Una unidad múltiple eléctrica de batería (BEMU) , un vagón eléctrico de batería o un vagón acumulador es una unidad múltiple o vagón accionado eléctricamente cuya energía se deriva de baterías recargables que accionan los motores de tracción .
Las principales ventajas de estos vehículos es que no utilizan combustibles fósiles como carbón o diésel , no emiten gases de escape y no requieren que el ferrocarril tenga infraestructuras costosas como rieles terrestres eléctricos o catenarias aéreas . [ cita necesaria ] La desventaja es el peso de las baterías, lo que eleva el peso del vehículo, lo que afecta la autonomía antes de la recarga de entre 300 y 600 kilómetros (186 y 373 millas). Actualmente, los vehículos eléctricos de batería tienen un precio de compra y unos costes de funcionamiento más elevados que los vagones de gasolina o diésel. Se requieren una o más estaciones de carga a lo largo de los recorridos que operan, salvo que el funcionamiento sea en vía mixta de vía electrificada y no electrificada, siendo las baterías cargadas desde la vía electrificada. [ cita necesaria ]
La tecnología de baterías ha mejorado enormemente en los últimos 20 años, ampliando el alcance de uso de los trenes de baterías y alejándose de aplicaciones de nicho limitado. Vivarail en el Reino Unido afirma que sus trenes tienen un alcance de 160 km (100 millas) solo con batería, con un tiempo de carga de 10 minutos. [1] Este tipo de autonomías y tiempos de recarga de baterías amplían enormemente el ámbito de uso de los trenes de batería o eléctricos de batería. A pesar del aumento de las compras, en determinadas líneas ferroviarias los trenes de batería son económicamente viables, ya que se eliminan los elevados costes y el mantenimiento de la electrificación completa de la línea. Anteriormente, incorporar líneas no electrificadas poco utilizadas a una red electrificada significaba ampliar una costosa infraestructura eléctrica, lo que hacía inviables muchas extensiones. Los trenes eléctricos de batería modernos tienen la capacidad de circular en ambos tipos de vías. Varias redes de metro de todo el mundo han ampliado líneas de metro electrificadas utilizando tecnología de batería eléctrica, y varias redes están considerando esta opción.
Desde marzo de 2014, en Japón funcionan trenes de baterías de pasajeros en varias líneas. Austria tiene trenes aéreos de cable/batería que comenzaron a funcionar en 2019. [2] Gran Bretaña probó con éxito trenes aéreos de pasajeros híbridos de cable aéreo/batería de litio en enero y febrero de 2015. [3]
A partir de 1890 se llevaron a cabo experimentos con vagones de acumuladores, como se llamaban originalmente, en Bélgica, Francia, Alemania e Italia. La plena implantación de trenes de batería se llevó a cabo con diversos grados de éxito. En los EE. UU., a partir de 1911 se utilizaron vagones del tipo Edison-Beach , con baterías de níquel-hierro. En Nueva Zelanda, un vagón Edison eléctrico con batería con un alcance de 160 km (99 millas) funcionó de 1926 a 1934 en la 34 km (21 millas) de largo del ramal Little River . La batería de níquel-zinc Drumm se utilizó en cuatro conjuntos de dos coches entre 1932 y 1946 en la línea Harcourt Street en Irlanda . Los ferrocarriles británicos utilizaron baterías de plomo-ácido en una BEMU de British Rail de 1958 a 1966 en la línea de 38 millas de Aberdeen a Ballater en Escocia . La BEMU fue un éxito, pero fue desmantelada cuando se cerró la línea. Se ha restablecido el funcionamiento de una BEMU como tren de maniobras hasta que se construyan las instalaciones adecuadas para la carga de baterías. En Alemania, entre 1955 y 1995, los ferrocarriles Deutsche Bahn operaron con éxito 232 vagones DB Clase ETA 150 que utilizaban baterías de plomo-ácido .
