitir llegar a la siguiente estación (o salir de un túnel) cuando hay falta de tensión, como ocurre en los Shinkansen N700S.
Hitachi dice que los trenes de baterías son más baratos que los de hidrógeno.

Muchos nombres nuevos, y muy confusos

Hasta hace poco, y dentro de la categoría de material autopropulsado, solo estaban los DMU (Diesel Multiple Unit), los EMU (eléctricos, alimentados mediante catenaria o tercer carril: no confundir con ancho mixto, tres hilos o tres carriles) y, desde 2005 (B 81500 BGC de SNCF), los bimodales o duales (motor eléctrico para circular bajo catenaria, y otro diésel para líneas no electrificadas). Estos últimos también se denominan BMU (Bi-mode Multiple Unit) e incluso EDMU (Electro-Diesel Multiple Unit), aunque muchas veces (sobre todo inicialmente) se empleaba el término “híbrido”, que se presta a equívoco porque los BMU emplean los distintos motores (los eléctricos y los diésel) de forma alternativa: o unos u otros.
Los auténticos híbridos tienen motores (generalmente diésel, pero también pueden ser eléctricos alimentados por catenaria) y baterías (normalmente de iones de litio) para acumular la energía generada por el freno regenerativo (o KERS, en lugar del freno reostático, que convierte la energía en calor a través de las resistencias de frenado) y así reducir el consumo en torno al 20%. Si las baterías no solo sirven para ahorrar (híbridos), sino que son utilizadas frecuentemente (no solo para «última milla» en el caso de eléctricos, o paso por ciudad para los diésel) entiendo que hablamos de bimodales. En el caso de que -además de las baterías- tengan motores diésel y motores eléctricos alimentados por catenaria, son conocidos como trimodales. Estos últimos suelen ser trenes bimodales (o duales: motor eléctrico para circular bajo catenaria, y otro diésel para líneas no electrificadas) en los que se sustituyen algunos motores diésel por baterías para pasar por las ciudades.
Los trenes alimentados solo por baterías o solo por hidrógeno (aunque siempre necesitan baterías porque no tienen grandes variaciones de régimen) son conocidos como Unidades Múltiples Alimentadas Alternativamente (XMU); los de baterías se conocen como BEMU (Battery Electric Multiple Unit), y los de H2 como HEMU, HMU o Hydrail. A veces son llamados trenes duales, aunque se presta a equívoco porque así se denominan los BMU anteriormente mencionados que usan alternativamente tracción eléctrica o un motor de combustión interna. Las locomotoras duales suelen tener este último sistema (BMU), aunque comienzan a fabricarse con pilas de hidrógeno o baterías de apoyo, sobre todo para maniobras. Por el contrario, las locomotoras diésel-eléctricas tienen motores diésel y transmisión eléctrica (en lugar de mecánica o hidráulica, los automotores son conocidos como DEMU desde los años cincuenta), aunque su nombre también genera confusión porque no tienen nada que ver con las híbridas ni con las duales.

En función de si incorporan o no fuentes de energía (motores diésel o pilas de combustible de H2), elementos de almacenamiento de energía (baterías o supercondensadores), y elementos de tracción (motores eléctricos) se denominan así:

EMU (Electric Multiple Unit): catenaria
DMU (Diesel Multiple Unit): motores diésel
Diésel-eléctrico: motores diésel con transmisión eléctrica (lo usual en diésel)
Bimodal, Dual, BMU (Bi-mode Multiple Unit) o EDMU (Electro-Diesel MU): catenaria y diésel
Híbrido: catenaria y baterías para última milla, o diésel y baterías para paso por ciudad
Trimodal: Bimodal (catenaria y diésel) y baterías para el paso por ciudad
XMU (alternatively powered Multiple Units): solo baterías, o pilas de hidrógeno
BEMU (Battery Electric Multiple Unit): solo baterías, o catenaria y baterías (BEMU+)
HEMU, HMU o Hydrail: pilas de hidrógeno (también se conocen como celdas de combustible) y baterías de apoyo

Tipos de hidrógeno

La energía producida por hidrógeno (verde en su punto de consumo) se puede denominar, en función de su origen: hidrógeno negro (por gasificación del carbón, marrón si es lignito), gris (reformación de metano por vapor a partir de gas natural, es el más barato y el de mayor producción: medio millón de toneladas anuales en España), azul (igual que el gris o marrón, pero con captura de carbono o CCUS), turquesa (por pirólisis del metano, que genera carbón sólido), o electrolítico que -a su vez- puede ser amarillo (electrólisis según mix eléctrico local), rosa (electrólisis alimentada por nuclear) o verde (solo por energías renovables, incluyendo biogas y biomasa), dependiendo de la energía primaria empleada para producir el hidrógeno. Este último ya era más barato que el gas natural (GNL) en 8 grandes países europeos en 07/2022. Puesto que el rendimiento es muy inferior al de la energía primaria (aunque similar al de un motor diésel, en las páginas 65 y 69 se muestra que -aun siendo fabricado con gas natural- tiene más eficiencia y menos emisiones), sus detractores prefieren no almacenar dicha capacidad eléctrica sino emplearla directamente. Pero, a medida que aumenta el % renovable, cada vez se dan más situaciones en que producen más electricidad de la que se consume: en España ocurre -al menos- desde 01/2023.

Eficiencia del ciclo del hidrógeno

Pero el propósito es utilizar energía verde allí donde no se puede obtener directamente; por ejemplo: en un tren que circula por una línea no electrificada.
Además, se puede producir como hace el electrolizador de hidrógeno de Fukushima, que produce H2 verde porque utiliza energía renovable excedente (en periodos de bajo consumo) de las plantas de energía solar y eólica para impulsar un proceso llamado electrólisis cloroalcalino.
El uso de hidrógeno producido a partir de gas natural para propulsar vehículos ferroviarios, reduce las emisiones de CO2 en aproximadamente un 40% comparado con el diésel, y genera costos de combustible muy similares. En 2017 el hidrógeno verde costaba casi el doble del diésel, pero ofrece cero emisiones, lo que permite que un solo tren Coradia iLint ahorre 700 t de emisiones de CO2 al año.
También se puede obtener H2 (sobre todo para uso industrial) mediante reformado de vapor, y de otros combustibles que lo tengan en su molécula, tales como el metano, metanol, etanol, gasolina o diésel. Estos procesos son mucho menos costosos económicamente.

Puesto que la electricidad procedente de energías renovables es más barata en España que en el resto de Europa, la producción actual de hidrógeno gris (8 millones de toneladas al año en la UE) se puede pasar a verde aprovechando los excesos de producción eléctrica que, con un % de renovables (que necesitan mucha potencia porque su producción no es sostenida) en aumento, cada vez serán más frecuentes (curtailment).

