Articulo de referencia

Tren híbrido

Un tren híbrido es una locomotora , vagón o tren que utiliza un sistema de almacenamiento de energía recargable a bordo (RESS, por sus siglas en inglés), ubicado entre la fuente...

Un tren híbrido es una locomotora , vagón o tren que utiliza un sistema de almacenamiento de energía recargable a bordo (RESS, por sus siglas en inglés), ubicado entre la fuente de energía (generalmente un motor diésel ) y el sistema de transmisión de tracción conectado a las ruedas. Dado que la mayoría de las locomotoras diésel son diésel-eléctricas, cuentan con todos los componentes de una transmisión híbrida en serie, excepto la batería de almacenamiento, lo que simplifica considerablemente su implementación.

La energía sobrante de la fuente de alimentación, o la energía derivada del frenado regenerativo , carga el sistema de almacenamiento. Durante la aceleración, la energía almacenada se dirige al sistema de transmisión, aumentando la disponible de la fuente de alimentación principal. En los diseños existentes, el sistema de almacenamiento puede consistir en baterías de tracción eléctrica o un volante de inercia . La fuente de energía es diésel , gas licuado de petróleo o hidrógeno (para pilas de combustible ) y la transmisión es mecánica directa , eléctrica o hidrostática .

Las locomotoras diésel-eléctricas pueden contar con la mayor parte de lo necesario para el frenado regenerativo, ya que probablemente ya utilizan el frenado dinámico . Este sistema emplea los motores de tracción como generadores para convertir gran parte de la energía cinética del tren en energía eléctrica, pero al no disponer de un sistema para almacenar la electricidad generada, esta se convierte simplemente en calor mediante grandes bancos de resistencias en el techo y se disipa a la atmósfera con la ayuda de ventiladores de refrigeración.

El uso de un sistema de almacenamiento permite que un tren no totalmente eléctrico utilice el frenado regenerativo (en lugar del meramente dinámico) e incluso apague la fuente de alimentación principal mientras está en ralentí o parado. La reducción del consumo de energía proporciona beneficios ambientales y ahorros económicos. [ 1 ] Una versión a menor escala de este concepto se encuentra en automóviles híbridos, como el Chevrolet Volt .

Desarrollo

El Patton Motor Car, fabricado por Patton Motor Company , era un sistema híbrido de gasolina y electricidad, aunque el término híbrido aún no se utilizaba. William H. Patton solicitó una patente el 25 de febrero de 1889; los dibujos de su solicitud de patente se asemejan a descripciones posteriores de su primer prototipo. [ 2 ] Patton construyó un tranvía que estuvo en servicio experimental en Pullman, Illinois, en 1891 y una pequeña locomotora Patton se vendió a una compañía de tranvías en Cedar Falls, Iowa, en 1897. Esta última utilizaba un motor de gasolina de 2 cilindros y 25  hp para accionar un generador de 220 voltios que servía para cargar la batería de plomo-ácido de 100 celdas y 200 amperios- hora en paralelo con los motores de tracción. El motor funcionaba a velocidad constante, con un generador de excitación en derivación que también servía como motor de arranque eléctrico. Se utilizó un controlador serie-paralelo convencional para los dos motores de tracción de 35 hp que impulsaban las ruedas de la locomotora. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 

El término tren de tracción mixta comenzó a utilizarse a principios del siglo XX. El sistema Pieper se aplicó a los automotores belgas ( tranvía Vicinal ) y franceses ( Compagnie des Chemins de Fer de Grande Banlieue ) ya en 1911. [ 6 ] [ 7 ]

El sistema Thomas, fabricado por Thomas Transmission Ltd. de Inglaterra, que es similar en diseño a la parte mecánica del Hybrid Synergy Drive , se utilizó en el Reino Unido y se probó en Nueva Zelanda en un automotor de la clase RM de NZR . [ 8 ]

Porcelana

En 2010, CRRC Ziyang (entonces CSR Ziyang) desarrolló CKD6E-5000, una pequeña locomotora de maniobras capaz de 1000  kW de potencia combinada basada en su diseño de maniobra existente. [ 9 ] Posteriormente recibió un contrato de China Railway para desarrollar una locomotora de maniobras híbrida de alta potencia; el esfuerzo produjo HXN6 en 2015, una locomotora de maniobras con una  potencia de tracción de 1860 kW que pudo reducir el consumo de combustible entre un 25 % y un 40 % y las horas activas del motor hasta en un 91 % en comparación con las locomotoras de maniobras diésel de función similar que ya estaban en servicio. [ 10 ] HXN6 recibió la certificación de tipo y la licencia de fabricación de la Administración Nacional de Ferrocarriles en 2020, un hito para las locomotoras híbridas chinas [ 11 ] .

