Más velocidad, menos consumo

Comparación del consumo de energía en los tramos de Lleida a Roda y de Córdoba a Antequera

Tradicionalmente se ha presupuesto que la alta velocidad supone un aumento notable del consumo de energía con respecto al tren convencional. Sin embargo, en este artículo se muestra que en los tramos de Lleida a Roda de Bará y de Córdoba a Antequera, los trenes Alvia y Talgo 200 consiguen reducciones del consumo de energía en pantógrafo del 16 por ciento y del 8 por ciento al pasar de circular por la línea convencional a hacerlo por la de alta velocidad, lo que es compatible con aumento de la velocidad media del 64 y del 78 por ciento respectivamente. La entrada en servicio de estos dos nuevos tramos de alta velocidad, por los circulan los mismos trenes que anteriormente lo hacían por línea convencional, ofrece una oportunidad de comparar los consumos debidos a la infraestructura, velocidad y el tipo de servicio sin que se desvirtúe por diferencias en material móvil, ya que éste es el mismo en los dos casos que se comparan.

(24/09/2007) Más

En los últimos años se han realizado en España estudios que demuestran que el incremento de velocidad en el ferrocarril en líneas nuevas no implica un aumento desproporcionado del consumo energético. Así, por ejemplo, García Álvarez en “El tren de alta velocidad no es un depredador de energía” (Dyna, 2005) muestra que el consumo energético del tren de alta velocidad no es muy diferente al del tren convencional mejorado, incluso puede ser menor. Por su parte, Ignacio Pérez Arriaga, en el reciente trabajo “La gestión de la demanda de energía en los sectores de la edificación y del transporte” (2007) recomienda como una de las medidas necesarias para mejorar la eficiencia energética y promover el ahorro de energía en el sector del transporte “el apoyo a los corredores ferroviarios de alta velocidad”.

El caso en dos nuevas líneas

En diciembre de 2006 entraron en servicio dos nuevos tramos de alta velocidad: en la línea de Madrid-Barcelona-Figueres, el tramo comprendido entre la Bifurcación del Cambiador de Puigvert y los cambiadores de Roda de Bará (81,4 km); y en la línea de Córdoba a Málaga comenzó a explotarse el tramo desde la Bifurcación Almodóvar hasta los cambiadores Antequera-Santa Ana (96,8 km de longitud).
En el caso de Lleida a Roda, el Alvia (S/120) circulaba hasta el 17 de diciembre de 2006 desde Puigverd de Lleida hasta Plana de Picamoixons por la línea convencional de Lleida a Reus y Tarragona, y hasta Roda de Bará- Bonastre por la línea de Plana a Roda, en ambos casos a la velocidad máxima de 160 km/h. Desde la puesta en servicio del nuevo tramo (18/12/2006), lo hace a la velocidad máxima de 200 km/h por la línea de alta velocidad desde la bifurcación del Cambiador de Puigverd hasta la bifurcación de los Cambiadores de Roda de Bará y llega a éstos por un corto ramal (83,239 km en total).
En la línea de Málaga, hasta el 16 de diciembre de 2006 los trenes “Talgo 200” circulaban desde Córdoba hasta cambiador de Córdoba por el un ramal de la línea de AV y desde aquí por la línea convencional de Córdoba a Málaga, hasta el km 120,8 de la línea de Córdoba a Málaga (que se encuentra a la altura de los cambiadores de la nueva estación de Antequera-Santa Ana) con un recorrido por línea convencional de 119,41 km y a velocidades máximas de 160 km/h. Desde el día 17 de diciembre, circulan a 200 km/h desde Córdoba hasta los Cambiadores de Antequera por la nueva LAV de Córdoba a Málaga (111,6 km).
El servicio de Madrid a Barcelona lo atienden, desde junio de 2006, los trenes Alvia (serie 120); y el de Madrid a Málaga desde enero de 1993 los “Talgo 200” (formados por remolques Talgo serie 6 traccionados por una locomotora serie 252 en vías de ancho estándar y por 269 en ancho ibérico. Ambos trenes pueden cambiar de ancho de vía sin interrumpir la marcha gracias a los bogies “Brava” y al sistema Talgo de “rodadura desplazable” respectivamente. El cálculo de los consumos, en todos los casos, se ha realizado con un simulador de consumos desarrollado por los autores siguiendo la metodología presentada en el III Congreso de Innovación Ferroviaria (Tenerife, mayo de 2007, “Normalización de los consumos energéticos de los trenes de viajeros”).