Hidrógeno verde y precio electricidad

Electrolizadores y estaciones de reabastecimiento

En 2017 LNVG (Transporte Público de Baja Sajonia), Alstom y Linde Group firmaron la entrega de 14 iLint, con 30 años de mantenimiento y abastecimiento de hidrógeno. Alstom mantiene estos trenes en el depósito de Bremervörde que, desde 2022, cuenta con la primera instalación de reabastecimiento de trenes de hidrógeno (Hydrogen Refueling Station, HRS) del mundo. Ésta ha sido construida y operada por Linde Group por 10 M €, con una subvención del gobierno federal de 8,4 M. Empezó utilizando H2 gris suministrado por la industria química, pero en 2024 el hidrógeno será verde ya que se producirá mediante electrólisis in situ, impulsada por la producción eléctrica de aerogeneradores.
En 12/2021 DB y la francesa Lhyfe firmaron un acuerdo para construir y operar un electrolizador en Tubinga (Baden-Wurtemberg) gracias al proyecto H2goesRail (financiado por el ministerio con 13,74 M € en 11/2020). El electrolizador Green Hydrogen Systems (desde 05/2024) tiene una capacidad de producción anual de alrededor de 30 toneladas, y está alimentado por electricidad procedente exclusivamente de energías renovables eólica, solar e hidroeléctrica, más baterías (lo que no sé es si usará el excedente de producción, tal y como hacen otras).
En 12/2024 los länder de Berlín y Brandemburgo tendrán en funcionamiento una planta de producción de hidrógeno verde (electrolizador) y una estación de servicio (HRS), lo que supondrá una inversión de 100 M €.
Los trenes del Centro de Pruebas y Validación de Siemens en Wegberg-Wildenrath (Renania del Norte-Westfalia) se recargan utilizando una estación móvil de repostaje de hidrógeno. Aquí explican su funcionamiento.
El proyecto Zero Emission Valley en Clermont-Ferrand (Auvernia-Ródano-Alpes, Francia), creará 20 HRS, 14 de las cuales se abastecerán mediante electrolizadores locales.

Un electrolizador requiere una fuente de alimentación de 15 MW para producir los 280 kg de hidrógeno verde por hora necesarios para 300 autobuses o 30 trenes. Hay cuatro tipos: alcalino, de Proton Exchange Membrane (PEM), de Anion Exchange Membrane (AEM) y de óxido sólido (SOEC).

En enero de 2017 había 274 estaciones de reabastecimiento en todo el mundo: 106 en Europa, 101 en Asia y 64 en Norteamérica. Solo Linde Group había instalado (hasta 06/2020) más de 180 estaciones de servicio de hidrógeno (HRS) y 80 plantas de electrólisis en todo el mundo.

Funcionamiento de la pila de combustible

El proceso comienza con la obtención de hidrógeno (H2), generalmente suministrando electricidad a un electrolizador para conseguir la electrólisis del agua en un medio alcalino (una solución acuosa de KOH o de NaOH), formándose hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo; sus residuos son oxígeno (O2) y calor.
El hidrógeno obtenido (un gas combustible, inflamable, no tóxico, incoloro, inodoro e insípido) se comprime y se almacena en un depósito o se transporta mediante tuberías hasta su punto de consumo (mezclado hasta un máximo del 15% en gasoductos). En caso de fuga, se evapora y tiende a subir, lo que evita el riesgo de que se derrame en el suelo y se incendie.
En el tren se encuentra la pila de combustible (también llamada celda de combustible o fuel cell en inglés), donde se invierte el proceso. Se trata de un dispositivo electroquímico en el cual un flujo continuo de reductor-combustible (en este caso hidrógeno) en el ánodo, y oxidante (oxígeno del aire) en el cátodo sufren una reacción química controlada (reducción-oxidación) que suministra corriente eléctrica a un circuito externo. No tiene piezas en movimiento, por lo que es muy silenciosa. Se alimenta del hidrógeno del depósito y del aire ambiental, y sus únicos residuos son vapor de agua y calor.

Lo primero es la electrólisis del agua para conseguir hidrógeno. Entra electricidad y agua, y sale hidrógeno (por el cátodo) y oxígeno:

Electrólisis del agua

Y, en la pila de combustible, entra hidrógeno (hacia el ánodo) y aire, y sale electricidad y vapor de agua:

Reducción-oxidación en la pila de combustible, de HandigeHarry
Recorrido del hidrógeno
Alstom Coradia iLint, pilas de H2

Los trenes de H2 se complementan con unas baterías que se cargan mediante la celda de combustible (pila de hidrógeno) ya que ésta no tiene grandes variaciones de régimen y, durante la frenada, gracias al freno regenerativo. Sirven para almacenar la energía no utilizada y para aumentar la potencia según la velocidad y la aceleración, ya que las celdas de combustible tienden a ser lentas en su respuesta a los cambios en la potencia demandada por lo que se necesitan más baterías en recorridos montañosos.

Historia reciente

Aunque en 2006 East Japan Railway Company anunció el primer tren de hidrógeno del mundo (el NE Train, propulsado por dos pilas de combustible con 190 kW en total y una autonomía de entre 50 y 100 km), no fue hasta 2022 cuando se presentó el primer tren de hidrógeno japonés (el Hybari, de JR East, Toyota Motor e Hitachi), que prestará servicio comercial en 2030.
Otro vehículo pionero de hydrail ligero fue un Fabiolo (H2-3400), propulsado por dos pilas de combustible (24 kW en total) y baterías de ión-litio (95 kW), y presentado por FEVE en 2011 para realizar pruebas en Asturias a un máximo de 20 km/h y con una autonomía de 100 km gracias a las 12 botellas de H2 con 105,6 m3 de gas.

Fabiolo, fotografía Omar Álvarez

Los primeros tranvías propulsados ​​por hidrógeno (200 kW) comenzaron a operar en Qingdao (China), en 2015.
En 06/2019 el Centro de Investigación y Educación Ferroviaria (BCRRE) de la Universidad de Birmingham y Porterbrook instalaron una celda de H2 en un clase 319 dentro del proyecto HydroFLEX.
Escocia ha transformado un clase 314 en clase 614 solo hidrógeno en 2022 para ayudar a la descarbonización en 2035. Se desarrolla en la Scottish Rail Preservation Society (SRPS), en Bo’ness, donde el hidrógeno verde se produce a partir del electrolizador in situ con el apoyo financiero de Angel Trains. Plan de descarbonización escocés.

Coradia iLint de Alstom

Los länder de Baja Sajonia, Renania del Norte-Westfalia, Hesse y Baden-Wurtemberg (bwegt) firmaron contratos con Alstom para un total de 50 unidades de hydrail en 2014, lo que dio lugar a la producción del Coradia iLint en la fábrica de Alstom en Salzgitter, en el norte de Alemania.

Coradia iLint de Alstom

El Coradia iLint de Alstom es el primer tren de H2 que prestó servicio comercial. Tiene 6 pilas de hidrógeno fabricadas por Cummins (con fábrica en Guadalajara), con una potencia total de 400 kW más 220 de las baterías. Los 178 kg de H2 a 350 bares (7,6 m3) se cargan en 15 minutos y se almacenan en unos tanques de polímeros; el consumo es de 0,3 kg por km con entre 600 y 1.000 km de autonomía (aunque durante las pruebas ha llegado a los 1.175 km sin repostar consumiendo 0,213 kg por km). Pesa 107 toneladas (7 más que su equivalente diésel), para un total de 150 viajeros y 18 bicicletas, y su velocidad máxima es de 140 km/h.
Desde 2001 a 2017 las pilas de hidrógeno son mucho más compactas debido a que su densidad energética se ha quintuplicado (de 86 a 458 W/kg). En 2001 la pila de combustible de Hydrogenics para 25 kW pesaba 290 kg, y tenía una eficiencia de entre el 38 y el 45%; sin embargo, en 2017 pesaba 72 kg y su eficiencia estaba entre el 48 y el 55%.

