La reducción de las emisiones de CO2 es una prioridad para todo el mundo, cuyos países firmaron el Acuerdo de París en 2015 (ratificado por 189 países, todos excepto Eritrea, Irán, Irak, Libia, Sudán del Sur, Turquía y Yemen). Para Naciones Unidas, que incluyó la lucha contra el cambio climático como uno de los diecisiete objetivos de la Agenda 2030 de Desarrollo Sostenible. También para la Unión Europea, que en 2019 aprobó el denominado Pacto Verde Europeo con el objetivo de alcanzar la neutralidad climática (0 emisiones netas) en 2050. Y para el gobierno español, que en 2020 aprobó la Estrategia de descarbonización a largo plazo 2050 y en 2021 el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC 2021-2030), que prevén una reducción de las emisiones de GEI: de 336 Mt de CO2 en 2015 a 222 en 2030 (un 33%, pero solo el 23% sobre 1990), un 42% de energías renovables sobre el consumo total de energía final (era el 16% en 2015) y un 74% de energías renovables en la generación eléctrica (el 35% en 2015); todo ello en el año 2030.
(Última actualización: 26/04/2024)
Línea aérea de contacto (LAC) es el conjunto de la electrificación en vía. Está formado por la catenaria (hilos de contacto y sustentador, y las péndolas que unen ambos) junto con los postes, las ménsulas (brazos que unen el poste con la catenaria), cable de tierra (o guarda, que conecta los soportes a tierra o al rail para asegurar la protección en caso de falta de aislamiento, y que además puede servir de cable de retorno). En el caso del sistema bifásico 2 x 25 también está el feeder negativo (-25kV) y -en algunos sistemas de corriente continua- el feeder de acompañamiento, que sirve para incrementar la sección (en líneas con mucho tráfico o fuertes rampas) al conectarse al cable sustentador aproximadamente cada 300 metros; ambos están instalados en lo alto de los postes.
Plan de electrificación de 2019
Adif anunció en 04/2019 un plan para electrificar 1.351 km de los 5.245,3 sin electrificación (el 26% sobre esas líneas en 08/2022), con un presupuesto de más de 900 M € (a 666.000 € por km, aunque será algo menos). Todas las líneas se electrificarán bajo 25 kV CA excepto las indicadas:
Guillarei – Tui – Frontera Portuguesa 5 km (en servicio desde el 25/02/2021 inicialmente bajo 3 kV CC -por facilidad de alimentación- con catenaria polivalente)
Salamanca – Fuentes de Oñoro 125 km
Valencia – Buñol – Utiel 95 km (bajo 25 kV CA, pese a ser Cercanías)
Arcade – Redondela 6 km (enlace entre el Eje Atlántico y Vigo Guixar)
Línea convencional Coruña-Vigo (proyectos en redacción)
Monforte de Lemos – Lugo Mercancías 75 km
Sagunto – Teruel – Zaragoza 315 km
Bobadilla – Algeciras 176 km
Mérida – Puertollano 239 km
Ferrol – Coruña 69 km
Granada – Almería 181 km
El Reguerón – Cartagena 65 km
Xàtiva-Alcoi 64 km
Illescas-Talayuela 157 km
En 09/2022 Mitma anunció la electrificación de la línea convencional Madrid-Extremadura desde Humanes. Se está realizando el EI para el desdoblamiento y electrificación bajo 3 kV CC de los 16 km entre Humanes e Illescas, y la redacción del proyecto Illescas-Talayuela (inicio de la LAV ya construida junto a Oropesa, 157 km según proyecto) se licitó en 02/2023.
El plan de 02/2023 para implantar el ancho estándar en la línea Huesca-Canfranc incluye adecuar los gálibos para una futura electrificación.
Aunque no conozco ningún anuncio sobre la electrificación de Lugo-Betanzos, sí que está recogida en la planificación eléctrica ferroviaria 2021/2026 la ampliación de la subestación de Ludrio, al norte de Lugo (AF_12. Vigo-Orense-Lugo-A Coruña).
En 2020 3.056 km -del total de 9.928 km electrificados en la red de vía ancha- lo estaba a 25 kV CA (el 31%). En 2018 había 205.030 km electrificados en el mundo, de ellos, 72.110 km lo estaban a 25 kV (el 37%), ya sea con una frecuencia de 50 Hz (la mayoría de países) o de 60 Hz (Arabia Saudita, Corea, parte de EEUU, India y la mitad suroccidental de Japón); 32.940 km a 15 kV 16+2⁄3 Hz; 3.000 km a 12,5 kV/60 Hz y 12 kV/25 Hz (parte de EEUU); 68.890 km a 3 kV CC; 20.440 km a 1,5 kV CC y 7.650 km a 600 y 750 V por tercer carril (Reino Unido).