En 2014, CRRC Changchun (entonces CNR Changchun) produjo los prototipos de la serie CJ5, unidades múltiples que pueden equiparse con una combinación de energía de catenaria, batería y/o diésel. [ 12 ] Solo se construyeron prototipos de catenaria-batería y catenaria-diésel , [ 12 ] y no se produjeron trenes adicionales desde entonces.

En 2018, [ 13 ] CRRC Dalian diseñó y fabricó FXN3B , una locomotora de maniobras "híbrida suave" [ 14 ] con una  potencia total del motor de 2500 kW. CRRC Dalian continuó el trabajo y produjo FXN3D en 2022, una locomotora de maniobras con un perfil visual y de potencia similar al de FXN3B, pero considerada una "híbrida completa"; el motor diésel es responsable de solo alrededor del 50 % de su potencia total del motor (en comparación con el 85 % de FXN3B). [ 14 ] CRRC Ziyang también participa en la producción en masa de FXN3B, [ 15 ] y el primer lote de FXN3B producidos en masa entró en servicio en 2024. [ 16 ]

Checoslovaquia

En 1986, el fabricante checoslovaco de locomotoras ČKD construyó un prototipo de locomotora híbrida de maniobras denominada DA 600. La locomotora estaba propulsada por un  motor diésel de 190 kW y cuatro motores eléctricos , con una potencia total máxima de 360  ​​kW alimentada por baterías. Las baterías se recargaban mientras el motor diésel estaba en funcionamiento, mediante frenado regenerativo o mediante energía eléctrica externa. [ 17 ]

Tras las pruebas en el circuito de pruebas ferroviario de Velim y algunos ajustes menores, la locomotora fue prestada al depósito de trenes de Olomouc y operó allí con éxito durante diez años. La economía socialista checoslovaca no logró iniciar la producción en masa, principalmente debido a la falta de capacidad adecuada para la fabricación de baterías. [ 18 ]

Japón

En mayo de 2003, JR East comenzó las pruebas con un automotor KiYa E991 "NE Train" ("New Energy Train") , para evaluar el rendimiento del sistema en regiones frías.

El diseño incluía dos pilas de combustible de 65 kilovatios y seis tanques de hidrógeno bajo el piso, con una batería de iones de litio en el techo. El tren de prueba era capaz de alcanzar los 100 kilómetros por hora (60  mph) con una autonomía de 50 a 100 kilómetros (31 a 62 millas) entre recargas de hidrógeno. Se estaba investigando el uso del frenado regenerativo para recargar las baterías del tren de prueba, con la intención de aumentar aún más la autonomía. JR había declarado que esperaba introducir el tren en el servicio local regular durante el verano de 2007. [ 19 ] La tecnología probada en este tren se incorporó a los automotores diésel/batería KiHa E200 que entraron en servicio en 2007. 

La primera locomotora de maniobras JR Freight Clase HD300 fue entregada por Toshiba el 30 de marzo de 2010. [ 20 ] La nueva locomotora utiliza baterías de iones de litio y está diseñada para reducir las emisiones de escape en al menos un 30% a un 40% y los niveles de ruido en al menos 10 dB en comparación con las locomotoras diésel Clase DE10  existentes . [ 21 ] [ 22 ]

Unidades múltiples

locomotoras

Rusia

Sinara Transport Machines está desarrollando la TEM9H, una versión híbrida de sus locomotoras diésel de maniobras de la serie TEM9 , en su planta de locomotoras de Lyudinovsky . Se trata de una locomotora de cuatro ejes y 1200 caballos de fuerza con baterías de iones de litio , supercondensadores y motores de corriente alterna . Está previsto que entre en producción a principios de 2013. [ 23 ]

Reino Unido

Durante dos años, funcionó un servicio dominical en la línea ferroviaria de Stourbridge Town , utilizando un sistema de almacenamiento de energía basado en un volante de inercia fabricado por Parry People Movers . En 2008, se encargaron dos automotores British Rail Clase 139 para ofrecer un servicio completo en la línea ferroviaria a partir de 2009.