Varios fabricantes de tranvías ofrecen tranvías de batería que combinan la batería de tracción con un supercondensador que se carga en cada parada. La principal motivación para el uso de tranvías propulsados por baterías es evitar la instalación de sistemas de electrificación ferroviaria . El uso de carga de refuerzo en cada parada permite reducir el tamaño de la batería de tracción requerida. Se espera que esta tecnología se transfiera a trenes completos.
Para el MetroCentro de Sevilla se encargaron los tranvías CAF Urbos 3 con el sistema Acumulador de Carga Rápida que utiliza catenarias cortas en cada parada para la carga. Los tranvías de Sevilla funcionan desde Semana Santa de 2011. [4]
Los tranvías de tres coches de Siemens se utilizarán en la Ciudad de la Educación de Doha , la capital de Qatar . [5] [6] La red se inauguró en 2010. [7] No se instalaron cables aéreos , ya que los 10 tranvías Avenio serán alimentados por el sistema Siemens Sitras HES ( Hybrid Energy Storage ), una combinación de un supercondensador y una batería de tracción. que se cargan en cada parada a través de un carril conductor aéreo . [6] [8] [9]
Un tranvía Combino que utiliza cuatro tranvías de coches equipados con el sistema Sitras HES ha estado en servicio regular de Almada a Seixal, Portugal, desde noviembre de 2008. Es capaz de recorrer distancias de hasta 2.500 metros (2.700 yardas) sin cables aéreos. [10] [11]
En China se han abierto varios tranvías sin catenaria que se recargan en las paradas y terminales. La línea de tranvía Huai'an de 20,3 km (12,6 millas) en China, se inauguró en febrero de 2016. La línea no tiene catenaria y utiliza tranvías que funcionan con baterías suministrados por CRRC Zhuzhou y que se recargan en las paradas de tranvía. [12]
El servicio de tren de Byron Bay en Byron Bay , Nueva Gales del Sur, opera un vagón tradicional de clase 600 . El vagón anteriormente funcionaba con diésel y estuvo operativo de 1949 a 1994. Al vagón se le quitó el equipo diésel y se le instalaron motores de tracción eléctricos, que se convirtieron a energía solar utilizando un conjunto de baterías para almacenar la energía solar generada en los paneles del techo de los vagones . El tren solar entró en uso operativo en un tramo de línea anteriormente en desuso a través de Byron Bay en 2017. Se cree que es el primer tren del mundo que funciona con energía solar. [13] [14]
Los tranvías CAF Urbos 3 propulsados por supercondensadores operan en la red de tren ligero de Newcastle y los tranvías se recargan en cada parada. Las redes de tren ligero de Canberra y Parramatta también tienen previsto introducir en sus redes vehículos CAF Urbos 3 propulsados por baterías. Funcionarán con batería en partes seleccionadas de sus redes. [15]
Los Ferrocarriles Federales de Austria compraron 189 trenes Siemens Desiro ML entre 2013 y 2020. Uno de estos trenes se convirtió en una unidad múltiple eléctrica de batería y se denominó cityjet eco . La versión eléctrica de batería del tren Siemens está equipada para funcionar con baterías y cables aéreos, con un alcance solo de batería de 80 km (50 millas) alcanzando una velocidad máxima de 100 km/h (62 mph) en modo batería. Los trenes se probarán en líneas ferroviarias regionales y suburbanas en vías electrificadas y no electrificadas. Los servicios de prueba comenzaron en septiembre de 2019 en la línea Kamp Valley entre Horn y St. Pölten . [2] [16]
En 1912, los Ferrocarriles Unidos de La Habana encargó un vagón de batería a Thomas Edison y Ralph H. Beach. [17]
A partir de finales de 2020, los trenes de batería Stadler FLIRT Akku se probarán en dos líneas, la línea de 25 km (16 millas) de Helsingør a Hillerød en el norte de Zelanda y la línea de 18 km (11 millas) de Lemvig en el norte de Jutlandia Occidental. [18] Los trenes estarán operativos en 2024. [19]
En enero de 2021, Bombardier firmó un nuevo contrato para modernizar e introducir una preserie de cinco trenes AGC operados por baterías para 2023, en colaboración con SNCF y cinco regiones francesas , incluidas Auvergne-Rhône-Alpes , Hauts-de-France , Nouvelle- Aquitania , Occitania y Provenza-Alpes-Costa Azul . Los cinco trenes AGC se modificarán para que funcionen con baterías para ayudar a descarbonizar el transporte ferroviario francés. La idea es convertir trenes autopropulsados de alta capacidad de modo dual ( catenaria y diésel) en AGC de modo dual alimentados por baterías. Este proyecto ofrece una prueba de concepto y un camino a seguir para eliminar los trenes diésel de aquí a 2035, un objetivo fijado por el gobierno francés y la SNCF . [20]
En 1887, los Ferrocarriles Reales del Estado de Baviera pusieron en servicio los primeros vagones de acumulador alemanes .