Alimentación a 25 kV CA
La Comisión Europea obliga a que en 2030 la Red Básica de los Corredores Atlántico y Mediterráneo (igual que los del resto del continente) tenga alimentación en corriente alterna (CA), ya que cumplen sus ETI tanto los 25 kV/50 Hz (frecuencia industrial y -por tanto- directa desde la red: Dinamarca y Portugal, y LAV y líneas nuevas en Bélgica, España, Francia, Italia, Países Bajos y Reino Unido) como los 15 kV/16+2⁄3 Hz (CA monofásica con frecuencia propia del ferrocarril desde 1905 y que necesita centrales específicas -por ejemplo: DB Energie– para alimentar a las subestaciones de tracción ya que la distribución se realiza con CA trifásica con 50 Hz) de Austria, Noruega, Suecia, Suiza y parte de Alemania y Eslovenia.
En Estados Unidos hay varias frecuencias (25 y 60 Hz), y en Japón hay 50 Hz en la zona noreste (equipos AEG) y 60 Hz en la suroeste (de la estadounidense SKC). Los únicos TAV que pasan de una zona a otra son los E7/W7 del Hokuriku Shinkansen.
¿Por qué es mejor la corriente alterna que la continua?
Las subestaciones en corriente continua tienen que estar cada 10 / 15 km (20 como máximo), mientras que en alterna se pueden poner cada 60 / 70 km. Por ejemplo: era imposible instalar 3 kV CC en Pajares porque no se puede meter una subestación en los túneles de más de 24 km; la única subestación está en Pola de Gordón.
La corriente de la distribución y de las centrales es alterna trifásica, por lo que es necesario un rectificador para pasarla a continua; puede ser «no controlada», cuando se realiza por diodos y «controlada», cuando se emplean otros semiconductores del tipo tiristor o IGBT. Además, la alimentación en corriente alterna tiene mayor voltaje (25 kV en vez de 3 kV) y los conductores una menor sección, lo que provoca menos pérdidas en los procesos de transformación y transporte. La cantidad adicional de electricidad que hay que producir, además de la consumida en el pantógrafo es del 22,6% más si funcionan a 3 kV CC y 8,8% si lo hacen a 25 kV CA.
También permite la devolución a la red de la energía generada durante el frenado (el freno regenerativo consiste en invertir la polaridad de los motores, lo que les convierte en generadores cuando frenan; el ahorro adicional es del 12,15%). Inicialmente no había freno regenerativo en CC, aunque está empezando desde el RD 1011/2009 y el programa Elecrail). Necesitan un grupo rectificador en la subestación y un inversor en paralelo.
Cuando no existe, la energía del frenado es disipada en forma de energía calorífica en resistencias eléctricas en el propio tren (frenado reostático).
Además, la electrificación en alterna cuesta menos: 437.000 € para vía única y 572.000 para vía doble, mientras que en 3 kV CC (realmente es a 3,3 kV, los trenes se alimentan a 3 kV y el resto es para servicios auxiliares) la inversión es de unos 545.000 € para vía única (+25%) y de 705.000 para vía doble (+23%). La vía doble se alimenta por una sola subestación mediante conexiones en paralelo (PPS).
En cambio, la corriente continua de la catenaria alimenta directamente (tras pasar por un convertidor a 380 V de corriente alterna trifásica a 50 Hz) los equipos auxiliares del tren, mientras que, bajo corriente alterna, se alimentan tras pasar por el transformador (trafo), restando potencia de la tracción.
Tipos de alimentación en alterna
La electrificación de la LAV Madrid-Sevilla/ Toledo (hasta el año 2000 las estaciones de Atocha y Santa Justa tenían 3 kV CC) es monofásica 1 x 25: de las subestaciones de tracción salen dos cables entre los cuales hay 25 kV. La corriente va por la catenaria y vuelve por los carriles. La elevada intensidad provoca más perturbaciones en los enclavamientos y en el material motor, tiene mayor impedancia, y mayor efecto inductivo y resistivo (carril-tierra). Permite subestaciones cada 25 / 35 km.