Durante 2007, una locomotora Clase 43 modificada circuló por el Great Central Railway y posteriormente formó parte del Network Rail New Measurement Train (un tren de registro de vía a 200 kilómetros por hora). El sistema desarrollado por Hitachi utilizaba un sistema de propulsión diésel-eléctrica con asistencia de batería; se esperaba que demostrara una reducción de las emisiones de hasta un 50 % y una disminución de los costes de consumo de combustible del 20 %. [ 24 ] La locomotora modificada, denominada Hayabusa , estuvo acoplada de forma semipermanente a un vagón de pasajeros adaptado que contenía el banco de baterías durante el período de pruebas.

Desde 2015, Vivarail ha reconvertido algunos trenes D78 del antiguo metro de Londres para servicios rurales, denominándolos D-Train . Algunas de estas unidades reconvertidas de la Clase 230 emplean un sistema de propulsión híbrido diésel-eléctrico en serie.

En 2022, Chiltern puso en servicio comercial una locomotora Clase 168 cuya transmisión diésel-hidráulica había sido adaptada con un sistema de propulsión híbrido diésel. [ 25 ]

América del norte

Energía ferroviaria

Una locomotora de maniobras híbrida Green Goat

En 2004, Railpower Technologies , una empresa canadiense, comenzó a realizar pruebas piloto en Estados Unidos con las locomotoras de maniobras Green Goat . Estas pruebas dieron lugar a pedidos de Union Pacific y Canadian Pacific Railways, a partir de principios de 2005. Se espera que estos trenes híbridos diésel-eléctricos reduzcan las emisiones hasta en un 90 % y el consumo de combustible hasta en un 60 %, en comparación con las locomotoras diésel convencionales. Las locomotoras "Green Goat" estaban destinadas a ser utilizadas en patios de clasificación. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]

General Electric

General Electric (GE) exhibió su locomotora híbrida [ 29 ] en la estación Union Station de Los Ángeles el 24 de mayo de 2007. [ 30 ] La locomotora utilizaba frenado regenerativo y un banco de baterías de alta capacidad que GE estaba construyendo para lograr un ahorro de combustible y cumplir con estándares de emisiones más altos que las locomotoras diésel convencionales anteriores. Se esperaba que se uniera a la línea actual de locomotoras Evolution Series de GE [ 31 ] a partir de mayo de 2007. .

Savannah, Georgia

La ciudad de Savannah, Georgia, probó el funcionamiento de un tranvía Melbourne de la clase W en servicio como híbrido alimentado con biodiésel y con almacenamiento de baterías a bordo a finales de 2008. El servicio regular a lo largo de River Street Streetcar comenzó el 11 de febrero de 2009. [ 32 ] [ 33 ]

Grecia

La construcción de los trenes híbridos de Hitachi comenzó en julio de 2019. Estarán disponibles en toda Grecia a partir de 2022.

Francia

Entre 2021 y 2022, las regiones francesas de Centre-Val de Loire , Occitanie , Nouvelle Aquitaine y Grand Est , en colaboración con SNCF y Alstom , comenzarán las pruebas con un automotor híbrido Regiolis (diésel/batería), antes de iniciar el servicio regular en 2023. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]

Brasil

Progress Rail entregó dos locomotoras híbridas EMD GT38H a Brasil alrededor de octubre de 2023, convirtiéndose así en las dos primeras en el servicio de carga comercial brasileño. [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]

