Un tren híbrido es una locomotora , vagón o tren que utiliza un sistema de almacenamiento de energía recargable a bordo (RESS), colocado entre la fuente de energía (a menudo un motor primario de motor diesel ) y el sistema de transmisión de tracción conectado a las ruedas. Dado que la mayoría de las locomotoras diesel son diesel-eléctricas, tienen todos los componentes de una transmisión híbrida en serie, excepto la batería de almacenamiento, lo que hace que esta sea una perspectiva relativamente simple.
La energía excedente de la fuente de energía, 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 energía principal. En los diseños existentes, el sistema de almacenamiento puede ser baterías de tracción eléctrica o un volante . La fuente de energía es diesel , gas licuado de petróleo o hidrógeno (para pilas de combustible ) y la transmisión es mecánica directa , eléctrica o hidrostática . [ cita requerida ]
Las locomotoras eléctricas diésel pueden tener la mayor parte de lo que necesitan para el frenado regenerativo, ya que es posible que ya utilicen el frenado dinámico . Este utiliza los motores de tracción como generadores para absorber gran parte de la energía del tren, pero sin una forma de almacenar la electricidad generada, simplemente se vierte a la atmósfera en forma de calor con grandes bancos de resistencias en la azotea y ventiladores de refrigeración.
El uso de un sistema de almacenamiento significa que un tren no completamente eléctrico puede usar frenado regenerativo (en lugar de simplemente dinámico) e incluso apagar la fuente de energía principal mientras está parado o en ralentí. La reducción del consumo de energía proporciona beneficios medioambientales y ahorros económicos. [1] Una versión a menor escala del concepto se encuentra en los automóviles híbridos, como el Chevrolet Volt .
Desarrollo
El Patton Motor Car, fabricado por Patton Motor Company , era un sistema híbrido de gas y electricidad, aunque el término híbrido aún no estaba en uso. 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 coche de tranvía que estaba en servicio experimental en Pullman, Illinois en 1891 y una pequeña Patton locomotora fue vendido a un calle ferrocarril compañía en Cedar Falls, Iowa en 1897. Este último se utiliza un 2 cilindros, la gasolina 25 hp motor para accionar un generador de 220 voltios que servía para cargar la batería de plomo-ácido de 100 celdas de 200 amperios hora en paralelo con los motores de tracción. El motor funcionaba a velocidad constante, con un generador de bobinado en derivación que también servía como motor de arranque eléctrico. Se utilizó un controlador convencional en serie-paralelo para los dos motores de tracción de 35 hp que accionaban las ruedas de la locomotora. [3] [4] [5]
El término tren motriz mixto se empezó a utilizar a principios del siglo XX. El sistema Pieper se aplicó a los vagones belgas ( tranvía de 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 tiene un diseño similar a la parte mecánica del Hybrid Synergy Drive , se utilizó en el Reino Unido y se probó en Nueva Zelanda en un vagón de la clase NZR RM . [8]
Checoslovaquia
En 1986, el fabricante de locomotoras checoslovacas ČKD construyó un prototipo de locomotora de maniobras híbrida denominada DA 600. La locomotora tenía 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 con el motor diesel en marcha, mediante frenado regenerativo o con energía eléctrica externa. [9]
Después de las pruebas en el circuito de pruebas del ferrocarril Velim y algunos ajustes menores, la locomotora se prestó al depósito de trenes de Olomouc y se operó con éxito allí durante diez años. La economía socialista checoslovaca no pudo iniciar la producción en masa, principalmente debido a la falta de capacidades adecuadas de fabricación de baterías. [10]
Japón
En mayo de 2003, JR East comenzó a realizar pruebas con un vagón de ferrocarril KiYa E991 "NE Train" ("New Energy Train") , probando el rendimiento del sistema en regiones frías.
El diseño tenía dos celdas de combustible de 65 kilovatios y seis tanques de hidrógeno debajo del piso, con una batería de iones de litio en el techo. El tren de prueba tenía una capacidad de 100 kilómetros por hora (60 mph) con un rango de 50 a 100 kilómetros (30 a 60 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 el alcance. JR había declarado que esperaba introducir el tren en el servicio local programado durante el verano de 2007. [11] La tecnología probada en este tren se incorporó a los vagones de batería / diésel KiHa E200 que entraron en servicio en 2007.