En el resto de líneas (y en Portugal y en Francia) el sistema es bifásica 2 x 25: de ellas salen tres cables, con un voltaje de 25 kV entre cada uno de ellos (es decir: se transporta a 50 kV). El primer cable se conecta a la catenaria, el segundo a los carriles y el tercero se lleva a lo largo de la vía (feeder negativo, por el que circula una corriente igual y contraria a la que circula por la catenaria). Cada 12 / 15 km se instala un autotransformador, cuyos extremos se conectan a la catenaria y al feeder negativo, mientras que el punto medio del mismo se conecta a los carriles. Permite subestaciones cada 60 / 70 km.
La potencia aparente es de 2×30 MVA (megavoltamperios) en 1×25 y de 2×60 MVA en 2×25 y el material motor opera igual en ambos sistemas, ya que en ambos la tensión entre catenaria y carriles es de 25 kV.
Realmente el sistema de electrificación suministra energía a la tensión de 55 kV entre la línea de contacto y el feeder, y el material rodante toma energía a la tensión de 27,5 kV entre la línea de contacto y el carril. Los centros de autotransformación, según su tipo, dispondrán de un autotransformador (ATI, centro de autotransformación intermedio) o dos (ATF, centro de autotransformación final) de relación 55/27,5 kV. Los ATF tienen zonas neutras porque marcan el límite entre dos subestaciones.
Ventajas del sistema 2 x 25: la energía se transporta a 50 kV, lo que permite alcanzar mayor distancia sin que aumenten las pérdidas y -por tanto- las subestaciones pueden estar más separadas entre sí. Además, las corrientes que circulan por los carriles son de intensidad mucho menor (ya que se contrarrestan por la oposición de fase), lo que atenúa las perturbaciones producidas en el entorno de la vía. Presenta un menor efecto inductivo y resistivo (carril-tierra) que las de 1 x 25. La corriente de retorno por el carril queda limitada al tramo comprendido entre los autotransformadores entre los que se encuentra intercalado el tren, ya que en el resto del circuito fundamentalmente circula por el feeder negativo conectado a -25 kV en oposición de alternancia.
Tipos de catenaria
Aunque existen muchos tipos (página 36), las más utilizadas bajo 3 kV CC son la CA-160 y la CA-220. Bajo 25 kV CA están la CA-350 que -en función de la tensión mecánica del hilo de contacto- sirven para 350 km/h (30.870 Newtons), 250 km/h (20.580 N), o 200 km/h (15.430 N). En total hay 8 tipos en ancho ibérico y 5 en estándar.
Para zonas con poca altura libre -y donde se necesita poca velocidad- se puede instalar catenaria rígida. La altura normal entre la parte inferior de los hilos de contacto y el plano medio de rodadura (PMR) es de 5,30 metros (4,75 en ancho métrico), siendo la mínima 4,60 para la CA-160 y 5,08 para CA-350, y la máxima -respectivamente- 6,00 y 5,30 metros.
Sevilla-Cádiz (polivalente desde 2015) y Tarragona-Valencia (se cambiará a polivalente en 2023) tienen CA-220 bajo 3 kV CC.
Nuevas electrificaciones
Así que aquí todo se electrificará a 2 x 25 kV CA excepto las ampliaciones de Cercanías (a 3 kV CC, como Valencia-Buñol-Utiel y -quizás con polivalente- Sagunto-Caudiel). En algunas nuevas electrificaciones (Guillarei-Tui y cambiadores de La Boella-PAET de L’Ametlla, en la variante de Vandellós) o reelectrificaciones (Sevilla-Cádiz, transiciones en Pajares, Monforte-Vigo, Alicante-La Encina y Tarragona-Castellón) se instalará catenaria polivalente (o híbrida, fue probada el 12/03/2005 y certificada para 160 km/h para Pajares): inicialmente a 3 kV CC, pero fácilmente transformable a 25 kV CA con solo quitar un hilo de contacto (variantes CA-160 HIB y CA-220 HIB). Tiene un sustentador (de 153 mm2 en vez de 100, inicialmente eran dos) con dos hilos de contacto (igual que las de 3 kV CC), sección de conductores para 3 kV (2 hilos de 107 mm2 en vez de uno de 150, para la misma intensidad, es necesaria mayor sección cuanto menor es el voltaje), y ménsulas tubulares con aisladores (cangrejos) para 25 kV;.
