Un sistema de electrificación ferroviaria suministra energía eléctrica a los trenes y tranvías sin un motor primario a bordo o suministro local de combustible. Los ferrocarriles eléctricos utilizan locomotoras eléctricas (que transportan pasajeros o carga en vagones separados), unidades múltiples eléctricas ( vagones de pasajeros con sus propios motores) o ambas. La electricidad generalmente se genera en estaciones generadoras grandes y relativamente eficientes , se transmite a la red ferroviaria y se distribuye a los trenes. Algunos ferrocarriles eléctricos tienen sus propias estaciones generadoras y líneas de transmisión dedicadas., pero la mayoría compra energía de una empresa de servicios públicos . El ferrocarril generalmente proporciona sus propias líneas de distribución, interruptores y transformadores .
La energía se suministra a los trenes en movimiento con un conductor (casi) continuo que corre a lo largo de la vía y que generalmente toma una de dos formas: una línea aérea , suspendida de postes o torres a lo largo de la vía o de estructuras o techos de túneles, o un tercer riel montado en nivel de la vía y contactado por una " zapata de recogida " deslizante . Tanto los sistemas de cables aéreos como los de tercer riel generalmente usan los rieles como conductor de retorno, pero algunos sistemas usan un cuarto riel separado para este propósito.
En comparación con la alternativa principal, el motor diesel , los ferrocarriles eléctricos ofrecen una eficiencia energética sustancialmente mejor, menores emisiones y menores costos operativos. Las locomotoras eléctricas también suelen ser más silenciosas, más potentes y más receptivas y fiables que las diésel. No tienen emisiones locales, una ventaja importante en túneles y áreas urbanas. Algunos sistemas de tracción eléctrica proporcionan un frenado regenerativo que convierte la energía cinética del tren en electricidad y la devuelve al sistema de suministro para que la utilicen otros trenes o la red pública general. Mientras que las locomotoras diésel queman productos derivados del petróleo, la electricidad puede generarse a partir de diversas fuentes, incluida la energía renovable. [1]Históricamente, las preocupaciones sobre la independencia de los recursos han jugado un papel en la decisión de electrificar las líneas ferroviarias. La confederación suiza sin salida al mar, que carece casi por completo de depósitos de petróleo o carbón, pero tiene abundante energía hidroeléctrica , electrificó su red en parte como reacción a los problemas de suministro durante las dos guerras mundiales. [2] [3]
Las desventajas de la tracción eléctrica incluyen: altos costos de capital que pueden ser antieconómicos en rutas con poco tráfico, una relativa falta de flexibilidad (ya que los trenes eléctricos necesitan terceros rieles o cables aéreos) y una vulnerabilidad a las interrupciones de energía. [1] Las locomotoras electrodiésel y las unidades múltiples electrodiésel mitigan estos problemas en cierta medida, ya que son capaces de funcionar con energía diésel durante un apagón o en rutas no electrificadas.
Las diferentes regiones pueden usar diferentes voltajes y frecuencias de suministro, lo que complica el servicio y requiere una mayor complejidad de la potencia de la locomotora. Solía haber una preocupación histórica por el transporte ferroviario de doble pila con respecto a los espacios libres con líneas aéreas [1] pero ya no es universalmente cierto a partir de 2022 [actualizar], con Indian Railways [4] y China Railway [5] [6] [7 ] trenes eléctricos de carga de doble pila que operan regularmente bajo líneas aéreas.
La electrificación ferroviaria ha aumentado constantemente en las últimas décadas y, a partir de 2012, las vías electrificadas representan casi un tercio del total de vías a nivel mundial. [8]