La primera locomotora de maniobras JR Freight Class HD300 fue entregada por Toshiba el 30 de marzo de 2010. [12] La nueva locomotora utiliza baterías de iones de litio y está diseñada para reducir las emisiones de escape en al menos 30% a 40% y los niveles de ruido en al menos 10 dB en comparación con las locomotoras diésel Clase DE10 existentes . [13] [14]
Varias unidades
- NE Train , autovía experimental
- KiHa E200 , unidades de un solo automóvil introducidas en 2007
- Serie HB-E210 , introducida en 2015
- Serie HB-E300 , introducida en 2010
- Serie YC1 , introducida en 2018
Locomotoras
- JR Freight Class HD300 , entregado en 2010, entrando en servicio desde 2012
El "tren NE" experimental
Locomotora híbrida Clase HD300
Un par de vagones diésel híbridos KiHa E200
Una DMU híbrida de la serie HB-E210
Una DMU híbrida de la serie HB-E300
Rusia
Sinara transport machines está desarrollando TEM9H, una versión híbrida de sus locomotoras de maniobra diésel de la serie TEM9 , en su planta de locomotoras Lyudinovsky . Se trata de una locomotora de 1.200 caballos de fuerza, cuatro ejes, con baterías de iones de litio , supercondensadores y motores de CA. Está previsto que entre en producción a principios de 2013. [15]
Reino Unido
Un servicio dominical operó en el ramal de Stourbridge Town durante un período de dos años, utilizando un sistema de almacenamiento de energía basado en volante construido por Parry People Movers . En 2008, se ordenó a un par de vagones de British Rail Class 139 para proporcionar un servicio completo en el ramal a partir de 2009.
Durante 2007, un automóvil motorizado Clase 43 modificado corrió en el Gran Ferrocarril Central y luego como parte del Nuevo Tren de Medición de Network Rail (un tren de registro de vías de 200 kilómetros por hora). El sistema desarrollado por Hitachi utilizó un sistema de propulsión diesel-eléctrico asistido por batería; con la esperanza de que demuestre una reducción de las emisiones de hasta un 50 por ciento y una reducción de los costos de consumo de combustible del 20 por ciento. [16] La locomotora modificada, llamada Hayabusa , se adjuntó de forma semipermanente a un vagón de pasajeros reconvertido que contenía el banco de baterías durante el período de prueba.
Desde 2015, Vivarail ha convertido algunas antiguas existencias D78 del metro de Londres para servicios rurales, y las ha calificado como D-Train . Algunas de estas unidades Clase 230 convertidas emplean propulsión en serie híbrida diesel-eléctrica.
América del norte
Railpower
En 2004, Railpower Technologies , una empresa canadiense, comenzó a ejecutar pilotos en los Estados Unidos con las locomotoras de maniobras Green Goat . Las pruebas dieron lugar a pedidos de Union Pacific y Canadian Pacific Railways, que comenzaron a principios de 2005. Se espera que estos trenes híbridos diésel-eléctricos reduzcan las emisiones hasta en un 90 por ciento y reduzcan el consumo de combustible hasta en un sesenta por ciento, en comparación con los convencionales. locomotoras de motor diesel. Las locomotoras "Green Goat" estaban destinadas a ser utilizadas en estaciones de clasificación. [17] [18] [19]
Energia General
General Electric (GE) exhibió su locomotora híbrida [20] en Los Ángeles Union Station el 24 de mayo de 2007. [21] La locomotora utilizó frenado regenerativo y un banco de baterías de alta capacidad que GE estaba construyendo para lograr su ahorro de combustible. y lograr estándares de emisiones más altos que las locomotoras diésel ordinarias anteriores. Se esperaba que se uniera a la línea actual de locomotoras Evolution Series de GE [22] a partir de mayo de 2007.[actualizar].
Savannah, Georgia
La ciudad de Savannah, Georgia probó el funcionamiento de un tranvía de Melbourne clase W en servicio como un híbrido alimentado con biodiesel con almacenamiento de batería a bordo a finales de 2008. El servicio regular a lo largo del tranvía de River Street comenzó el 11 de febrero de 2009. [23] [24 ]
Grecia
Los trenes Hitachi Hybrid comenzaron a construirse 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 asociación con SNCF y Alstom , comenzarán las pruebas con un vagón híbrido Regiolis (Diesel / Battery), antes de comenzar el servicio regular en 2023. . [25] [26] [27] [28]
Ver también
- Locomotora híbrida de vapor diesel ( locomotora combinada de vapor y diesel)
- Locomotora electro-diésel o locomotora de modo dual (alimentada por suministro eléctrico externo o motor diésel a bordo)
- Vehículo híbrido
- Tren motriz de vehículos híbridos
- Lista de vehículos híbridos
- Tecnologías Railpower
- Energía renovable
- Tranvía moderno Brookville Liberty
Referencias
- ^ "Revisión Técnica NO.04 (E" (PDF) . Recuperado 2012-06-30 .
