Todos los vehículos de transporte están viviendo una auténtica revolución. La idea detrás de su proceso de transformación actual es prescindir de los combustibles fósiles y apostar por energías renovables, ya que su uso representa el 25 % de las emisiones de gases de efecto invernadero de la Unión Europea. Eso está tomando forma a través de iniciativas como la instalación de aerogeneradores sin aspas en barcos, el coche solar que ha batido el récord de autonomía o un avión híbrido que cambiará la aeronáutica y puede cruzar España en 2 horas gastando la mitad que uno convencional.

Hasta que llegue el esperado Hyperloop, como el que conectará Zaragoza con Berlín en menos de 3 horas, los trenes todavía tienen mucho que decir en cuanto al transporte, tanto de mercancías como de pasajeros. La delantera la llevan China y Japón, en una vertiginosa carrera por lograr los trenes más rápidos y menos contaminantes, con propuestas tan insólitas como el tren chino que levita suspendido de vías imantadas y sin consumir energía. Pero en Europa no nos hemos quedado de brazos cruzados y la mayoría de los avances se centran en probar otro tipo de tecnología, el hidrógeno verde.

Además de Alemania, que ya tiene algunos circulando en líneas comerciales, España quiere tener un papel protagonista y desde 2021 participa en el consorcio FCH2Rail, que busca "desarrollar, construir, probar, demostrar y homologar" un tren híbrido o bimodal con pilas de combustible de hidrógeno. Aunque es un proyecto de largo recorrido y la meta todavía queda lejos, esta semana se ha dado un paso decisivo en su desarrollo, al convertirse en el primero de su tipo que circula en pruebas en la red ferroviaria española: ha llevado a cabo con éxito el trayecto entre Zaragoza y Canfranc, pequeña localidad del pirineo aragonés con una histórica estación de tren.

Sin emisiones

Según el consorcio internacional detrás del proyecto, en el que participan varios organismos públicos de España, Portugal, Bélgica y Alemania, además de empresas como Toyota, Iberdrola o Ercros, "la mitad de las líneas ferroviarias de la Unión Europea están electrificadas y ya permiten un transporte ferroviario local sin emisiones". El problema es que en la otra mitad se utilizan trenes que consumen diésel y que contribuyen por tanto a la emisión de gases de efecto invernadero, principales responsables del cambio climático.

Ese es el origen de FCH2Rail (siglas en inglés que responden a Unidad de alimentación híbrida de pilas de combustible para aplicaciones ferroviarias), que busca dar un paso más hacia la sostenibilidad del transporte ferroviario. Lo hará desarrollando un sistema de propulsión bimodal que combina la alimentación eléctrica de la catenaria con un grupo electrógeno híbrido de pilas de combustible y baterías independiente, alimentado con hidrógeno verde.

"Queremos demostrar que este tipo de grupo motopropulsor bimodal es una alternativa competitiva y respetuosa con el medioambiente a la energía diésel", explicó en su día Holger Dittus, director del proyecto e investigador del Instituto de Conceptos de Vehículos (DLR) del Centro Aeroespacial Alemán, uno de los organismos que lideran la iniciativa.

La idea es que el proyecto sea lo más "escalable, modular y polivalente" posible, según figura en su página web. "El sistema de suministro de energía debe diseñarse de tal forma que la potencia y la autonomía puedan ampliarse sobre la base de un principio modular: el número de módulos de pilas de combustible y baterías influye en la potencia de accionamiento, el número de depósitos de hidrógeno determina la autonomía en líneas no electrificadas". Así, la unidad motriz se ha diseñado para su uso tanto en el transporte de pasajeros como de mercancías y para permitir fabricar los componentes necesarios en gran cantidad, lo que lo hace más rentable.

La electrificación de las líneas ferroviarias se está llevando a cabo en toda Europa, dotando a las infraestructuras de líneas aéreas o catenarias, pero son proyectos con un coste muy elevado y de desarrollo particularmente lento. Además, no siempre es posible, ya que los elementos geográficos a menudo dificultan o imposibilitan su instalación. La tecnología de las baterías tampoco está todavía suficientemente madura, ya que los trenes que se alimentan únicamente así tienen una autonomía limitada a 70 kilómetros, dependiendo de la ruta y las condiciones climáticas.  

Por su parte, los trenes que funcionan con diésel tienen ciertas limitaciones de velocidad y aceleración, lo que puede implicar tiempos de trayecto más lentos en comparación con los que se conectan a las catenarias. "Nuestro sistema bimodal de pilas de combustible combina las ventajas de ambas tecnologías. Esto nos permite hacer que el transporte ferroviario sea aún más sostenible y eficiente energéticamente", asegura Eva Terrón, Directora Técnica de Proyectos de Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF), en un comunicado de prensa.

[El tren eléctrico de energía infinita: recarga las baterías cuesta abajo para no gastar diésel]

El consorcio, que cuenta con un presupuesto de 14 millones de euros, quiere tener listo y terminado su prototipo para 2024, y en ese sentido el avance de esta semana es crucial, ya que es la primera vez que un tren de este tipo circula en las vías españolas.

Primeros trayectos

Tras realizar varias pruebas, el tren ha podido llevar a cabo el primer trayecto entre Zaragoza y la estación de Canfranc. Para ello, se ha adaptado un tren de cercanías eléctrico CIVIA del fabricante español CAF proporcionado por RENFE, con un grupo motopropulsor híbrido de pilas de combustible integrado. 

No sólo se trata de un hito por el combustible utilizado, sino también por las peculiaridades de la línea escogida. Su situación en una zona escarpada y montañosa como el Pirineo aragonés, con pendientes muy pronunciadas, ha supuesto todo un reto para este nuevo sistema de generación de energía. Según sus responsables, el tren ha cumplido las expectativas circulando tanto en modo eléctrico como en modo híbrido. 

Ahora la intención es continuar probando el tren de hidrógeno en distintas condiciones de potencia y demanda energética, en simulaciones de diferentes servicios comerciales. Además de Aragón, en esta fase de pruebas también realizará trayectos en diferentes líneas de Madrid y Galicia. El objetivo es comprobar la eficacia del sistema en diferentes condiciones climáticas y evaluar su competitividad frente a la tracción diésel.

El equipo internacional que trabaja en el proyecto tiene todavía varios desafíos tecnológicos por delante. La rentabilidad es uno de los objetivos más complejos, ya que los módulos de pila de combustible y batería deben combinarse cumpliendo todos los requisitos y, a la vez, ser competitivos a nivel de coste. Algo con lo que se están topando los primeros trenes de hidrógeno que ya circulan por Alemania, que según varios estudios son mucho más caros a lo largo de su ciclo de vida que los eléctricos o los que funcionan con diésel.

Otro de los objetivos es que el calor residual que produce la pila de combustible pueda utilizarse para climatizar el tren, una solución que ofrecería un ahorro energético aún mayor. En ese sentido, el DLR alemán y el fabricante de aire acondicionado Faiveley / Stemmann Technik siguen buscando una solución innovadora para que el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado del tren sea lo más sostenible posible.

La otra gran prioridad del consorcio es la seguridad. Por eso están extremando las medidas para que la tecnología de hidrógeno y las catenarias aéreas sean compatibles y seguras. Este combustible es un gas muy volátil e inflamable, por lo que todas las precauciones frente a fugas y explosiones son necesarias, sobre todo teniendo en cuenta que las líneas aéreas pueden provocar chispas de manera ocasional. De hecho, el FCH2Rail es toda una prueba de concepto, que puede implicar avances críticos hacia la homologación de esta nueva tecnología no sólo en España, sino en toda Europa.   

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