Consumo Lleida a Roda

La nueva línea de alta velocidad supone una reducción de la distancia recorrida entre Lleida y Roda de Bará con respecto a la línea convencional de un 3 por ciento y permite elevar la velocidad máxima de 160 a 200 km/h, la velocidad media aumenta un 64 por ciento, reduciéndose el tiempo de viaje en 20 minutos. El consumo de energía importada en pantógrafo (esto es, la energía empleada para el movimiento del tren y la alimentación de los servicios auxiliares, incluyendo las pérdidas que se producen dentro del vehículo), disminuye un 16 por ciento, pese al aumento de la velocidad. Si se analiza el desglose del consumo de energía eléctrica medido en el pantógrafo, se puede apreciar que diferencia neta obedece a comportamientos desiguales en diversos sumandos.
Así, disminuye la energía necesaria para vencer la resistencia adicional al avance en curvas (-93 por ciento), puesto que la longitud en curva es menor y el radio mayor en el trayecto de alta velocidad; también disminuye (y es la partida de reducción más importante) la energía cinética disipada en las reducciones de velocidad (-79 por ciento) debido a que en la línea de alta velocidad, por su trazado, la velocidad es más homogénea; e igualmente se reduce la energía consumida por los equipos auxiliares, tanto comerciales como técnicos (-16 por ciento) puesto que el tiempo de viaje disminuye y el consumo de dichos equipos es aproximadamente proporcional al tiempo en que están en funcionamiento.
Por lo que se refiere a las partidas de consumo que aumentan, pueden citarse la energía empleada para vencer la resistencia a la entrada de aire como consecuencia de la mayor velocidad (+64 por ciento); la energía empleada para vencer la resistencia aerodinámica en cielo abierto (+171 por ciento), puesto que es proporcional al cuadrado de la velocidad; y también aumenta la energía potencial disipada en el freno en pendientes (+34 por ciento) puesto que las pendientes de la línea de alta velocidad Madrid-Barcelona son superiores a las de la línea convencional, lo que obliga al tren a frenar con más frecuencia para no rebasar la velocidad máxima.

Consumo de Córdoba a Antequera

Entre Córdoba y Antequera, la nueva línea de alta velocidad supone una reducción de la distancia recorrida de 7,5 km (-6 por ciento). La velocidad máxima se eleva de 160 a 200 km/h (+25 por ciento) y la velocidad media aumenta un 78 por ciento, reduciéndose el tiempo de viaje en casi 32 minutos. Pese a ello, el consumo de energía importada en pantógrafo disminuye un 8 por ciento.
Las diferencias más notables al comparar el consumo de energía importada en pantógrafo para los dos recorridos son: Disminución de la energía necesaria para vencer la resistencia adicional al avance en curvas (-88%); de la energía cinética disipada en las reducciones de velocidad (-61%); y de la energía consumida por los equipos auxiliares, tanto comerciales como técnicos (-20%). Aumento de la energía para vencer la resistencia a la entrada del aire (+78%) y para vencer la resistencia aerodinámica (+218%).

Consumo en barras de la central generadora

Hasta aquí se ha analizado el consumo de electricidad en el pantógrafo, pero es relevante también conocer el consumo de energía medido “en barras de la central”; es decir, el consumo de energía medido a la salida de la central generadora de electricidad. Las diferencias entre ambos consumos obedecen a dos causas: por una parte, en el transporte y la transformación de la tensión desde la central generadora al pantógrafo se producen pérdidas (lo que hace que el consumo en barras de la central sea mayor que en el pantógrafo); pero además el tren puede devolver energía de frenado a la red, lo que reduce la necesidad de producción de la central.
En el caso de la ruta de Lleida a Roda se observa una reducción del consumo en la central del -40%, mayor que la que se mide en el pantógrafo (-16%); algo similar ocurre el caso de la ruta de Córdoba: el consumo en barras de la central disminuye un 27%, mientras que en pantógrafo la reducción es del 8% . Las diferencias se deben a que al estar las líneas de alta velocidad electrificadas a mayor tensión (25 kV frente a 3 kV) las pérdidas son menores y además a que el aprovechamiento del freno regenerativo es mayor en líneas de alta velocidad que en líneas convencionales.