Infografía del Coradia iLint

El Coradia iLint fue presentado en InnoTrans 2016 y comenzó las pruebas en 03/2017.
Entre el 17/09/2018 y febrero de 2020 Alstom probó dos unidades en Elbe-Weser (Baja Sajonia), con horarios comerciales y viajeros.
En marzo de 2020 realizó las pruebas en la provincia de Groninga (Países Bajos) cumpliendo los mismos tiempos que los trenes diésel existentes.
El 11/09/2020 fue homologado para el servicio comercial en Austria.
El 25/08/2021 comenzó las pruebas en Suecia.
El 06/09/2021 inició sus primeras pruebas en Francia, en el Centro de pruebas ferroviarias de Valenciennes.
El 17/05/2022 fue mostrado en la República Checa, cuyo gobierno está interesado en reemplazar sus trenes diésel. Según Alstom: «el precio empieza a ser similar al del gasóleo y en muchos casos ya es casi igual«.

Contratos de trenes de hidrógeno

En 2017 LNVG (Baja Sajonia) compró 14 Alstom Coradia iLint, con mantenimiento y combustible durante 30 años por 6,07 M € cada uno. El operador Elbe-Weser (EVB) apartó los DMU y los utiliza en servicio comercial entre Cuxhaven y Buxtehude desde el 24/08/2022 gracias a la HRS de Bremervörde (la primera del mundo para trenes), alimentada con el gas que proviene como desecho de una planta química en el pueblo de Stade, a solo 30 kilómetros; si no se utilizara como energía en los trenes, se desecharía.
En 2019 Fahma, Rosco de RMV (Rhein-Main-Verkehrsverbund, Fráncfort, Hesse), encargó 27 trenes iLint 54 (160 plazas y 2 puertas por coche) con mantenimiento y combustible durante 25 años, a 18,52 M € cada uno. Los 2 primeros entraron en servicio el 11/12/2022 en 4 rutas operadas por DB Start Germany en la cordillera Taunus (en 09/2023 estarán todos, en julio había 16, que superaron los problemas técnicos iniciales). Serán abastecidos en una hidrogenera construida por Infraserv Höchst en el Parque Industrial Höchst, donde se produce el hidrógeno con un 50% de energías renovables y con productos de desecho de los procesos químicos.

Alstom Coradia iLint Cuxhaven-Buxtehude

En 2020 FNM (Ferrovie Nord Milano) compró 6 Alstom Coradia Stream (con opción de 8 más), a 26,67 M € cada uno, para principios de 2025 en la línea Brescia-Iseo-Edolo. Tienen 4 coches (más otro técnico) y 260 asientos con una autonomía de 600 km, y serán alimentados gracias a los tres electrolizadores (en Brescia, Iseo y Edolo) del Valle del Hidrógeno (proyecto H2iseO). En 12/2023 compró 2 más.

En 12/2023 Ferrovie del Sud Est, la empresa de transportes de la región de Apulia (Puglia), compró 2 trenes Coradia Stream H y otros 2 en 05/2024 por 27,4 M €.
También en 05/2024 Lombardía compró 7 trenes por 84,5 M € dentro de un plan del ministerio para el fortalecimiento del parque ferroviario regional: «139,3 M € para trenes propulsados ​​por hidrógeno (11 trenes), 525 M para 60 trenes «eléctricos y de hidrógeno» para mejorar el material rodante del servicio ferroviario público regional y 35,7 M para 2 trenes eléctricos para la línea de Domodossola a la frontera suiza».

Alstom Coradia Stream FNM S-214

La Compañía Regional de Transportes de Cerdeña (ARST) ha comprado a Stadler 6 trenes (a 13 M € cada uno, con opción para otros 4), para su red de 950 mm desde Sorso hasta el aeropuerto de Alghero.
Ferrocarriles de Calabria (FdC) adjudicó 6 trenes a Stadler para 2026 (con opción de otros 9); en 01/2024 compró otros 3.
Ambas series tienen 2 coches más otro técnico para un total de 89 asientos y 155 viajeros.
EAV (Ente Autonomo Volturno, operador regional de Campania, Italia) compró 2 trenes en 05/2024 por 27,4 M €. En 04/2024 se anuncia la construcción de un electrizador en Piedimonte Matese, que servirá para autobuses y para los trenes a Santa Maria Capua Vetere. Cuando está terminado, Stadler pasará los trenes a hidrógeno y comprará otros nuevos.

Stadler para FdeC, vía estrecha en Italia

En 04/2021 SNCF Voyageurs, en nombre de 4 regiones (Auvernia-Ródano-Alpes, Borgoña-Franco Condado, Gran Este y 3 Occitania), realizó el primer pedido francés, consistente en 12 Coradia Polyvalent duales fabricados por CAF (tras la compra de activos, excepto la pila de hidrógeno, de Alstom-Cummins), a 15,83 M € cada uno, con opción para 2 más. Tienen 218 plazas y circularán a 160 km/h en 2026 con una autonomía de 600 km.

 CAF / Alstom Coradia Polyvalent

El 22/07/2020 el Rosco Eversholt Rail y Alstom firmaron un acuerdo para crear Breeze, la nueva clase 600. En 12/2021 Eversholt Rail ha comprado 10 trenes Alstom Aventra para alquilar en Inglaterra y Escocia.

Alstom Aventra

El proyecto de Siemens y DB se llama H2goesRail y supone la segunda generación de trenes de hidrógeno. El Mireo Plus H de Siemens tiene pilas de hidrógeno fabricadas por Ballard Power Systems (Canadá) con una autonomía de 800 (2 coches) / 1.000 km (3 coches), 1.700 kW de potencia, velocidad máxima de 160 km/h, una aceleración de hasta 1,1 m/s2 y permitirá repostar tan rápido como uno diésel: en 15 minutos. En 05/2021 Siemens y DB presentaron el nuevo tren que en 05/2022 empezó las pruebas en el circuito de Wegberg-Wildenrath.
El länder de Baviera y Transdev comenzaron las pruebas de un tren alquilado por Bayerische Regiobahn (BRB) en la línea Augsburgo-Füssen en 2023 para prestar servicio a mediados de 2024.
Otro realizará pruebas en 2023 en la línea Pforzheim-Tubinga-Horb am Neckar (Baden-Wurtemberg) gracias al electrolizador de Tubinga, para prestar servicio en 01/2024 (pese a que su consejero Verde presentó un informe que dice que los de batería son más baratos y a que, bajo su mandato, compró 18 Coradia Lint diésel en 2019).
En 06/2022 Niederbarnimer Eisenbahn (NEB) encargó 7 Mireo Plus H (con mantenimiento y repuestos hasta 2034) para la red Heidekrautbahn (RB27), en la región metropolitana de Berlín-Brandemburgo en 12/2024 gracias a una planta de producción de hidrógeno verde (electrolizador) y a su estación de servicio (HRS). Los 7 se prueban en el centro de Wildenrath desde 12/2023.

Siemens Mobility está creando una empresa de leasing para que alquilar trenes sea tan fácil como alquilar un coche. La filial Smart Train Lease GmbH alquilará trenes Mireo Smart, eléctricos, a batería y de hidrógeno.

Siemens Mireo Plus H

En 02/2024 el Ministerio Federal de Infraestructuras Digitales y Transporte (BMDV) de Alemania ha suspendido la financiación de todos los nuevos proyectos basados en el hidrógeno. Esta medida, responde a las sospechas de corrupción en la asignación de fondos a proyectos concretos.

