El transporte ferroviario afronta un desafío tecnológico que no tiene que ver tanto con la velocidad como con la fuente de energía que moverá los trenes del futuro. El ferrocarril propulsado con hidrógeno renovable se perfila como una alternativa viable y eficiente, especialmente para tramos de vía que aún no han sido electrificados, y que constituyen el 40% de los 80.000 kilómetros de raíles desplegados en Europa. España también se ha posicionado en el impulso del tren de cero emisiones, con sendos proyectos liderados por Talgo/ Repsol y CAF/Iberdrola.

Por Juan Carlos Giménez

Los primeros antecedentes del tren de hidrógeno se remontan dos décadas atrás, en concreto al año 2002 en Canadá, con una primera experiencia de una locomotora propulsada por pilas de combustible alimentadas con este gas. Pero no fue hasta 2006 cuando se puso en marcha el primer modelo operativo, en un país que ha estado siempre en la vanguardia del transporte por ferrocarril como es Japón. Aquel año, East Japan Railway Company presentó el NE Train, modelo experimental propulsado por dos pilas de combustible, con 65 kW de potencia y una autonomía de entre 50 y 100 kilómetros.

También el desarrollo más reciente en esta materia lo protagoniza la misma compañía japonesa, la mayor sociedad ferroviaria del país, que ha anunciado el inicio de las pruebas de seguridad para el Hybari, que se convertirá en primer tren de hidrógeno japonés operativo en 2030. Cada carga de combustible le proporcionará autonomía para recorrer 140 kilómetros a una velocidad máxima de 100 Km/h. JR East, Hitachi y Toyota han colaborado en el desarrollo de un prototipo equipado con sistemas híbridos, que utiliza como fuente de electricidad pilas de combustible alimentadas por hidrógeno y baterías de almacenamiento.

En Europa, alrededor del 40% de los 80.000 kilómetros de vías férreas no están electrificadas, de manera que una proporción equivalente de trenes utiliza el diésel para propulsarse. Un combustible fósil que está en el punto de mira de la Comisión Europea. Junto al componente ambiental, existe también un argumento económico de peso, dado que electrificar una línea de ferrocarril puede llegar a ser inviable por sus elevados costes. De ahí que las autoridades de Bruselas se hayan planteado una ambiciosa meta: que el 20% de los trenes que actualmente circulan con diésel lo hagan con hidrógeno renovable a finales de esta década.

LIDERAZGO DE ALSTOM EN EUROPA

Con este objetivo en mente, la compañía gala Alstom se ha posicionado como líder y pionera en Europa, tras lograr poner en marcha en Alemania el Tren Coradia iLint, primer tren comercial de pasajeros propulsado por pila de hidrógeno del mundo. Un tren con cero emisiones, que solo expulsa a la atmósfera vapor de agua, y con la ventaja adicional de muy bajos niveles de ruido.

Presentado en 2016, el Coradia ha operado con éxito en el servicio regular de pasajeros en Alemania y Austria, habiendo recorrido más de 220.000 kilómetros. Posteriormente se ha trasladado con éxito a Países Bajos, Suecia, Francia, Polonia, República Checa y Eslovaquia. Y, aunque de momento no se haya hecho público ningún proyecto concreto en España, cabe destacar que el consejero delegado de Alstom, Henri Poupart-Lafarge, ha declarado que la compañía ya trabaja con este objetivo. Aunque Japón y Europa lideren la conversión al hidrógeno del transporte ferroviario, iniciativas en el mismo sentido se multiplican en todo el mundo: China cuenta también con su primera locomotora con pila de hidrógeno (aunque, paradójicamente, la utilice para transportar carbón), la Canadian Pacific también proyecta cubrir varias rutas con este tipo de propulsión, y la compañía norteamericana BNSF Railway ha desarrollado un prototipo en colaboración con el cuerpo de ingenieros del ejército estadounidense. Por no mencionar otras experiencias en diferente grado de desarrollo llevadas a cabo en los últimos años en Taiwán, Indonesia, Malasia, Sudáfrica o Dubái.  

En cuanto a España, y a pesar de contar con una proporción de vías férreas electrificadas superior a la media europea (alrededor del 70%), siguen existiendo más de 5.000 kilómetros de vías ferroviarias sin electrificar, operadas por más de 250 unidades diésel. Electrificarlas costaría alrededor de 2.810 millones de euros, lo que explica que alrededor del 40% del suministro energético para el sector ferroviario español proceda del diésel.  

En el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia -la estrategia española para distribuir los fondos europeos Next Generation presentada en abril de 2021- el Gobierno incluyó la reconversión de trenes propulsados con diésel. Y la Hoja de Ruta del Hidrógeno aprobada por el ejecutivo plantea el objetivo de que en 2030 existan al menos dos líneas de trenes comerciales propulsados con este gas renovable.  

Partiendo de estas premisas, dos duplas de empresas trabajan en el desarrollo del primer tren de hidrógeno español. Se trata de Talgo y Repsol, por un lado, y de CAF e Iberdrola, por otro.  