No confundir con «conmutable» (o bivalente): apta para ambas tensiones con solo cambiar un “interruptor”. Este tipo de catenaria, que permite la circulación alternativamente -nunca a la vez- de trenes con 3 kV CC y trenes con 25 kV CA, está instalada en el tramo entre Hortaleza y la T4 de Barajas (aunque nunca se ha utilizado, ni parece que lo vaya a ser: los TAV a Barajas tendrán que entrar bajo 3 kV CC), y en el enlace al norte de Valladolid entre la LAV y la nueva Base de Mantenimiento Integral Valladolid Fuente Amarga cruzando la línea convencional.
Material bitensión
Mientras que para circular por LAV los trenes solo necesitan 25 kV (las series 102, 103, 104, 112 y 114; 105 trenes en total), cada día serán más necesarios trenes bitensión, tanto para circular por líneas de ancho ibérico bajo 3 kV CC (15 trenes Avril S-106 RD y los 13 S-107 y series 120, 121, 130 y 730; 128 trenes en total), para servicios a Portugal (ya que allí tienen 25 kV), y para líneas con ancho estándar o mixto bajo 3 kV CC (Valencia-Castellón, acceso a T4 de Barajas y Tarragona-Castellón cuando cambie de ancho). En estas últimas líneas pueden circular 9 trenes S-100F, 14 S-100R (los de Castellón), 15 Avril S-106 ancho fijo (aunque 10 están destinados a Francia), los 14 S-108 de Ouigo (tienen 1,5 kV en CC, pero es fácilmente subsanable), los 20 S-109 de Iryo (3 kV CC) y los 128 trenes de rodadura desplazable (RD): 200 trenes en total.
En 2025 habrá un total de 309 TAV en España.
Para el transporte de mercancías serán necesarias las nuevas locomotoras bitensión (realmente son tritensión, así que las de ancho estándar están circulando por Francia y Luxemburgo) de alto rendimiento (como las Stadler Euro 6000 con 6.000 kW bajo 25 kV). Renfe ya adjudicó 12 en ibérico para Pajares (S-256) y ha licitado otras 12 en estándar para el Corredor Mediterráneo. Los operadores alternativos han alquilado a largo plazo al Rosco Alpha Trains 38 Stadler Euro 6000: Captrain 8 en ibérico y 5 en estándar (único hasta ahora), 16 Medway, 5 Transfesa y 4 Continental Rail, mientras que la italiana GTS Rail ha anunciado 20 Alstom Traxx DC3-494 para la península.
Contando también a Renfe, totalizan 82 locomotoras bitensión (62 Stadler Euro 6000), mientras que ahora Renfe tiene 123 locomotoras eléctricas para mercancías, y los alternativos 19 eléctricas (según mis cuentas) y 9 duales; 151 en total.
Nuevas subestaciones terminadas o en obras:
Salamanca-Vilar Formoso
2016 Villamayor 220 kV (ampliación)
2021 Ciudad Rodrigo 400 kV
Eje Atlántico
2015 Meirama 220 kV
2015 Osebe (Santiago de Compostela) 220 kV
2022 Tomeza 220 kV (conectada el 03/03/2023)
Plasencia-Badajoz
2022 Cañaveral 400 kV
2022 Carmonita 400 kV
2023 Sagrajas (San Serván) 400 kV (en obras)
LAV Olmedo-Ourense
2024 As Portas (Conso) 220 kV (ampliación) (en obras)
LAV Valencia-La Encina
2016 Torrent 400 kV
2020 Montesa 400 kV (no conectada)
Y Vasca
2019 Erretana 400 kV (en Vitoria) (no fue paralizada por RD 13/2012) (no conectada)
2019 Luminabaso 220 kV (en Amorebieta, Vizcaya) (no conectada)
2019 Tolarieta 400 kV (cerca de Hernani, Guipúzcoa) (no conectada)
(En 01/2024 se anunció una subestación en Martutene y que se prevé otra en Tolosa, ambas para 3 kV CC, para el tramo Astigarraga-Irún)
LAV Barcelona-Limite Adif (LFP)
2020 Riudarenes 400 kV (en disputa entre administraciones, adjudicada en 12/2023)
Nuevas subestaciones para la alimentación a 25 kV de ejes ferroviarios, según figuran en la planificación de la red de transporte de electricidad 2021/2026 de REE:
AF_01. Bobadilla-Algeciras
2022 Marchenilla (Castellar) 400 kV, con entrada/salida de la línea Jordana-Pinar del Rey
2023 Ronda 400 kV, con e/s de la linea Jordana-Tajo de la Encantada
AF_02. Burgos-Vitoria
2025 Briviesca 400 kV
AF_03. Castejón-Pamplona
Tafalla 220 kV (ampliación)
Olza 400 kV (ampliación)
Para después de 2026 al estar condicionadas por el proyecto de nueva interconexión internacional España-Francia.