Hay un total de 106 trenes de hidrógeno -al menos- vendidos en Europa hasta 05/2024.

Desde desde el 24/08/2022 hay 14 Alstom Coradia iLint en servicio en Baja Sajonia (LNVG), y otros 27 en Hesse (RMV) desde el 11/12/2022. Los siguientes serán los 7 Siemens Mireo Plus H para Berlín-Brandemburgo (NEB) en 12/2024.

SNCF licitó en 2024 el contrato para 30 trenes bitensión 1,5 kV CC y 25 kV CA, para 160 km/h e hidrógeno, para 140 km/h, con una autonomía mínima de 600 km.

Indian Railways invertirá 335 M $ en 35 nuevos trenes de hidrógeno para las líneas de vía estrecha (1.000 mm, Vande Metro).

El Ministerio de Transporte rumano licitó en 07/2022 la adquisición de 12 trenes con 160 asientos cada uno con un coste total de 973 M €, que también incluía 30 años de mantenimiento de los trenes y la realización de las instalaciones de abastecimiento de hidrógeno. Fue anulada en 02/2023 al no presentarse ningún candidato, algo que también ocurrió meses antes en la de 20 EMU.

El ministerio italiano (MIT) ha licitado 15 HMU (por hasta 276 M € con mantenimiento) para el ferrocarril Circumetnea (de ancho 950 mm) en Sicilia.

Arriva Netherlands (que opera en las provincias de Groningen y Friesland) lanzó en 12/2022 una licitación para 4 (+2) trenes de hidrógeno tras el éxito de las pruebas con un Alstom Coradia iLint en los Países Bajos en 2020. Sin embargo, los requisitos de interiorismo -para una serie tan pequeña- hizo que no hubiese ninguna propuesta.

El gobierno provincial del Tirol pondrá trenes de hidrógeno en 2027 en la línea Zillertalbahn, de 760 mm de ancho, pese a que solo tiene 32 km (podían poner baterías) y a que la electrificación aérea convencional habría sido más barata. El H2 verde se fabricará con energía hidroeléctrica.

Stadler presentó su Flirt H2 para la Autoridad de Transporte del Condado de San Bernardino (California) en InnoTrans 2022; será el primero en EEUU y prestará servicio en 2024 en la nueva línea SBCTA San Bernardino Transit Center-University of Redlands de 14,4 km. El tren (con opción para 4 más) tiene dos coches y un tercero técnico, con 6 pilas de combustible de Ballard (600 kW) y los tanques de hidrógeno. Tiene 108 asientos, 800 km de autonomía y una velocidad máxima de 130 km/h.
La Agencia de Transporte del Estado de California (CalSTA) y el Departamento de Transporte de California (Caltrans) firmaron el 20/09/2022 un acuerdo para el diseño y suministro de 4 trenes Flirt de hidrógeno (+25 en opción, 6 más en 02/2024) de cuatro coches (más uno técnico) en 2027 por 18,75 M € cada uno. Los llama ZEMU: Zero Emission Multiple Units.
La Autoridad Ferroviaria Regional Tri-Valley-San Joaquin Valley instalará un electrolizador de hidrógeno verde en Tracy (California) como parte del proyecto Valley Link Rail.

Stadler Flirt H2 San Bernardino

Alstom, el Gobierno de Quebec, Chemin de fer Charlevoix, Train de Charlevoix, Harnois Énergies y HTEC, realizaron un servicio de demostración con viajeros (en verano de 2023) con un Coradia iLint en la red Réseau Charlevoix (Canadá), alimentado con hidrógeno verde de una planta de Harnois Énergies, en Quebec.

SAR y Alstom probarán un Coradia iLint por las líneas 1 y 2 del este de Riad (Arabia Saudita) para reducir las emisiones del transporte y cumplir los objetivos (NTLS) de la Visión 2030 del Reino.

Japón planea revisar las regulaciones relacionadas para impulsar los trenes de hidrógeno.

Futuros trenes de hidrógeno en España

El 11/06/2020 se realizaron pruebas en el túnel de ensayos que la Fundación Barredo, dependiente del Principado, tiene en Anes (Siero), sobre el uso de hidrógeno como combustible de trenes, simulando fugas dentro de un espacio confinado como es el túnel.

Renfe

En abril de 2021 Renfe paralizó las licitaciones para los 43 MD y 29 Cercanías (55 de ellos bimodales, 26 para MD y los 29 para Cercanías) para que incluyeran hidrógeno en lugar de diésel. El 26/07/2021 se volvieron a licitar, pero únicamente los EMU solo bitensión (aunque muchos más que en la primera), y dejando para otra licitación los bitensión (3 kV CC y 25 kV CA, así que podrán circular por todas las líneas, inicialmente en ancho ibérico) con alimentación alternativa (XMU), seguramente a la espera de tecnología española. En los medios se comentó que la licitación de los (inicialmente) 26 (+20) trenes de MD y 29 (+9) de Cercanías sería en septiembre de 2021.

CAF

Fuel Cell and Hydrogen (FCH JU, la agencia de la Comisión Europea dedicada a impulsar el desarrollo del hidrógeno), seleccionó en 11/2020 al consorcio FCH2RAIL (Fuel Cell Hybrid Power Pack for Rail Applications) liderado por CAF, y en el que también participan Adif, CNH2 (Centro Nacional de Hidrógeno), DLR (el Centro Aeroespacial Alemán), Infraestructuras de Portugal, Renfe, Stemmann Technik (STT) y Toyota Motor Europe (fabricante de las 6 pilas de combustible), para crear un tren propulsado por pila de hidrógeno y con baterías LTO (titanato de litio). El hidrógeno verde será suministrado por Iberdrola desde su hidrogenera de Zaragoza Plaza, aunque Ercros también lo suministró desde Sabiñánigo. Tendrá un plazo de 4 años (hasta el 31/12/2024) para hacer la investigación, el desarrollo y la creación de un prototipo (Hydrogen H2A), que cuenta con una financiación de 10 M € (de los 14) a cargo del Clean Hydrogen Partnership (exFCH JU).
Para ello desde 09/2021 transformó en Zaragoza el Civia CAF Investigación (cuyo coche central es técnico), inició las pruebas estáticas el 31/05/2022, comenzó las pruebas dinámicas el 28/07/2022 y circula con hidrógeno verde desde el 02/11/2022. El 30/05/2023 obtuvo la autorización para circular en fase de pruebas, llegando a Canfranc el 05/06/2023. En 11/2023 inició las pruebas entre Torralba y Soria, en diciembre entre Zaragoza y Teruel, y en marzo entre Madrid y Mérida, habiendo recorrido 804 km sin repostar. En 04/2024 hicieron pruebas en la línea del Miño (en Portugal, repostando en Stellantis, Porriño) y -hasta el día 20- entre Ourense y Santiago por la línea convencional, con un total de 10.000 km en modo hidrógeno sin incidencias y con un consumo de 2.200 kg de hidrógeno proporcionados por un prototipo de estación de repostaje (HRS) modular y portátil. Tras la finalización de las pruebas se inició el análisis de los datos obtenidos.
Puede circular también bajo pantógrafo, por lo que será uno de los primeros trenes duales (pantógrafo y pila de combustible) del mundo (junto al VitTal One de Talgo) tras los Coradia Polyvalent duales, también fabricados por CAF (al comprar la plataforma y la fábrica de Reichshoffen, donde se realiza el diseño y montaje), excepto la pila de hidrógeno y la cadena de tracción, que fabrica Alstom en Tarbes.
Vídeo explicativo de CAF:

Vídeo explicativo de CAF

Talgo

El 31/05/2022 inició las pruebas dinámicas el tren TPH2 con la TRAV-CA, el remolque técnico con la pila de hidrógeno (de Ballard), y 4 remolques más. Se realizarán en Extremadura y Portugal dentro del Proyecto SOI H2 (Sur Oeste Ibérico, Eurorregión AlEx: Alentejo y Extremadura) con el apoyo directo de ADRAL (Alentejo), y de Carex, Lloabre y Fundecyt-PCTEX (Extremadura). Repsol se encargará de crear la red de suministro necesaria para abastecer una estación hidrogenera (Hydrogen Refueling Station, HRS) de recarga.

