Creo que un día el agua será un carburante, que el hidrógeno y el oxígeno que lo constituyen, utilizados solo o conjuntamente, proporcionarán una fuente inagotable de energía y de luz, con una intensidad que el carbón no puede. Dado que las reservas de carbón se agotarán, nos calentaremos gracias al agua. El agua será el carbón del futuro». (JulioVerne. 1874)
De esta forma concluía mi conferencia en los Cursos de Verano de la Universidad Complutense del 1992 en Almería. Sea hoy el inicio de este artículo sobre el uso y aplicación del hidrógeno en el sector Transportes, responsable de un 29% de las emisiones de gases invernadero a nivel mundial: 22,9 % en Europa y 50% en Canarias.
Han pasado casi seis años del Acuerdo de París (12-12-2015), en el que por primera vez en la historia los gobiernos de casi todo el mundo se comprometen a hacer un esfuerzo concertado y coordinado para descarbonizar la Tierra y frenarel cambio climático, comprometiéndose a tomar medidas para mantener el calentamiento global por debajo de 2ºC.
Tras el Acuerdo de París, la Unión Europea elaboró una serie de documentos entre los que se encuentran:
Pacto Verde Europeo (11-12-2019), que «trata de una nueva estrategia de crecimiento para la UE que tiene por objeto situar a Europa en la senda de la transformación hacia una sociedad climáticamente neutra, equitativa y pròspera con una economía moderna y competitiva que utilice de manera eficiente los recursos».
Una estrategia de la Unión Europea para la integración del sistema energético (8-5-2020) pretende, entre otras, «la integración del sistema energético, la planificación y el funcionamiento coordinados del sistema energético en su conjunto, incluyendo vectores energéticos, infraestructuras y sectores de consumo, en camino hacia una descarbonización efectiva, asequible y profunda de la economía europea».
Una estrategia del hidrógeno para una Europa climáticamente neutra (8-7-2020), documento en el que se expone que «el hidrogeno puede utilizarse como materia prima, combustible o vector energético y almacenamiento de energía, que tiene distintas aplicaciones en los sectores de la industria, el transporte, la electricidad y la construcción; no emite CO2 y se hace esencial para alcanzar la neutralidad en carbono de aquí a 2050». Dentro de sus aplicaciones industriales y movilidad, específicamente en el sector ferroviario, expone que «los trenes de pila de combustible de hidrógeno podrían desarrollarse para rutas comerciales de ferrocarril viables, cuya electricidad es difícil o no rentable. En la actualidad, el 46% de la red principal europea sigue siendo abastecida por tecnología diesel, mientras que algunas aplicaciones de trenes con pila de combustible de hidrógeno ya pueden ser competitivas con respecto al diesel.
De acuerdo con los documentos emanados a nivel mundial (Acuerdo de París) , así como a nivel europeo (Pacto Verde, estrategia hidrogeno....) podemos exponer las características del tren de Gran Canaria en base al «anteproyecto de de línea ferroviaria de Las Palmas de Gran Canaria y Maspalomas (año 2011). Línea de 57,25 kilómetros con 11 estaciones entre las terminales de Santa Catalina y Maspalomas. El tren es del tipo serie 120 de Renfe (Alvia) construido por el consorcio Caf-Alstom, con una capacidad de 240 plazas, alimentado por corriente continua de 3000 voltios y un consumo de 19 kilovatios/hora, suministrados mediante un parque eólico en Piletas con consumos asociados y una potencia de 29.9 megavatios y 2.552 horas equivalentes. El consumo anual del tren, con un funcionamiento de 350 días al año sería de 58.822 Megawatios/hora, lo que representa el 70.5 % de la producción del parque. Así se conseguirìa el objetivo de «neutralidad en carbono».
A día de hoy la electrificación de líneas ferroviarias es compleja y extremadamente onerosa. Tan solo la catenaria, las subestaciones y los elementos asociados, suman un coste que oscila entre 0.8 y 1.3 millones de euros por kilómetro, lo que no es precisamente una solución idónea para nuevas vías o para sustituir aquellas con tracción de máquinas diesel.
