El tren a hidrógeno europeo (con pilas de combustible de Toyota) está un poco más cerca

La gran mayoría de los trenes de nuestro país discurren por vías electrificadas, pero todavía hay trazados donde no hay catenaria y los trenes siguen siendo impulsado por combustibles fósiles. Es lo que trata de combatir el proyecto europeo FCH2RAIL, conseguir trenes de hidrógeno que no emitan gases contaminantes ni carbono.

Esta solución permitiría trenes híbridos que puedan alimentarse de la catenaria en los tramos electrificados y seguir circulando en vías sin ella. Las pilas de combustible de hidrógeno convierten el gas comprimido en electricidad para alimentar las baterías y los sistemas a bordo. Toyota es el proveedor de dichas pilas.

Allá por abril del año pasado tuvimos constancia de que el fabricante japonés suministraría las pilas a los miembros europeos del proyecto, y dos de ellos están en España: el Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2) y Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF). Pues bien, Toyota ha entregado seis unidades de sus pilas de combustible modulares, tres a cada uno.

Tren de Renfe Cercanías CAF CIVIA

Las pilas de combustible suministradas pertenecen a la segunda generación de su sistema modular, presentada en diciembre de 2021, y en versión plana. Respecto a la primera generación son más compactas, pero dan más potencia, así que tienen mejor densidad energética. Estas pilas de combustible se producen en el continente europeo.

En una primera fase, el Centro Nacional de Hidrógeno va a probar tres pilas junto a las baterías de forma estática. Los otros tres módulos se los guarda CAF, y en febrero se integrarán las seis pilas de combustible en un tren de cercanías CIVIA. Estos trenes no funcionan en tramos sin catenaria, al menos de fábrica.

Tras la integración física de los módulos en el tren se van a realizar las pruebas necesarias para que pueda circular por las vías de Adif. Antes de llevar a un solo pasajero se harán pruebas de gestión energética y de validación, para ver si dan la talla. En el futuro, tanto los trenes diésel como los eléctricos pueden ser transformados haciendo un retrofit.

Pilas de combustible modulares de Toyota de segunda generación

Una solución universal

Toyota ideó sus pilas de combustible para ser «universales». De hecho, se han hecho pruebas en camiones Kenworth, en el barco Energy Observer, en autobuses Sora, y también hay un proyecto de vehículo lunar. No es el fabricante más pro-vehículo eléctrico, pero cree en la sociedad del hidrógeno y en múltiples usos del gas más sencillo de la tabla periódica.

Dependiendo del tipo de vehículo o aplicación estacionaria hay varios modelos. Se trata de una solución modular, así que se pueden combinar varias pilas de combustible para obtener más potencia. Cada pila individual tiene integrado su conversor DC/DC (corriente continua).

En su primera generación, estas pilas de combustible proporcionan 60-80 kW y un voltaje de 400 a 750 voltios. Si se combinan cuatro módulos se pueden lograr hasta 320 kW, pero hay que hacerles espacio y tener en cuenta que pesarían una tonelada (cada una son 240-250 kg). No tenemos datos de la segunda generación.

No es la primera vez que Toyota quiere que sus pilas de combustible muevan un tren. En octubre de 2020 Toyota anunció una colaboración con las compañías niponas East Japan Railway Company (o JR East) e Hitachi. Esta última se encarga del desarrollo del sistema de propulsión híbrido, Toyota pone las pilas de combustible y JR East aportará trenes para realizar pruebas con el conjunto.

El esquema de funcionamiento será básicamente el mismo que vemos en la imagen superior. Un grupo de pilas de combustible recibe la alimentación de hidrógeno comprimido y oxígeno (presente en el aire común) y producen energía. La electricidad se deriva al sistema auxiliar, el conversor de potencia para los motores de tracción, y a las baterías de alto voltaje.

¿Necesita un tren baterías? Sí. Primero, las pilas de combustible pueden puntualmente no dar toda la potencia necesaria, pero las baterías sí, de modo que se almacena la energía en ellas a modo de buffer. Por otro lado, la pila de combustible no puede funcionar «marcha atrás», así que la energía captada en las frenadas del tren se inyecta en las baterías, de otro modo habría que usar frenos y desperdiciarla.

Logotipo del proyecto FCH2RAIL

El proyecto FCH2RAIL empezó su andadura el 1 de enero del año pasado y culminará al terminar 2024. Tiene un presupuesto de 13,3 millones de euros, de los que la Unión Europeo aporta prácticamente 10 millones a través de Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking (FCH 2 JU).