Clases anteriores a la Segunda Guerra Mundial ETA 177 a 180. La Clase DB ETA 176 de posguerra (más tarde 517) y finalmente terminó con la Clase DB ETA 150 (más tarde 515) . Estos últimos se utilizaron hasta 1995 y desde entonces se modernizaron hasta convertirse en el Nokia ETA , se pintaron de gris claro y verde y se desplegaron en el llamado ferrocarril Nokia (horario número RB 46), hoy en día el Glückauf-Bahn desde Gelsenkirchen vía Wanne-Eickel hasta Bochum .
En julio de 2019, la autoridad ferroviaria de Schleswig-Holstein, NAH.SH, otorgó a Stadler un pedido de 600 millones de euros para 55 trenes de unidades múltiples Flirt Akku propulsados por baterías , junto con un mantenimiento durante 30 años. Los trenes, que ofrecen 150 km (93 millas) de autonomía de batería, comenzarán a entrar en servicio en 2022, reemplazando a las DMU en rutas no electrificadas. [21]
Las cinco rutas: Offenburg a Freudenstadt/Hornberg, Offenburg a Bad Griesbach, Offenburg a Achern, Achern a Ottenhöfen y Biberach (Baden) a Oberharmersbach-Riersbach operarán a partir de diciembre de 2023 en vías electrificadas y no electrificadas, el Siemens Mireo Plus B de 120 asientos Trenes de línea eléctrica aérea/alimentados por baterías. Con funcionamiento únicamente con batería, los trenes tienen un alcance de 80 kilómetros (50 millas). [22]
El Nuevo Ferrocarril de la Cueva de Athos en Abjasia en el país de Georgia tiene tres unidades múltiples eléctricas de batería concentrada de vía estrecha construidas por las Plantas de Maquinaria Ferroviaria de Riga en Letonia . En 1975 se construyeron dos trenes Ep «Turísticos», que posteriormente se modernizaron en 2005 y 2009, y en 2014 se construyó el nuevo tren Ep-563. [23] Desde 2014, este es el único tren en uso. El primer tren Ep tiene su base en la estación de Anakopea para duplicar el tren Ep 563 en caso de mal funcionamiento. Otro tren Ep tiene su base en la estación. [23] Cada tren consta de 6 vagones, incluido 1 vagón motor con cabina de conducción, motores y equipo eléctrico y 5 vagones remolque para pasajeros (4 vagones intermedios y 1 vagón de observación al final). [24] Ambos modelos pueden funcionar con un tercer carril con 300 V CC o con baterías de 240 V CC, utilizándose para tramos cortos no electrificados en desvíos sin tercer carril, y también en estaciones de pasajeros donde el tercer carril no tiene tensión por motivos de seguridad. [25]
Entre 1932 y 1949, dos trenes eléctricos de batería circularon con éxito entre Dublín y Bray. Se construyeron y pusieron en servicio dos trenes adicionales en 1939, que también funcionaron hasta 1949. Las baterías del tren se cargaron en cada terminal mediante un recogedor aéreo. El tren podía alcanzar 65 mph o 105 km/h, aunque las velocidades de servicio normalmente estaban limitadas a 41 mph o 66 km/h. [26]
En 2019, Iarnród Éireann anunció que compraría 250 vagones nuevos, con una opción de hasta 600, durante un período de 10 años, para su uso en la red DART . El pedido constará de unidades múltiples eléctricas y unidades múltiples eléctricas de batería. [27] [28] [29] [30]