PROYECTO TALGO / REPSOL

El pasado 31 de mayo, Talgo dio inicio a las pruebas dinámicas de su tren dual de hidrógeno renovable, denominado Vittal-One en las instalaciones de su fábrica de Las Matas, en Madrid, un hito clave en el proceso de aplicación del hidrógeno en el ferrocarril. Estos ensayos se han llevado a cabo en el tren laboratorio TPH2, con el objetivo de asegurar la correcta funcionalidad de los principales sistemas desarrollados en etapas previas y comprobar la tracción del tren con baterías y con hidrógeno. Previamente, el Centro Nacional de Hidrógeno testó los depósitos de hidrógeno, las pilas de combustible y las baterías**. En esta primera fase, Repsol proporcionará la infraestructura de generación de hidrógeno renovable necesaria para abastecer al tren, así como los medios logísticos precisos. Talgo aporta toda su experiencia en el diseño, fabricación y desarrollo de los nuevos trenes. En una segunda fase de pruebas dinámicas, Talgo y Repsol llevarán a cabo la validación de la tecnología en vía general, primero en las proximidades de Madrid y posteriormente en Extremadura.  

El prototipo TPH2 consiste en una locomotora multisistema modelo Talgo Travca, capaz de cambiar a varios anchos de vía y adaptarse a varios voltajes de electrificación. Integra cinco coches equipados con tecnología de hidrógeno de pila de combustible y baterías, junto a un coche laboratorio para el control y análisis de resultados.  

El diseño exterior es el que resultó ganador del Concurso Talgo de Diseño Exterior del Tren TPH2, creado por un grupo de estudiantes del Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos del Centro Universitario de Mérida, perteneciente a la Universidad de Extremadura.  

El tren dual de hidrógeno Vittal One es la apuesta de Talgo para la movilidad sostenible en el corto y medio radio, y se basa en la plataforma tecnológica Talgo Vittal de cercanías, media distancia y transporte de mercancías, a la que se suma la tracción mediante hidrógeno, que se producirá con fuentes de energía 100% renovables. El sistema se complementa con baterías que incrementan la potencia disponible en los arranques, aprovechando las frenadas del tren para recargarse, otra elemento más que contribuye a la sostenibilidad de este tipo de trenes.  

El Vittal One podrá circular a una velocidad máxima de 220 km/h en el modo eléctrico y de 160 km/h en el modo hidrógeno. La pila de hidrógeno consumirá apenas 0,25 kg/km, lo que dotará al tren una autonomía de 800 kilómetros sin electrificación.  

Para su abastecimiento, Talgo contará con el apoyo de Repsol que, para 2030, tiene como objetivo liderar la producción de hidrógeno renovable en la Península Ibérica y suministrarlo para varios usos relacionados tanto con la movilidad como con la industria. Repsol ya posee una planta dedicada al hidrógeno en Cartagena de cara a su empleo como materia prima para la industria. Y en 2020, la compañía ya anunció que desea dar prioridad al uso de este gas, con vocación de liderar el mercado en toda la península.  

PROYECTO CAF / IBERDROLA

En cuanto a la segunda propuesta española en este ámbito, Construcción y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF) e Iberdrola lideran iniciativas donde se remarcan importantes esfuerzos sobre estrategias de I+D. Su plan principal pasa por dotar a la red ferroviaria para el transporte de personas y cargas industriales de una mecánica apropiada para su uso con hidrógeno verde. El proyecto de este grupo englobaría desde el suministro del material rodante y la infraestructura de repostaje hasta las propias plantas de producción del hidrógeno verde. CAF anunció en abril el inicio de las primeras pruebas de un nuevo tren desarrollado en Zaragoza, en el marco del denominado proyecto FCH2RAIL. Este vehículo estará impulsado por hidrógeno verde suministrado directamente por su socio de iniciativa, Iberdrola. El experimento consiste en instalar una nueva mecánica -que se encuentra en una avanzada fase de desarrolloen un tren de cercanías de Renfe.  

Para el diseño y construcción de la nueva unidad ferroviaria, CAF trabaja en un consorcio integrado también por DLR (centro aeroespacial alemán), Toyota (que aporta módulos de pila de combustible), Renfe, Adif, CNH2, IP y Faiveley Stemmann Technik (fabricante de aire acondicionado). Iberdrola, como suministradora de hidrógeno, dará cobertura al proyecto a través de su nueva planta ubicada en la Zona Franca de Barcelona.  

CAF ha concluido ya con éxito en su planta de Zaragoza las pruebas estáticas del prototipo, y a finales de julio se iniciaron las pruebas dinámicas en vía del tren demostrador, donde se optimizará la hibridación de las pilas y las baterías en las líneas representativas del proyecto, que simularán el servicio comercial en un amplio rango de condiciones de demanda de potencia.  

El primer trayecto experimental entre la capital aragonesa y Canfranc está previsto para este otoño. A la unidad se le ha instalado un nuevo sistema de generación eléctrica a partir de la hibridación de la energía proveniente de pilas de hidrógeno y baterías, integrándose a su vez con el sistema de tracción ya existente en el vehículo.  

El proyecto FCH2Rail cuenta con un presupuesto de 14 millones de euros, 10 millones financiados por Clean Hydrogen Partnership, la agencia de la Comisión Europea dedicada a impulsar el desarrollo del hidrógeno y las pilas de combustible.