Véase también

Referencias

  1. "Revisión técnica N.º 04(E)" (PDF) . Consultado el 30 de junio de 2012 .
  2. WH Patton, Motor para tranvías, patente estadounidense 409,116 , otorgada el 13 de agosto de 1889.
  3. El motor Patton, The Street Railway Journal , vol. VII, n.º 10 (octubre de 1891); páginas 513-514. Incluye foto.
  4. El automóvil Patton, The Railway World , vol. VII, (7 de abril de 1898); páginas 114-115. Incluye foto y dibujo.
  5. El automóvil Patton, English Mechanic and World of Science , n.º 1713 (21 de enero de 1898); página 524.
  6. (en francés) La Nature, 1921
  7. ^ (en francés) Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale, 1924
  8. "EL MUNDO DEL AUTOMOVILISMO" . The Straits Times . 28 de julio de 1915. pág. 15. Consultado el 10 de junio de 2020 . 
  9. Meng, Yufa; Peng, Changfu; Wang, Xuanmin; Liu, Shunguo; Ren, Cong (2011). "CKD6E5000型混合动力交流传动内燃调车机车的研制" [ Desarrollo de la locomotora de maniobras de combustión interna híbrida, transmisión de CA y CKD6E5000 ] . Locomotora y vagón de ferrocarril (en chino (China)). 31 (4): 1– 4. doi : 10.3969/j.issn.1008-7842.2011.04.001 .
  10. Él, Guofu; Meng, Yufa; Vosotros, Dingkang; Liu, Shunguo; Guo, Li (2017). "2000~2500kW 混合动力机车开发" [ Desarrollo de una locomotora diésel híbrida de 2000~2500 kW ] (PDF) . Accionamiento eléctrico para locomotoras (en chino (China)) (6): 23– 27. doi : 10.13890/j.issn.1000-128x.2017.06.005 .
  11. "HXN6内燃机车获"准生证" 我国铁路新添世界领先技术节能环保型内燃机车" [ Las locomotoras de combustión interna HXN6 reciben la aprobación regulatoria... ] (Comunicado de prensa) (en chino (China)). CRRC . 2020-08-11. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2026 . Consultado el 30 de marzo de 2026 .
  12. ^ Duan , Xu (27 de abril de 2016). "我国首列混合动力动车组进入整车试验阶段" [ La primera unidad múltiple híbrida de China entra en pruebas ] . China Daily (en chino (China)). Agencia de Noticias Xinhua . Archivado desde el original el 1 de octubre de 2017.
  13. ^ "-40℃低温,试验成功!" [ -40℃ mínimos, ¡prueba exitosa! ] .大连发布(en chino (China)). Gobierno Popular Municipal de Dalian. 11 de enero de 2020. Archivado desde el original el 1 de abril de 2026 . Consultado el 1 de abril de 2026 - vía Wechat . FXN3B... 2018年6月下线,目前已顺利完成全部型式试验,正在进行运用考核工作.
  14. ^ Wen , Jibin; Zhao, pandilla; Liu, Zhanyu; Du, Fei; Lyu, hormigueo; Sun, Zhiwei (mayo de 2022). "3000马力混合动力 (重混)调车机车电气系统设计" [ Diseño del sistema eléctrico para locomotora de maniobras (híbrida completa) de 3000 CV ] (PDF) . Accionamiento eléctrico para locomotoras (en chino (China)) (3): 116– 124. doi : 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.03.015 .
  15. "Los productos de locomotoras CRRC Ziyang se integran a la familia de la 'Rejuvenecimiento de Fuxing China'" . CRRC Ziyang Co., ltd. (Comunicado de prensa). 3 de junio de 2024. Archivado del original el 1 de abril de 2026. Consultado el 1 de abril de 2026 .
  16. ^ "大连造节能环保复兴号在京投入使用" [ La locomotora Fuxing, respetuosa con el medio ambiente y ahorradora de energía fabricada en Dalian, entra en servicio en Beijing ] (en chino (China)). Diario de Liaoning . 17 de abril de 2024. Archivado desde el original el 1 de abril de 2026 . Consultado el 1 de abril de 2026 , a través del Gobierno Popular Provincial de Liaoning .
  17. "rada 718 / series 718" . Prototypy.cz . Consultado el 30 de junio de 2012 .
  18. "V Japonsku se bude jezdit hybridním vlakem - ŽelPage [ www.zelpage.cz ] " . Zelpage.cz . Consultado el 30 de junio de 2012 .
  19. "JR prueba un tren híbrido de pila de combustible" . Pink Tentacle. 19 de octubre de 2006. Consultado el 30 de junio de 2012 .
  20. "甲種鉄道車両輸送計画表" [ Nuevo calendario de entrega de material rodante ] . Revista Tetsudō Daiya Jōhō . vol. 39, núm. 312. Japón: Kōtsū Shimbun. Abril de 2010. p. 124.   
  21. ^ Comunicado de prensa de JR Freight: "新型入換専用機関車(試作)の形式名とデザインについて" (Nombre de clase y diseño del nuevo prototipo de locomotora de maniobras) (10 de febrero de 2010) Archivado 15 de febrero de 2010 en Wayback Machine . Consultado el 10 de febrero de 2010. (en japonés)
  22. 国内初のHV機関車 JR貨物が試作車を報道陣に公開[ JR Freight presenta a los medios el prototipo de la primera locomotora híbrida de Japón ] . Sankei Shimbun (en japonés). Japón. 25 de marzo de 2010. Archivado del original el 29 de marzo de 2010. Consultado el 30 de marzo de 2010 .
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  24. Milner, Mark (16 de octubre de 2006). "El próximo tren será ecológico" . The Guardian . Londres . Consultado el 4 de mayo de 2010 .
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  27. Canadian Pacific Railway adquirirá sus primeras locomotoras híbridas. Archivado el 15 de enero de 2007 en Wayback Machine .
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  29. GE Ecomagination Archivado el 25 de agosto de 2007 en Wayback Machine
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