Locomotora Travca TPH2

El VitTal One (One, por ser el número del hidrógeno en la tabla periódica) llegará en 2023 después de finalizadas las pruebas, tendrá una velocidad máxima de 220 km/h en modo eléctrico y de 160 km/h en modo hidrógeno, con una autonomía de 800 km.

VitTal One

En cuanto a la distribución del hidrógeno, en 2022 Petronor y Nortegas construirán el primer hidroducto en España (a solo 32 bares). Tendrá 1.860 m entre un electrolizador (en colaboración con la empresa de ingeniería Sener, que está alimentado por aerogeneradores desde 10/2023) y el Parque Tecnológico de Abanto, sede del Energy Intelligence Center (EIC). Nortegas aprovechará para realizar pruebas para transportar hidrógeno mediante tuberías de gas natural.
Talgo también forma parte de SHYNE (Spanish Hydrogen Network), junto con Repsol y otras muchas empresas, que pretende alcanzar una capacidad instalada de 500 MW en 2025 y de 2 GW en 2030, lo que supone la mitad del objetivo marcado en la Hoja de Ruta del Hidrógeno publicada por el Gobierno de España.
Tendrá una velocidad máxima de 220 km/h en modo eléctrico y 160 con hidrógeno. Consumirá 0,25 kg/km, lo que dará al tren una autonomía de 800 km con un depósito de 200 kg.

Por otra parte, en 2023 Talgo consiguió 3,9 M € del Perte ERHA (Energías Renovables, Hidrógeno Renovable y Almacenamiento, con 1.555 M € para el hidrógeno) para modificar el 730.023 (del accidente de La Hiniesta el 02/06/2020) y cambiar los motores diésel por pilas de hidrógeno.
Se trata del proyecto Hympulso (6,5 M € de fondos MRR en total), con Ingeteam (convertidores de alta potencia reversibles), Golendus (estación de repostaje fija), Repsol (estación de repostaje móvil), Sener (realizará un análisis global de riesgos y una simulación de la explotación de los servicios) y Optimus3D (nuevos materiales). Adif también incluirá la gestión integral de la alimentación por H2 dentro de su estrategia del hidrógeno.

Tren turístico minero

El Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico subvencionó con 2,5 M € el proyecto para acondicionar la locomotora de vapor Baldwin PV9 (Filadelfia, 1919 para MSP) para que funcione quemando hidrógeno, servirá para un tren turístico en Ponfeblino. El hidrógeno se obtendrá en la comarca gracias a los proyectos de Ciuden (Fundación Ciudad de la Energía) de producción de gas.

Híbridos

Los trenes híbridos además de su motorización principal (generalmente diésel, pero también pueden ser eléctricos alimentados por catenaria) tienen baterías (normalmente de iones de litio) para acumular la energía generada por el freno regenerativo y así reducir el consumo en torno al 20%. Si las baterías no solo sirven para ahorrar (híbridos), sino que son utilizadas frecuentemente (no solo para «última milla» en el caso de eléctricos o paso por ciudad en el de trenes diésel) entiendo que hablamos de bimodales catenaria-batería (ver dos bloques más abajo).

En 2006 JR East presentaba el KiHa E200, que entró en servicio el 31/07/2007 con un motor diésel de 340 kW más 95 kW de las baterías de iones de litio.
En 02/2022 Chiltern Railways ha puesto en servicio su primer HybridFLEX, un Clase 170 Turbostar DMU (2000) con dos motores diésel y un sistema de baterías Rolls-Royce MTU EnergyPack. Mejora la aceleración y reduce el consumo hasta un 25%, un 70% el NOx, y un 75% el ruido al apagar los motores diésel 300 m antes de las estaciones; también hay una reducción significativa del polvo desprendido de los frenos y del reemplazo de las pastillas de freno.
Vlexx (operador en Sarre y Renania-Palatinado) convertirá 6 EMU Bombardier Talent 3 en híbridos mediante una inversión de 17 M €.
El Rosco Eversholt Rail y el fabricante Vivarail probarán la tracción por baterías en los EMU de la clase 321 (1988/1989) actualmente alquilados a Greater Anglia. Esperan añadir 32/48 km de autonomía y que su sistema sirva para otras series, evaluando -con el Departamento de Transporte- los posibles destinos para trenes híbridos. Vivarail ya transformó la D78 Stock del Metro de Londres (diésel) en la clase 230 híbrida al añadir baterías.
La región de Provenza-Alpes-Costa Azul (Francia), licitó 8 diésel híbridos de ancho métrico en 08/2022. Sustituyen a DMU más antiguos que los que compraron a Servicios Ferroviarios de Mallorca (SFM).

Contratos de trenes híbridos en Europa

EAV (Ente Autonomo Volturno, operador regional de Campania, Italia) compró a Stadler 5 trenes diésel con baterías (FLIRT DMU ibrido) en 05/2019 por 35 M €. Tienen 168 plazas, un coche técnico, 140 km/h, un 20% más de aceleración que los DMU y rebajarán su consumo en un 30%. Los dos primeros entraron en servicio en la línea Nápoles-Piedimonte Matese el 24/11/2022.
En 11/2021 FNM (Ferrovie Nord Milano) compró otros 30 (+20) trenes diésel con baterías, a 6,40 M € cada uno con mantenimiento durante 8 años.

Stadler FLIRT hibridos para EAV

Hay un total de 35 trenes híbridos -al menos- vendidos en Europa hasta 05/2024.

Trimodales

Los trenes trimodales tienen, además de las baterías, motores diésel y motores eléctricos alimentados por catenaria. Suelen ser trenes bimodales (o duales: motores eléctricos para circular bajo catenaria, y otros diésel para líneas no electrificadas) en los que se sustituyen algunos motores diésel por baterías para el tránsito urbano y así evitar la contaminación sonora y de micropartículas.

En 2018 SNCF Voyageurs y Alstom iniciaron el proceso de transformación de la flota de 230 Régiolis bimodales (BMU, en servicio desde 2016) en trimodales, cuyo prototipo (16,8 M €) fue presentado en 02/2022 para entrar en servicio comercial a finales de 2023. Las baterías de iones de litio, que sustituyen a 2 de los 4 motores diésel, reducen el consumo hasta un 20% y aportan una autonomía de 20 km.
Un 802 class (Hitachi) de TransPenine Express (2019), ha sustituido uno de los tres motores diésel (700 kW) por baterías. Esperan un ahorro del 20% aunque hablan de una autonomía de solo unos 5 km, ya que -suponiendo una densidad energética de 140 Wh/kg- la sustitución de un motor diésel de 2.014 kg por baterías supondría 282 kWh que, con un consumo de 25 kWh/km, daría una autonomía teórica máxima de 11 km.

