Page 11 - Gestión energética sostenible e inteligente en el ámbito ferroviario

V. MATERIAL MÓVIL

Si bien el material móvil ferroviario que actualmente suministra la industria está
caracterizado por su alta eficiencia energética, sobre todo aquel que emplea tracción
eléctrica, se continúa realizando un esfuerzo tecnológico importante para mejorarlo aún
más.

Focalizando el análisis en la tracción eléctrica, el desarrollo experimentado en los últimos
años por la electrónica de potencia ha permitido, sin lugar a dudas, mejorar la eficiencia
energética de los vehículos. Así, el motor trifásico asíncrono se ha impuesto totalmente
sobre el motor de colector, e incluso sobre el motor síncrono, no sólo por su robustez y
sencillez, sino también por su gran eficiencia. No obstante, en la actualidad se está
observando que, incluso la máquina de tracción asíncrona, puede ser superada en
eficiencia por la maquina síncrona con rotor a imanes permanentes, siendo ya el tipo de
motor empleado en algunos trenes en operación. Esta máquina, al igual que la asíncrona,
no tiene ningún elemento desnudo bajo tensión en su interior y tampoco precisa de
elementos de conmutación o de contacto por fricción, por lo que se puede afirmar que
tiene todas las ventajas que ofrecía la máquina asíncrona, con costes de mantenimiento
reducidos, pero con unos rendimientos bastante superiores. Los valores de rendimiento
de estas máquinas a imanes permanentes, oscilan entre el 97,2% y el 97,6%, superando
incluso los valores de los transformadores de potencia.

El ondulador PWM con transistores IGBT y controlado con microprocesadores, se ha
impuesto sobre los demás tipos de onduladores, a causa de sus mejores prestaciones y
también por su menor peso y volumen. El convertidor de entrada es diferente según el
tipo de tracción eléctrica. En el caso de catenarias con corriente alterna, se utiliza el
convertidor 4QS debido a sus mejores prestaciones y permitir el freno eléctrico por
recuperación. En el caso de catenarias con corriente continua, se ha conseguido eliminar el
chopper de entrada, siendo conectado directamente el ondulador PWM a la catenaria a
través del filtro de entrada, resultando así la cadena de tracción más sencilla en la
actualidad (ondulador directo).

Adicionalmente a la mejora experimentada en los componentes de la cadena de tracción,
este tipo de material se ha visto influido de manera positiva por el desarrollo de la
tecnología de almacenamiento de energía a bordo (principalmente basada en
tecnología de baterías y supercondensadores). La disponibilidad a bordo de un sistema
capaz de absorber la potencia regenerada por el tren durante las etapas de frenado
permite, en general, reducir notablemente las pérdidas por envío de potencia regenerada
a reóstatos. Se aprovecha directamente esta energía en lugar de tratar de reintroducirla en
la catenaria, evitando así el consiguiente incremento de la tensión en pantógrafo. Sin
embargo, a pesar de que esta tecnología permite reducir las pérdidas por transmisión de
potencia en la red, es preciso ponderar hasta qué punto afecta el incremento de la masa
del tren derivado de la instalación de los almacenadores embarcados.

Un estudio riguroso de optimización de estos equipos no debe realizarse analizando un
tren aislado. Las interacciones con otros trenes en el sistema y con las propias
subestaciones eléctricas de tracción pueden hacer posible obtener diseños más ligeros de
los almacenadores que deriven en un mayor rendimiento energético a nivel global. Por lo
tanto, para maximizar el impacto beneficioso de estos equipos en el sistema, se hace
preciso no sólo optimizar la estrategia de gestión energética del almacenador, su potencia
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Documento de posicionamiento: Gestión energética sostenible e inteligente en el ámbito ferroviario
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