Al tren N700 se le introdujo una batería de respaldo en junio de 2020. Las baterías impulsan el tren a velocidad reducida hasta la estación más cercana cuando se producen cortes de energía. El tren opera en la línea Tokaido Shinkansen entre Tokio y Shin-Osaka, y en la línea Sanyo Shinkansen entre Shin-Osaka y Hakata. [31]
En Japón, JR East probó un vagón eléctrico de batería " NE Train Smart Denchi-kun " de 2009. Este vehículo es capaz de funcionar con cables aéreos de 1.500 V CC o solo con batería a una distancia de hasta 50 km de un techo. fuente de alimentación. [32] Las baterías se cargan a través del pantógrafo, ya sea cuando funcionan bajo un suministro eléctrico aéreo o en una instalación de recarga especialmente construida. [32] [33]
Desde marzo de 2014, una unidad múltiple eléctrica con batería para dos automóviles, la serie EV-E301 con cable aéreo de 1500 V CC y capacidad de energía de batería, entró en servicio rentable en la línea Karasuyama no electrificada de 20 km (12 millas) de largo . [34]
Desde el 4 de marzo de 2017, los trenes eléctricos de batería han sustituido por completo a las unidades diésel en esta ruta. Hay cuatro conjuntos de dos coches en funcionamiento, cada uno de ellos equipado con una batería de iones de litio de 190 kWh. [35]
Los trenes recargan sus baterías en la estación de Karasuyama (el final de la línea) a través de sus pantógrafos , utilizando una barra conductora rígida colocada donde estarían los cables aéreos, conectados a la red eléctrica local. En el otro extremo, en Hōshakuji , la línea Karasuyama se encuentra con la línea principal electrificada de Tohoku . Luego, los trenes continúan por la línea principal electrificada de Tohoku hasta Utsunomiya , donde los pasajeros pueden cambiar a los trenes Shinkansen de alta velocidad.
Desde abril de 2016, JR Kyushu inició la operación de prueba de un tren BEMU de la serie BEC819 de dos vagones , apodado "DENCHA", en parte de la línea principal de Chikuhō , con un servicio rentable programado a partir de octubre del mismo año, y seis trenes más planeados. que se introducirá en la línea en la primavera de 2017. [36] También se puede alimentar a través de una línea eléctrica aérea de CA. Los trenes eléctricos de batería de la serie BEC819 entraron en funcionamiento en los servicios directos de la línea Fukuhoku Yutaka en octubre de 2016, que está electrificada a 20 kV 60 Hz CA y la línea principal no electrificada de Chikuhō, conocida como la "Línea Wakamatsu", entre Orio y Wakamatsu. [37]
La capacidad de la batería es de 360 kWh (480 hp⋅h ).
En 2019, se introdujeron un total de 11 nuevos conjuntos de trenes BEC819 en la línea Kashii , reemplazando todas las unidades múltiples diésel operadas anteriormente en esa línea. [38] [39] [40] Esto elevó el número total de trenes BEC819 en servicio fiscal a 18.