- ^ WH Patton, Motor para coches de calle, patente estadounidense 409,116 , concedida el 13 de agosto de 1889.
- ^ El motor de Patton, The Street Railway Journal , vol. VII, No. 10 (octubre de 1891); páginas 513-514. Incluye foto.
- ^ El automóvil de Patton, El mundo ferroviario , vol. VII, (7 de abril de 1898); páginas 114-115. Incluye foto y dibujo.
- ^ El automóvil de Patton, mecánico inglés y mundo de la ciencia , no. 1713 (21 de enero de 1898); página 524.
- ↑ (en francés) La Nature, 1921
- ↑ (en francés) Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale, 1924
- ^ "EL MUNDO DEL MOTOR" . Los tiempos del estrecho . 1915-07-28. pag. 15 . Consultado el 10 de junio de 2020 .
- ^ "rada 718 / serie 718" . Prototypy.cz . Consultado el 30 de junio de 2012 .
- ^ "V Japonsku se bude jezdit hybridním vlakem - ŽelPage [www.zelpage.cz]" . Zelpage.cz . Consultado el 30 de junio de 2012 .
- ^ "JR prueba tren híbrido de pila de combustible" . Tentáculo rosa. 2006-10-19 . Consultado el 30 de junio de 2012 .
- ^ "甲 種 鉄 道 車 両 輸送 計画 表" [Nuevo calendario de entrega de material rodante]. Revista Tetsudō Daiya Jōhō . Vol. 39 no. 312. Japón: Kōtsū Shimbun. Abril de 2010. p. 124.
- ^ Comunicado de prensa JR Carga: "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 la clase y el diseño de la nueva derivación prototipo de locomotora) (10 de febrero de 2010) Archivado 2010-02-15 en la Wayback Machine . Consultado el 10 de febrero de 2010. (en japonés)
- ^ 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]. El Sankei Shimbun (en japonés). Japón. 25 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 29 de marzo de 2010 . Consultado el 30 de marzo de 2010 .
- ^ "El primer prototipo de locomotora híbrida de Rusia estará listo antes de 2012" . Railwayobserver.com. 2011-10-28. Archivado desde el original el 18 de enero de 2016 . Consultado el 30 de junio de 2012 .
- ^ Milner, Mark (16 de octubre de 2006). "El próximo tren será ecológico" . The Guardian . Londres . Consultado el 4 de mayo de 2010 .
- ^ https://www.wired.com/news/planet/0,2782,66998,00.htm . Falta o está vacío
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( ayuda ) [ enlace muerto ] - ^ Canadian Pacific Railway para adquirir las primeras locomotoras híbridas Archivado el 15 de enero de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ ARRIBA: Union Pacific basa la primera locomotora híbrida en California
- ^ GE Ecomagination Archivado el 25 de agosto de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ Reino Unido, DVV Media. "GE presenta locomotora híbrida" . Gaceta ferroviaria . Consultado el 22 de marzo de 2016 .
- ^ GE presenta la primera locomotora híbrida de carretera Archivado el 30 de septiembre de 2007 en la Wayback Machine.
- ^ "River Street Streetcar comienza hoy el servicio de pasajeros" . Noticias de la ciudad de Savannah . 11 de febrero de 2009. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2011 . Consultado el 25 de junio de 2009 .
- ^ "DOT Savannah" . Consultado el 25 de junio de 2009 .
- ^ "Bientôt des essais prévus de trenes à hydrogène sur la ligne Tours - Loches" . Rail Passion (en francés). 2021-04-28 . Consultado el 3 de mayo de 2021 .
- ^ "Régiolis hybride: premiers essais l'année prochaine - transportrail - Le webmagazine des idées ferroviaires" . transportrail.canalblog.com (en francés). 2020-12-08 . Consultado el 3 de mayo de 2021 .
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- ^ "Le premier TER hybride diesel / électrique / batterie expérimenté debut 2021" . Banque des Territoires (en francés). 2020-03-12 . Consultado el 3 de mayo de 2021 .