En España estamos acostumbrados, salvo excepciones contadas que ya tienen fecha de caducidad, a ver toda la red de ferrocarriles electrificada. Eso hace que el tren sea un medio de transporte que contamine mucho menos que el coche, aunque no podemos hablar de lo mismo en todas partes. Reino Unido, Alemania, Francia... muchos de los trenes que circulan en esos países se impulsan con motores diésel.
De ahí que MTU, un fabricante alemán, haya llevado la idea de los motores híbridos presentes en los coches a los motores para trenes. Su propuesta, que pudimos ver en el pasado evento Bosch Connected World 2019, va más allá de simplemente añadir un motor eléctrico al lado del diésel.
El nombre del ingenio se llama MTU Hybrid PowerPack, e incorpora un conjunto de sensores y procesadores que pueden optimizar el consumo de energía de un tren dependiendo de varios factores. No se trata ya sólo de utilizar el motor híbrido para emitir menos gases contaminantes: se trata de utilizar todos los datos que recojan esos sensores y mezclarlos con las condiciones de un trayecto para que la emisión sea la mínima posible. Puro Internet of Things llevado a las locomotoras.
Este es el aspecto del motor completo, con las baterías conectadas. Éstas pueden estar colocadas justo detrás de la parte central del motor, o bien en el techo del tren.
La parte central del motor (excluyendo las baterías) caben en un espacio de 3,9 x 2,1 x 0,85 metros, aunque dependiendo del modelo puede ser más grande y ocupar 5 x 2,8 x 9,5 metros. Pesa de 4,5 a 6,5 toneladas, y la potencia que da la parte eléctrica es de 150 kW con un pico máximo de 270 kW con varias baterías de 30,6 kWh cada una y 370 Kg de peso.
Un motor para ahorrar ruido, contaminación y combustible
Pongamos por ejemplo el factor de la localización. Las ciudades son núcleos de polución, así que el tren puede recurrir a utilizar sólo el motor híbrido cuando entre y salga de las grandes estaciones y así no empeorar la ya de por sí mala calidad del aire. Eso genera otra ventaja: los trenes dejan de hacer ruido en esas grandes ciudades. Usando sólo el motor eléctrico, el ruido de un tren híbrido puede recudirse en 21db. Interesante también para cuando el tren tenga que circular de noche en esas grandes ciudades, cerca de zonas residenciales.
La orografía del terreno también puede ser aprovechada. Cuando un tren diésel tiene que subir una cuesta, su motor se esfuerza y contamina más. Así que basándose en la localización y los datos precargados de una ruta, el tren híbrido puede pasar a utilizar sólo el motor eléctrico en la cuesta para así evitar esa emisión de gases extra durante la subida. Y en las bajadas el tren puede usar un freno regenerativo, cargando así sus baterías y ahorrando hasta un 25% del combustible usado en el motor diésel.
En situaciones en las que el tren tiene que recuperar terreno debido a un retraso, el motor híbrido también puede acelerar más combinando la potencia de los dos motores y así ganar algo de tiempo. A nivel teórico, utilizando esta aceleración combinada se pueden ganar 5 minutos en un recorrido de 72 kilómetros.
Además, los trenes con motores híbridos pueden instalarse tanto en vías electrificadas como sin electrificar (o una combinación de las dos), ya que pueden depender o bien del motor eléctrico o bien del diésel dependiendo de lo que haya disponible. Si por ejemplo se circula por una vía no electrificada y las baterías se agotan, el tren siempre puede pasar a depender enteramente del motor diésel.
El Internet de las Cosas se mete en las locomotoras
Una de las unidades de procesamiento de datos que MTU instala en las vías.
Hasta ahora sólo hemos hablado de ventajas del MTU Hybrid que llegan gracias al uso inteligente de datos como los recorridos, los horarios, la hora del día, la ubicación en la ruta o la llegada/salida de estaciones. Pero los sensores y procesadores del motor abren la puerta a más optimizaciones.
Esos sensores están directamente conectados al motor, y miden constantemente parámetros como la temperatura del aceite, el par motor o el estado de las baterías. Además, otros sensores y unidades de procesamiento anclados a las vías (y con certificación IP67 para aguantar las inclemencias del tiempo) también recogen datos como la vibración de los raíles a medida que pasan los trenes.
El resultado: un sistema con el que se puede predecir cuándo una batería, un motor o una vía puede necesitar tareas de mantenimiento. Si una compañía sabe por anticipado cuándo hay más probabilidades de que sus trenes necesiten ser retirados de las vías para pasar al taller y necesitar una reparación concreta, se optimizan todos los recursos y se consigue que el personal esté más preparado ante eventualidades. Y eso significa también en motores que duran más de lo esperado y en un ahorro de dinero.
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