Contratos de trenes trimodales nuevos en Europa

Arriva compró a Stadler 18 Wink híbridos con motores diésel de 748 kW, que funcionan con aceite vegetal tratado con hidrógeno (HVO), y baterías auxiliares de 2 x 30 kWh; entraron en servicio el 12/04/2021. La idea inicial era montar posteriormente el pantógrafo y el resto de equipos eléctricos (1.000 kW como EMU), pero finalmente se instalaron de serie para la futura electrificación parcial.

Stadler Wink híbrido, foto de Jan Oosterhuis

Trenitalia ha comprado 98 trenes trimodales por valor de 958 M € (a 7,10 M cada uno) del Blues Train de Hitachi Rail para 2025 aunque comenzaron el servicio con viajeros el 20/12/2022. Los de 4 cajas tienen 1.910 kW bajo 3 kV CC y 1.330 con motor diésel (160 km/h en ambos casos) más baterías LTO (100 km/h durante 15 km). También están probando una versión dual: solo pantógrafo y baterías.

Hitachi Masaccio Blues Train

Transport for Wales pidió (en 2019) 24 trenes trimodales Flirt (de un total de 35 Class 756) equipados para funcionamiento eléctrico (25 kV), diésel o con batería.

TfW Class 756 trimodal, fotografía de Nelso Silva from Porto, Portugal


El 24/02/2022 comenzaron las pruebas de un Stadler Wink trimodal en Países Bajos.

Stadler Wink trimodal

Wales & Borders rail, operada por Keolis Amey Wales, ha comprado 24 Stadler FLIRT trimodales. Tienen 2.600 kW bajo 25 kV, 1.040 con dos motores diésel Deutz AG en el coche técnico PowerPack, y 1.300 kW con baterías.

Stadler FLIRT trimodal para W&B, foto de Von Jeremy Segrott

En 11/2023 LNER adjudicó a CAF 10 trenes Civity UK para su línea más importante: East Coast Main Line. Para 200 km/h con 10 coches, con mantenimiento durante 8 años por más de 500 M €.

CAF Civity trimodal para LNER

Hay un total de 174 trenes trimodales nuevos -al menos- vendidos en Europa hasta 05/2024.

Trenes solo a baterías, y duales batería-catenaria

Los trenes también pueden alimentarse exclusivamente con baterías (BEMU), cargadas mediante el pantógrafo en los tramos electrificados (BEMU+), estaciones de carga rápida o durante el frenado del tren mediante freno regenerativo; aunque su peso y su baja energía específica limiten su autonomía y potencia. La duración normal son unos 20.000 ciclos de recarga, lo que significa sustituirlas al cabo de ocho o diez años (algunas duran 12 años).

Hitachi, que desde 2016 tiene la serie BEC819 (DENCHA, Dual ENergy CHArge train) circulando en Japón con una autonomía de 50 km, dice que los trenes de baterías son más baratos que los de hidrógeno.
Las baterías LTO (óxido de titanato de litio, menos inflamable que con electrodo de grafito y con recarga más rápida que las de plomo) son mejores para los trenes regionales en Alemania porque ofrecen una relación potencia/energía relativamente alta. Pero en Francia, donde los trenes regionales recorren distancias más largas y con menos paradas, las baterías NMC (níquel, manganeso y cobalto) o LFP (fosfato de hierro y litio) con mayor densidad energética, podrían ser más adecuadas

Desde marzo de 2014 los trenes de batería para viajeros han estado en servicio en Japón en varias líneas.
En 2015 un Clase 379 Electrostar de Bombardier comenzó las pruebas en la línea Mayflower en Essex (cerca de Londres), después de que se instalaron baterías eléctricas de litio. Tiene 97 km de autonomía.
En 2018 la austriaca ÖBB y Siemens presentaron el prototipo del Desiro ML Cityjet eco, que tiene una velocidad máxima de 120 km/h y una aceleración de 0,77 m/s2 con 528 kWh.
En 2018 Bombardier (ahora Alstom) presentó su prototipo del Talent 3 en Alemania.
En 2021 Bombardier (ahora Alstom) acordó con SNCF Voyageurs y 5 regiones francesas reformar 5 trenes AGC duales (hay 185 + 140 AGC BMU y 163 diésel) cambiando todos los motores diésel por baterías (BEMU+) con una autonomía de 80 km. Nueva Aquitania comenzó la transformación de 62 BMU en 2022.
El 07/09/2021 Alstom presentó «su» prototipo (en realidad es el Bombardier Talent 3, plataforma comprada por CAF, aunque el BEMU seguirá siendo fabricado por Alstom) en Chemnitz (Alemania), desarrollado desde 2016 en la factoría de Hennigsdorf (exBombardier, ahora Alstom) por DB-Regio y la Universidad Técnica de Berlín, y que comenzó las pruebas el 24/01/2022 en Baden-Wurtemberg y el servicio comercial en Baviera (el 05/02/2022).

Prototipo Alstom (exBombardier Talent 3)

En 2023 DB comenzará a operar con una electrificación parcial (Ladeinseln o islas de electrificación, algunas vías en estaciones y tramos de pocos km), lo que permitirá que los trenes eléctricos bimodales con baterías (BEMU+) sustituyan a los diésel en todas las rutas del länder de Schleswig-Holstein; también se hará en Renania-Palatinado y Rin-Ruhr.
Reino Unido también parece apostar por este sistema, por lo que Siemens creará una fábrica para trenes a batería y pantógrafo en Goole, Yorkshire, para los operadores Chiltern, Great Western Railway (GWR), Northern, ScotRail, TransPennine Express (TPE) y Transport for Wales (TfW).

Contratos de trenes a batería en Europa

En 10/2019 Nahverkehrsverbund (NAH.SH), la autoridad de transporte del estado alemán de Schleswig-Holstein, compró a Stadler 55 trenes Flirt Akku con pantógrafo y baterías (bimodales), a 10,91 M € cada uno, con mantenimiento y baterías durante 30 años. Tienen dos coches y 198 plazas (124 asientos), con una autonomía de 80 km y una aceleración mejor que los diésel. En 06/2022 comenzaron las pruebas de homologación -tras haber realizado pruebas en Dinamarca– y los primeros entraron en servicio el 31/10/2023 en un corto tramo y (en 2024) lo harán en Kiel-Lüneburg, 150 km gracias a las islas de electrificación. En 12/2023 fueron retirados tras unos problemas de software y por las nevadas.
Renania-Palatinado, Sarre, y Baden-Wurtemberg compraron otros 44 en 2021. Tienen 325 plazas (172 asientos) en dos coches extralargos.
ÖBB ha comprado 16 trenes dentro de un acuerdo marco de hasta 120.

Stadler Flirt Akku BEMU+

DB Regio Nordost, nueva adjudicataria del contrato Warnow II (o Red H, de híbrido) del länder de Mecklemburgo-Pomerania Occidental, adjudicó a Stadler 14 Flirt Akku de 2 coches, con una autonomía de unos 100 km, aunque han conseguido 224 km en pruebas.