En marzo de 2017 se introdujo un nuevo tren BEMU de dos vagones de la serie EV-E801 en la línea Oga no electrificada de 26,6 km (16,5 millas) de largo en la prefectura de Akita . Comparte algunas características con los trenes BEC819: utiliza una batería de 360 kWh y se recarga desde un suministro aéreo de CA de 20 kV y 50 Hz en lugar de un suministro aéreo de CC de 1500 V utilizado por los trenes EV-E301 anteriores. [41]
En 2022, la Administración de Transporte por Carretera (ATD), que organiza los servicios de transporte de pasajeros en Letonia, anunció un contrato para la construcción y entrega de 9 conjuntos BEMU, con opción a 7 más, hasta finales de 2026. Stadler, CAF y Škoda Transportes había solicitado entregas BEMU en la primera parte de la licitación. [42] Siete de estos trenes se utilizarán para las líneas ferroviarias no electrificadas más transitadas Rīga-Bolderāja y Rīga-Sigulda, y los otros dos se utilizarán en rutas no electrificadas como Rīga-Dobele y Rīga-Jēkabpils. Estos trenes reemplazarán a los trenes DR1A que actualmente operan en estas rutas, mientras que el operador aún debe decidirse mediante una futura adquisición.
Históricamente, en los ferrocarriles británicos se han utilizado varios trenes eléctricos de batería. El British Rail BEMU quedó fuera de servicio porque la línea de Aberdeen a Ballater en Escocia se cerró en 1966. Los trenes han sido renovados estando listos para su reutilización en el Royal Deeside Railway . [43] La furgoneta de equipaje a motor British Rail Class 419 , estuvo operativa de 1959 a 2004 y podía funcionar con baterías o con un tercer carril , y se utilizaba para tramos cortos no electrificados en los muelles.
El Reino Unido tiene casi dos tercios, el 58%, de la red ferroviaria de 32.000 kilómetros (20.000 millas) en vías no electrificadas, que consume 469 millones de litros (103 millones de galones) de diésel cada año. Mark Carne de Network Rail , responsable de las vías de la red ferroviaria británica, afirmó en marzo de 2017: "La idea de que es necesario electrificar una ruta completa ya no es necesariamente cierta. Creo que donde tenemos trenes híbridos , esto abre muchas oportunidades interesantes para la electrificación parcial". Carne también afirmó: "la tecnología avanzaba a un ritmo tal que se podía lograr una mayor confiabilidad sin la construcción de cables aéreos antiestéticos". Añadió que los avances en baterías son tales que pronto podría ser rentable cambiar los motores diésel por baterías o dispositivos híbridos, ahorrando así el enorme costo de instalar líneas eléctricas sobre cada sección de la vía. [44]
Empresas como Hitachi , Vivarail y Bombardier, con sede en el Reino Unido , se han comprometido a producir o están produciendo trenes eléctricos de batería. Estos trenes serán unidades nuevas o conversión de unidades existentes, para cumplir los objetivos de la introducción de trenes propulsados por baterías por parte de Network Rail. [45] [46]
En enero de 2015, una prueba de un mes de un único Electrostar Clase 379 equipado con baterías de litio inició las operaciones de pasajeros en la línea Mayflower en Essex. El tren viajó hasta 60 millas (97 km) con la energía almacenada en las baterías y también recargó las baterías a través de los cables aéreos cuando se encontraba en tramos electrificados de la línea, en las estaciones y mediante la regeneración de frenos . [47] Network Rail se refiere a este modelo prototipo y a sus posibles descendientes futuros como Unidades Múltiples Eléctricas Independientes (IPEMU). [48]
Un mes después de la prueba en marzo de 2015, Network Rail propuso la introducción de trenes propulsados por baterías para su consideración para las quince estaciones de 27 millas (43 km) de largo operadas con diésel de Wrexham a Bidston , Borderlands Line . [49] [1] El objetivo es fusionar la línea con el tercer carril eléctrico Merseyrail Wirral Line que se extiende hasta la sección subterránea del centro de la ciudad de Liverpool , convirtiendo a Wrexham en una de las terminales secundarias de la línea. La línea funciona con trenes diésel y no puede avanzar hacia los túneles y estaciones subterráneos del tercer carril eléctrico Birkenhead y Liverpool Merseyrail. Si se introducen trenes de batería que recorren los túneles, la línea Borderlands se incorporará a la Wirral Line convirtiéndose en una línea de metro urbano entre Liverpool y Wrexham.