AF_04. Granada-Almería
2024 Benahadux 220 kV (ampliación)
2024 Huéneja 400 kV (ampliación)
2024 Iznalloz 400 kV, con e/s de la línea Caparacena-Baza
AF_05. Madrid-Albacete-Alicante-Valencia
2025 Torrejón de Velasco 400 kV, con e/s de la línea Morata-Villaviciosa
AF_06. Murcia-Almería (y Águilas)
2020 Totana 400 kV (ampliación) (en 2024 tras las protestas vecinales)
2024 La Ribina / Cuevas de Almanzora 400 kV (ampliación)
2023 Tabernas / Níjar 400 kV (ampliación)
AF_07. Murcia-Cartagena
2020 Balsicas 220 kV (ampliación)
AF_08. Palencia-Santander
2024 Herrera 400 kV (ampliación)
2024 Aguayo 400 kV (ampliación)
AF_09. Puertollano-Mérida
2024 Brazatortas 220 kV (ampliación)
2024 Almadén 400 kV, con e/s línea Guadame-Almaraz
2024 Quintana de la Serena 400 kV, con e/s línea Valdecaballeros-Carmona
2024 Don Álvaro / Alange 400 kV, con e/s línea Bienvenida-Almaraz
AF_10. Sevilla-Huelva
2024 Casaquemada 220 kV (ampliación)
2024 El Condado 220 kV, con e/s línea Colón-Santiponce
AF_11. Toledo-Navalmoral-Cáceres-Badajoz
2024 Torrijos 220 kV (ampliación)
2024 Calera y Chozas 220 kV, con e/s línea Talavera-Almaraz
2023 Arañuelo 400 kV (ampliación)
AF_12. Vigo-Orense-Lugo-A Coruña
2022 Fontefría 220 kV (ampliación) (Tui)
2023 O Incio 220 kV, con e/s línea Belesar-La Lomba (al norte de Monforte)
2022 Ludrio 400 kV (ampliación) (al norte de Lugo)
2024 Abegondo 400 kV, con e/s línea Mesón do Vento-Puentes de Gª Rodríguez (al sur de Betanzos)
AF_13. Zaragoza-Teruel-Sagunto
2021 Cariñena 400 kV
2024 Calamocha (Villafranca del Campo) 220 kV (ampliación)
2024 Puebla de Valverde 400 kV con e/s línea Platea (ampliación)
2024 Segorbe 220 kV (ampliación)
AF_14. Alicante-Crevillente
2024 Torrellano 220 kV (ampliación). Iba a estar en Arneva (Orihuela), pero se desistió por la oposición vecinal
Líneas sin electrificar
Tras todas estas actuaciones no quedarán demasiadas líneas sin electrificar donde iban a circular los futuros trenes duales (eléctricos bitensión y de hidrógeno) que Renfe iba a licitar, pero que nunca más se supo. La hoja de ruta del hidrógeno (2023) prevé dos líneas de trenes comerciales propulsados con hidrógeno verde en 2030.
El mantenimiento de una línea electrificada cuesta aproximadamente 3.000 € al año por km, que se compensa con un determinado mínimo de tráfico.
Éstas son las líneas de viajeros que quedarán sin electrificar:
¿Lugo-Betanzos? Huesca-Canfranc (hasta cerca de 2040), Torralba-Soria (anunciado el estudio en 01/2024), Chinchilla-Alcantarilla (Murcia), Linares-Moreda, Utrera-Fuente La Piedra, Mérida-Los Rosales, Zafra-Huelva Mercancías, Cáceres-Valencia de Alcántara, Monfragüe-Bif. Casa de la Torre (cerca de Cáceres), Salamanca-Ávila y Medina del Campo-Taboadela (Ourense).
Además, quedarán éstas solo con tráfico de mercancías: Burgos-Aranda de Duero, Aranjuez-Tarancón, Zafra-Llano de la Granja (a 8 km de Jerez de los Caballeros), Almorchón-Mirabueno y Villaluenga-Yuncler-Algodor.
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