Stadler Flirt Akku BEMU

El operador nacional lituano (LTG) ha comprado 6 Stadler Flirt con pantógrafo y baterías para 70 km (BEMU+) en un coche técnico. Entrarán en servicio en 2026 y existe opción para otros 11 iguales y 15 para 100 km.

Stadler Flirt BEMU+ para LTG

En 2020 VMS y ZVNL (Leipzig-Chemnitz, 80 km) contrataron 11 Alstom Coradia Continental por 9,09 M € cada uno con 10 años de mantenimiento, para 2024. Tienen una velocidad máxima de 160 km/h y una autonomía de 120 km.

Alstom Coradia Continental BEMU+

En 2021 Baden-Wurtemberg (SFBW) compró 27 trenes Siemens Mireo Plus B para 2023 (empezaron el 08/04/2024 de Offenburg a Bad Griesbach y Hornberg), y Brandeburgo otros 31 (Niederbarnimer Eisenbahn, NEB) para 12/2024 alquilados por Alpha Trains y financiados por el BEI. Tienen pantógrafo (aunque también usarán instalaciones de carga rápida), una velocidad máxima de 160 km/h, una aceleración de 1,1 m/s2 y una autonomía de 80 (2 coches) / 120 km (3 coches); además, no presentan problemas con las variaciones de temperatura en los Alpes. Siemens calcula que los dos paquetes de baterías de cada tren durarán 15 años.
En 03/2022 el operador danés Midtjyske Jernbaner (MJBA) compró 7 Siemens Mireo Plus B.
Hessische Landesbahn (Hesse) utilizará 3 trenes Mireo Plus B (con baterías de carburo de silicio) duales de dos coches para su proyecto piloto Upper and Lower Westerwald. tendrán una autonomía de 80 km por las rampas de la línea.
En 12/2023 la red S-Bahn 2025+ de Alemania Central (MDSB) centrada en Leipzig y Halle (ZVNL, ZVMS, ZVV, TMIL y MID), ha encargado 16 Mireo Plus B de dos coches para DB Regio..

Siemens Mireo Plus B

Merseytravel (Metro de Liverpool) ha comprado a Stadler 7 «unidades de transporte de pasajeros con tracción autónoma» (IPEMU) que se alimentan mediante tercer carril (0,75 kV) y baterías en el tramo sin electrificar. Tienen 184 asientos y una autonomía de 100 km a 100 km/h (120 con tercer carril).

BEMU+ Merseyrail de Stadler

En 12/2021 Irish Rail compró 13 Alstom X’Trapolis BEMU+ de 5 coches con 840 kW de baterías para DART (Dublin Area Rapid Transit), con una autonomía de 80 km para poder extender el servicio de cercanías hasta Drogheda, y otros 18 de 5 coches en 11/2022 por 179 M € (a 9,94 cada uno con reemplazo de baterías en 9 años, o antes, si alguna cae por debajo del 80% de la capacidad inicial).

BEMU+ Alstom X’trapolis para DART

En 04/2022 Renania del Norte-Westfalia (NWL) y Rin-Ruhr (VRR) compraron 63 CAF Civity BEMU (15 de 45 m de largo con 120 asientos y 48 de 55 m con 160). Unos tendrán una autonomía de 90 km y otros de 220 km con opción de recarga durante 10 minutos a partir de los 110 km. Se amplió en otros 10 en 06/2022. La velocidad máxima de todos es de 140 km/h. El mantenimiento durante 33 años (2025/2058) se realizará en un antiguo depósito de la era vapor comprado por CAF en Metropole Ruhr.

CAF Civity BEMU

Hay un total de 304 trenes solo a batería o duales (pantógrafo-batería) -al menos- vendidos en Europa hasta 05/2024.

Southeastern ha invitado a presentar propuestas para trenes duales con baterías para operar hasta alrededor de 35 km fuera de la red de tercer carril de 750 V CC (BEMU+). Necesita entre 350 y 570 coches nuevos (más de 100 trenes), con opciones de hasta 70 coches más.

Croatian Railways (HŽ) ha encargado a Končar dos prototipos, uno de 3 coches que tendrá alimentación por pantógrafo a 25 kV CA y por baterías (BEMU+), mientras que el de 2 coches solo tendrá baterías (BEMU); éstas serán suministradas por Leclanché.

Los Ferrocarriles Checos (České Dráhy) han licitado 15 trenes duales, con baterías para 80 km, para 2025 por unos 140 M € incluyendo mantenimiento durante 15 años.

El operador de transporte público italiano de los Abruzos (TUA), ha licitado 3 trenes a batería (con opción de 7 más por hasta 112,4 M €).

SNCF licitó en 2024 el contrato para 150 trenes bitensión 1,5 kV CC y 25 kV CA, para 160 km/h y baterías, para 140 km/h, con una autonomía de 100 km. Las opciones incluyen una mayor autonomía (de hasta 200 km) o un motor diésel alimentado con biocombustible que cumpla las normas de emisiones Euro V.

LNVG (Baja Sajonia) eliminará todos los trenes diésel en 2037 mediante la compra de 102 trenes BEMU+ (a 9,80 M € cada uno) desde 2029.

El Rosco Eversholt Rail está financiando 3 trenes Revolution Very Light Rail solo batería para descarbonizar líneas con débil tráfico de viajeros; están fabricados por TDI en el Reino Unido.

Un tren de clase 230 fue reformado (en 2022 por Vivarail, que quebró) como prototipo de batería de carga rápida (3,5 minutos a través de tramo de carril) y está siendo probado por el operador Great Western Railway (GWR), propiedad de FirstGroup. Tiene una autonomía de hasta 100 km entre recargas.

Caltrain comprará un tren adicional de 4 coches con baterías (a los 19+4 EMU Stadler KISS de dos pisos y 7 coches para San Francisco-San José) para continuar hasta Gilroy (54 km), mientras se electrifica la línea.

Stadler, la Universidad Estatal de Utah (EEUU) y el centro de investigación en ingeniería ASPIRE (Advancing Sustainability through Powered Infrastructure for Roadway Electrification, que se encargará de la infraestructura de carga) han firmado un contrato para el desarrollo y ensayo de un tren de baterías para el mercado norteamericano basado en el diseño del Flirt Akku para Europa.

Stadler Flirt Akku BEMU para EEUU

Locomotoras

La primera locomotora dual impulsada por hidrógeno (2010) fue una diésel de maniobras desarrollada por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EEUU, la empresa de transporte ferroviario BNSF y Vehicle Projects Inc, que utilizaba una pila de H2 de 240 kW proporcionada por Ballard Power Systems (Canadá).
CRRC Datong Electric Locomotive tiene en servicio (desde 2021) una locomotora de hidrógeno con 700 kW, que puede llevar (a 80 km/h) un tren de 5.000 t durante 24,5 horas. CRRC Zhuzhou Locomotive y China Energy Group han probado con éxito una locomotora de maniobras con 2.400 kW, capaz de mover 10.000 toneladas en llano.