Los trenes diésel de la lenta línea Borderlands terminan en la estación de tren de Bidston en Birkenhead, y los pasajeros tienen que cambiar de tren a la red eléctrica de Merseyrail para llegar al centro de Liverpool. Network Rail propuso utilizar material rodante de recogida en el tercer carril y alimentado por batería dual sin electrificación completa de la línea, lo que proporciona un método más económico para incorporar la línea en la Línea Wirral. Los trenes solo terminarán en Wrexham, mientras que al final de la línea de Liverpool los trenes recorrerán el circuito de los túneles subterráneos electrificados del centro de la ciudad de Liverpool con trece paradas. A medida que el tren avanza por la línea electrificada circular desde Bidston y viceversa, las baterías del tren se cargan.
La Autoridad Combinada de la Región de la Ciudad de Liverpool anunció en julio de 2021 que las pruebas de una versión BEMU (IPEMU, unidad múltiple eléctrica de energía independiente) de su nueva Clase 777 en la red Merseyrail habían demostrado que eran capaces de viajar hasta 20 millas (32 km) sin un cargo. [50] La versión eléctrica de batería de la Clase 777 permitiría la posibilidad de servicios Merseyrail desde Liverpool a Skelmersdale , Wrexham , Warrington y Runcorn , sin electrificación de línea completa. Las pruebas realizadas por Stadler alcanzaron un alcance de 135 km. [51]
En octubre de 2023, estas unidades múltiples eléctricas de batería entraron en servicio regular en Merseyrail. [52]
Vivarail ha producido el tren Clase 230 que se convierte a partir de trenes D-Stock redundantes del metro de Londres . La segunda unidad de demostración, la 230002 de dos coches, ha sido equipada para funcionar con batería, en contraste con la energía diésel-eléctrica de la anterior unidad de demostración 230001. Vivarail ha desarrollado un cargador rápido que ofrece un alcance de 160 km (100 mi) con un tiempo de recarga de 10 minutos. [1] La energía es proporcionada por dos baterías de iones de litio por vagón, lo que da cuatro por tren, proporcionando 106 kWh (142 hp⋅h ), con una vida útil esperada de siete años para las baterías. [53]
En 2017, se estaba considerando el uso de trenes de batería Vivarail en la red Valley Lines en Gales del Sur. Los trenes funcionarían con baterías, capaces de recargarse mediante OHLE de 25 kV . [54]
El vagón de batería Edison-Beach fue desarrollado por Thomas Edison y Ralph H. Beach. Este último encabezó la Railway Storage Battery Car Company y la Electric Car & Locomotive Corp. [55] El vagón número 105 del ferrocarril de Alaska era un vagón Edison-Beach, [56] y ejemplos operaban en el ferrocarril central de Vermont que corría entre Millers Falls, Northfield y West Townshend. [57] Una característica notable de los automóviles Edison-Beach fue el sistema de propulsión Beach. Cada rueda estaba montada sobre rodamientos de bolas sobre un eje muerto y era impulsada por un motor de tracción individual mediante engranajes . [58] [59]
En agosto de 2023, Caltrain ejerció una orden de opción con Stadler, su fabricante de material rodante, que incluía un único tren BEMU de cuatro vagones. Este tren dará servicio a las estaciones más meridionales de la línea una vez finalizada la electrificación de las estaciones central y norte . Se espera que la demostración exitosa de la tecnología BEMU en la línea Caltrain proporcione información sobre la viabilidad de otras posibles implementaciones de BEMU en los Estados Unidos. [60]
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