Uno de cada cinco trenes comprados en Europa en 2030 podría ser propulsado por hidrógeno

Europa busca opciones para reemplazar su flota de trenes a diesel en el contexto del cambio climático y por la necesidad de una descarbonización de todo su sistema de energía y transporte. Y el hidrógeno podría ser la respuesta también para el sector ferroviario, según el estudio Study on the Use of Fuel Cells and Hydrogen in the Rail Environment, realizado por Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), una asociación público-privada única que impulsa la investigación y el desarrollo tecnológico en celdas de combustible e hidrógeno de la UE, y Shift2Rail Joint Undertaking (S2R JU).

A pesar de la imagen de un sistema ferroviario ecológico en Europa en gran parte electrificado, la realidad es que el 20% del tráfico y alrededor del 40% de la red principal todavía se nutre de combustible diesel.

Los trenes de hidrógeno podrían ayudar a Europa a alcanzar sus objetivos de reducción de gases de efecto invernadero y calidad del aire en el transporte ferroviario ya que es una tecnología versátil de cero emisiones. Se espera que esta tecnología desempeñe un papel cada vez mayor en el sector ferroviario, especialmente en casos de máquinas de gran alcance y de alta potencia. Para 2030, uno de cada cinco vehículos de tren recién comprados en Europa podría ser propulsado por hidrógeno. Las últimas investigaciones señalan que esta tecnología complementará la electrificación en Europa, sobre todo en Alemania y Francia, y permitirá la transformación completa de la descarbonización en el ferrocarril con la flexibilidad que necesitan a los operadores de trenes.

La tecnología de pilas de combustible en el entorno ferroviario compite con las tecnologías existentes, como el diesel y la catenaria, pero también con las tecnologías emergentes, como las soluciones de baterías eléctricas. El estudio muestra que los trenes de hidrógeno (FCH) cumplen con las especificaciones del sistema ferroviario, así como con la tecnología diésel. La aplicación de FCH está más madura, es decir, tiene un potencial para ser competitiva en costes respecto a los trenes a diesel en el corto plazo, especialmente donde la energía para producir hidrógeno es barata, como, por ejemplo, en los países escandinavos.

Más aún. Económicamente, pueden superar la electrificación catenaria donde las frecuencias de servicio son bajas, al tiempo que proporcionan los beneficios ambientales de la electrificación. Debido a su largo alcance y rápido reabastecimiento de combustible, la tecnología FCH supera las limitaciones técnicas de las baterías.

Con esta competitividad y las condiciones actuales, pueden reemplazar potencialmente el 30% de los trenes diesel para 2030. Las unidades múltiples actuales en el mercado y las licitaciones abiertas sugieren que se pueden introducir nuevos modelos y más adelante, también podrían ser una oportunidad para exportar esta tecnología a países no europeos.

En toda Europa, se espera que la demanda de estos trenes se impulsará principalmente por los trayectos transfronterizos en Europa Central y del Norte que ya tienen licitaciones abiertas y planificadas para Unidades Múltiples.

Trenes de hidrógeno para el trayecto Zaragoza-Canfranc

Sobre la base del análisis en profundidad de tres estudios en Europa, entre ellos el trayecto en tren en España entre Zaragoza-Canfranc (los otros dos son Montréjeau-Luchon en Francia y Groningen & Friesland en Holanda), incluidos cuatro estudios de caso centrados en Unidades Múltiples, tres estudios de caso centrados en Shunters y tres estudios de caso centrados en Locomotoras, se pueden derivar las siguientes conclusiones principales para el uso de trenes de hidrógeno:

• Los trenes de pilas de combustible e hidrógeno tienen sentido económico sobre todo cuando se usan en rutas más largas no electrificadas de más de 100 km;
• Se pueden utilizar especialmente para las rutas de ‘última milla’, pero también para las rutas principales que tienen una utilización muy baja (hasta 10 trenes por día);
• Los bajos costes de la electricidad (por debajo de los 50 euros/MWh) y la alta utilización de la infraestructura (estación de repostaje de hidrógeno, electrolizador) favorecen el uso de esta tecnología;
• Los trenes FCH permiten el funcionamiento con tiempos de parada muy cortos de menos de 20 minutos (debido al rápido reabastecimiento de combustible) y también pueden soportar largas horas de funcionamiento de más de 18 horas sin reabastecimiento de combustible;
• Son una alternativa limpia económicamente viable a los trenes diésel actuales en muchos casos;
• En algunos casos, los trenes que funcionan con baterías pueden aparecer como una opción más rentable, pero vienen con restricciones operativas resultantes de sus configuraciones de baterías personalizadas altamente específicas para la ruta.

Pero, ¿cuáles son los obstáculos a los que se enfrenta? Esta tecnología debe adoptar un enfoque global para entender cómo funciona el sector  ferroviario europeo y participar simultáneamente en diferentes frentes para un despliegue acelerado. Debido a la alta dependencia de la eficiencia económica de las tecnologías de hidrógeno, la introducción de estos trenes está influenciada positivamente por los problemas que llevan a una reducción en los precios promedio de la energía.

Por lo tanto, el uso sistémico del hidrógeno como almacenamiento de energía para la generación renovable y la mayor utilización de la infraestructura H2, por ejemplo, a través del uso multimodal de la infraestructura, son particularmente interesantes.

Las barreras a las que se enfrenta esta nueva tecnología no son diferentes a ninguna otra tecnología novedosa en la casilla de salida del despliegue a gran escala en el campo del transporte público. La mayoría de las barreras coinciden con todas las tecnologías y solo tres de ellas se consideran de alta prioridad.