El tractor de maniobras de hidrógeno de Pesa Bydgoszcz (Polonia, con pila de H2 de Ballard) tiene 720 kW con autonomía para 15 horas (175 kilos de H2), y baterías de tecnología LTO con 167 kW. Fue homologado en 06/2023 y estará en servicio en 2025 o 2026.
Alstom se ha aliado con Engie para desarrollar un vagón técnico con pila de hidrógeno que alimente a locomotoras eléctricas en líneas sin catenaria. A partir de 2025, Nestlé Waters desplegará la nueva tecnología para alimentar los trenes de mercancías que transporten agua mineral desde su planta de embotellado de Vittel.
En Namibia, Hyphen Technical, CMB.TECH, TransNamib, la Universidad de Namibia y Traxtion (HyRail Namibia) desarrollarán (con financiación del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania, BMBF) la primera locomotora dual diésel e hidrógeno de África, con un vagón de almacenamiento de hidrógeno entre dos locomotoras diésel.
Duisport Rail (Alemania) ha firmado una carta de intenciones con Vossloh Rolling Stock para la posible utilización de dos locomotoras de maniobras Modula solo de hidrógeno, además de las dos Modula EBB a batería compradas para 2025.
Canadian Pacific Kansas City (CPKC) transportará carbón de Teck Resources a principios de 2024 con locomotoras de hidrógeno de CP con pilas de Ballard Power Systems, en pruebas desde 2021. Ballard Power Systems ha suministrado a CPKC 20 pilas de 200 kW (para 3 tipos de locomotoras, con 4 MW en total, entre 2021 y 2022), en 2023 recibió el encargo de 18 pilas más, y otras 12 en 02/2024. Junto con HGmotive ha producido un prototipo de ténder de hidrógeno para su uso con locomotoras de mercancías. Pero -junto a CSX- también ha transformado una locomotora diésel a pila de combustible utilizando un kit.
CRRC Zhuzhou Electric Locomotive y el State Energy Investment Group han presentado una locomotora de maniobras de alta potencia de H2 en 04/2024. Tiene una potencia de 2.400 kW y ha remolcado un tren de 10.000 toneladas durante 2 km.
Desde 10/2022 Deutsche Bahn (DB) está colaborando con el grupo energético australiano Fortescue Future Industries (FFI) para conseguir que los motores diésel de locomotoras funcionen con amoníaco e hidrógeno.
El fabricante de locomotoras Wabtec cree que la descarbonización pasa por el hidrógeno, primero como combustible en las locomotoras actuales y después con pilas de H2. Primero los tractores de maniobra y después las locomotoras de línea, con prototipo en 2027.
KTZ y Wabtec firmaron en 09/2023 un acuerdo marco para la producción de locomotoras de hidrógeno y la creación de un centro de ingeniería en la fábrica de LKZ en Astaná

En la Heavy Haul Association conference en Rio de Janeiro, las opciones barajadas eran el uso de pilas de hidrógeno, amoníaco, etanol, metanol o biodiésel. Aurizon apostó por una locomotora eléctrica a batería (Battery-Electric Locomotive, BEL) para trayectos cortos de hasta 400 km; una BEL unida a un ténder eléctrico de batería (BET) para trayectos medios de hasta 850 km; y una BEL unida a un ténder eléctrico de hidrógeno (HET) para trayectos largos de hasta 1.800 km; para trayectos de más de 1.800 km se necesitarán hidrogeneras. Aurizon prevé que en 2030 las 3 plataformas de 0 emisiones tendrán un precio similar al de la tracción diésel y serán mucho más baratas que el diésel renovable o el uso de H2 en un motor de combustión, debido a su menor eficiencia en comparación con las pilas de hidrógeno.

Rail Operations Group (ROG) ha comprado a Stadler Valencia 10 locomotoras (opción hasta 30) de la clase 93 que ofrecen 4,6 MW bajo 25 kV, 900 kW el motor diésel C32 de Caterpillar, que se complementa con 400 kW de las dos baterías de óxido de titanato de litio (LTO) de ABB, que pueden funcionar por sí solas. Tres modos, con 4, 1,3 y 0,4 MW de potencia según la línea y si el tramo es urbano.

Clase 93 Stadler trimodal de Rail Operations Group

En 09/2022 RTB Cargo ha alquilado durante 10 años 4 locomotoras eléctricas con baterías Vossloh (CRRC Zhuzhou Locomotives) DM20-EBB para operar en el puerto de Róterdam, y hasta Alemania a través de la línea de carga Betuwe Route. Tienen 2.500 kW bajo 25 kV CA, 1.500 bajo 1,5 kV CC y 500 kW con baterías LTO en líneas no electrificadas.
CRRC Zhuzhou Locomotive ha suministrado (en 2022) dos locomotoras eléctricas con baterías a Rail Cargo Hungaria (RCH). La potencia es de 850 kW bajo catenaria y 350 kW en modo batería.
Wabtec presentó (en 05/2021) en California su prototipo de locomotora 100% a baterías Battery-Electric Locomotive (BEL), con 2.400 kW de potencia.
Union Pacific ha pedido 20 locomotoras a batería a Progress Rail: 10 EMD Joule y 10 Wabtec (FLXdrive, con 2.500 kW).
En Noruega, la línea Nordland tendrá islas de electrificación para ser utilizada por locomotoras a batería.
La china CRRC presentó en 11/2023 su locomotora XNY con 1.500 kW, con batería de fosfato de hierro y litio; puede transportar trenes de hasta 1.200 toneladas a una distancia de hasta 128 km.
Newburgh & South Shore Railroad (NSR, filial de OmniTRAX) presentó en 11/2023 la locomotora AMPS (Alternative Motive Power Systems, es decir: híbrida) Traction G9, que cuenta con tecnología para reducir el consumo de combustible a la mitad y reducir las emisiones de NOx y partículas en un 77%.

Un estudio australiano de 2023 señala que las locomotoras diésel de los trenes de mercancías se pueden reemplazar por otras a batería (recorridos hasta 200 km) o por hidrógeno más baterías (a 1.000 km). Aurizon adjudicó a Progress Rail, filial de Caterpillar, un contrato para modernizar una locomotora diésel de la clase 4000 para tracción por batería. Se espera que la conversión de la locomotora esté terminada a principios de 2025, y que las pruebas en vía comiencen en la primera mitad del mismo año.

Soluciones según demanda de energía y distancias

Infinity Train

El innovador proyecto Infinity Train tiene como objetivo reemplazar algunas o todas las locomotoras diésel de la compañía minera Fortescue (Australia), con otras eléctricas de batería (BEMU) que se cargan completamente a sí mismas a través del frenado regenerativo.
Se trata de una línea solo para mercancías donde los trenes cargados descienden desde la mina hasta el puerto. Al no primar la velocidad, pueden utilizar el freno regenerativo para regular su velocidad y cargar completamente las baterías. De este modo, está calculado que no precisará una carga eléctrica adicional para realizar el viaje de ascenso, eliminando el requisito de infraestructura de carga y generación de energía renovable.
Una solución similar presentó Wabtec (en 10/2023): una locomotora alimentada por batería FLXdrive con 7 MWh para la empresa minera de mineral de hierro Roy Hill. Actualmente 4 locomotoras diésel-eléctricas Wabtec transportan trenes de 2,7 km de largo con más de 33.000 toneladas de mineral de hierro en su línea de 344 km -de mina a puerto- en la región de Pilbara en Australia Occidental. Una de ellas será sustituida por la FLXdrive en 2024 para que el conjunto opere como una locomotora híbrida.

El hidrógeno también se puede utilizar en vehículos que realizan labores de mantenimiento de la catenaria, como en un prototipo de la austriaca TrainTech.

PERFIL DEL AUTOR

1 comentario en «El hidrógeno y las baterías en el ferrocarril»

Deja un comentario

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.