Page 28 - Integración del diseño en el ferrocarril como estrategia de innovación

necesarias para sustituir las fuentes tradicionales de combustión por energías renovables
como eólicas y fotovoltaicas, incorporar almacenamientos y optimizar transporte y
consumo de energía dotando de flexibilidad al sistema en su conjunto. Las redes
eléctricas tienen un papel fundamental en este proceso, dado que éstas ofrecen el
transporte de energía a distancias largas y la transformación en energía mecánica con
las mínimas pérdidas. En el futuro la energía eléctrica se va a utilizar mucho más en el
sector del transporte, en concreto en sistemas ferroviarios.
EFICIENCIA ENERGÉTICA

En las últimas décadas, la capacidad de producción energética instalada en los sistemas
ferroviarios se ha incrementado significativamente. Además, la estructura de generación
de energía ha cambiado y se ha descentralizado debido al incremento de los sistemas
de energía renovable instalados, como fotovoltaica y turbinas eólicas.

La integración de energías renovables y de almacenamiento supone un gran reto
tecnológico, tanto por el desarrollo de los convertidores de electrónica nuevos como por
el desarrollo de sus sistemas de control. La eficiencia del sistema depende de su
capacidad para suministrar y absorber energía de manera instantánea para poder
aprovechar conceptos como la variabilidad de las fuentes renovables, la recuperación de
energía de frenado, la aplicación de marchas eficientes de conducción (a través de
modos de conducción tipo ATO), o la programación de la desconexión de las unidades
cuando se encuentren fuera de servicio comercial.

En las últimas décadas se han presentado con éxito muchas propuestas para la mejora
de la eficiencia energética en la parte de tracción en los sistemas ferroviarios, pero ahora
es necesario desarrollar las soluciones holísticas para mejorar en una manera proactiva
la eficiencia en el nivel del sistema, incluyendo tanto los consumos de tracción y otros
de dispositivos embarcados en los trenes como los de estaciones, de recarga de
vehículos eléctricos o de subestaciones eléctricas ferroviarias. Se requiere la gestión
eficiente de la energía de frenado regenerativa y de aceleración en conjunto con la
gestión de la captura de energía de fuentes renovables.

Para equilibrar la energía entre los consumidores y las producciones del sistema de
manera eficiente, los sistemas ferroviarios necesitan nuevos algoritmos para su gestión
energética. Los algoritmos tienen que tomar en cuenta la intermitencia y la incertidumbre
de las energías renovables y el uso de almacenamientos de energía. Además, tienen que
gestionar de una manera proactiva la demanda del sistema mismo. Es necesario formular
e integrar los modelos energéticos y las incertidumbres en el sistema y luego minimizar
los costes, siendo este último el objetivo principal. Es necesario el desarrollo de la
algoritmia nueva basada en la optimización para la siguiente generación de sistemas de
gestión energética. Además, la flexibilidad de la demanda conseguida por la gestión
avanzada puede servir como base para proporcionar servicios auxiliares en redes
eléctricas tanto en términos de energía (arbitraje) como por la potencia (inercia). Un
conjunto de recursos como la generación embarcada, el almacenamiento y generación
de energía (renovable) en unidades de última milla y las cargas auxiliares junto con la
flexibilidad inherente pueden contribuir al rendimiento de la gestión de la demanda neta
global, sobre todo, en casos como gestionar los picos rápidos y de gran potencia de
demanda, poco conocidos en redes eléctricas tradicionales. El impacto de la flexibilidad
beneficiará tanto a la sociedad y al coste transporte ferroviario como a la sostenibilidad
del sistema energético en las próximas décadas.

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