Hidrógeno y pilas de combustible es una de las alternativas viables en la actualidad. Entre otras, sus ventajas serían éstas:
Cero emisiones de gases invernadero, ya que la energía necesaria se suministra a través de una pila de combustible que genera energía al combinar el hidrógeno con el oxígeno.
Alta eficiencia energética en comparación con los motores de combustión interna.
Se pueden instalar en cualquier lugar y adaptarse a trenes y líneas existentes.
Alcance de hasta 1000 kilómetros a una velocidad de 140 ms/hora ente repostajes.
Repostaje rápido, de entre 18-20 minutos.
Larga vida de las pilas de combustible , lo que reduce los costes de mantenimiento y aumenta el ciclo de vida.
Bajos niveles de ruido.
La energía eléctrica de estos trenes es producida a través de una pila de combustible, equipo electroquímico en que la combinación de hidrógeno y oxígeno produce electricidad y agua. O sea, generación directa de la energía eléctrica a partir de la energía química de los componentes, evitando el paso de energía química a térmica, mecánica y eléctrica, que es característica de las unidades de conversión termodinámica. El exceso de energía, así como la producida en el frenado, se almacenan en baterías de ion Litio Tanto las pilas de combustible como los tanques de almacenamiento se ubican en el techo del tren.
En la actualidad una serie de empresas están desarrollando en mayor o menor escala prototipos de estos trenes, la mayoría en su etapa de demostración salvo en los casos de la empresa Alstom, que opera con normalidad desde septiembre de 2018. En la actualidad ya tiene cartera de pedidos de la citada Semens (Alemania), Stadler (Suiza), Talgo (España), Universidad de Birmminghan (Reino Unido), Canadian Pacific (Canadà), Indian Railway (India), Japan Railway (Japón), CareDatum Electric (China) y Hyundai Rotem (Corea del Sur).
En relación con los trenes que están circulando o que empezaran a comienzos del próximo año en base a la experiencia de dos trenes Coradia Ilint que circularon durante 550 días y recorrieron más de 200.000 kilómetros en La Baja Sajonia de Alemania, superando las diferentes certificaciones europeas sobre material ferroviario.
En la actualidad, Alstom tiene pedidos 14 trenes para LNVG de la Baja Sajonia, 28 trenes para RMV/FAHMA de Hesse, Austria, Suecia, Países Bajos y Polonia, a los que se unen 14 trenes solicitados por la SNCF de Francia y 6 pedidos por FNM de Milán, Italia.
El tren objeto de los pedidos citados es el Coralia Ilint, propulsado por dos pilas de combustible de 200 kilovatios cada una, de la Compañía Hydrogenics, en la actualidad Cumming, y modelo HYPMTM-ND30, con una unidad de almacenamiento compuesta por dos unidades Hexagon Purus de 94 kilos de hidrógeno cada una y con dos baterías de 111 kilowatios/hora de la compañía Akasol y modelo AKE-POC que almacena la energía y absorbe la del frenado.
Citemos finalmente las acciones y el costo de las instalaciones necesarias para ‘hidrogenar’ el tren de Gran Canaria. Este objetivo conlleva la sustitución de la unidad de tracción convencional por una de hidrógeno y, por otro lado, la producción y distribución de hidrógeno. En el primer caso, los últimos pedidos a la firma Alstom, que, entre otros, son 14 trenes para la compañía SNCF de Francia por un valor de 200 millones de euros; y 27 trenes para la compañía RMN/FAHMA de Hesse (Alemania) por un valor de 360 millones de euros. En cuanto a la producción del hidrógeno necesario para la circulación de estos trenes, es del orden de 2.000 kilos por día , para lo que es necesario un electrolizador de 5 megavatios de potencia con un costo de 4 millones de euros, cuya distribución se realiza en una estación de servicio compuesta de almacenamiento , compresor y un dispensador o surtidor de 7,2 kilogramos por minuto con un costo de 3,9 millones de euros. Estos datos relativos a la producción de hidrógeno y distribución, están referenciados en distintos documentos de la Comisión europea, Arena, DOE e IEA.
Concluyo con una frase de Robert Goddar, (1884-1945), ingeniero y precursor de la Ciencia Espacial: «El sueño de ayer es la esperanza de hoy y la realidad del mañana».
