Frenado regenerativo en trenes: cuándo se aprovecha la energía
Qué ocurre con la electricidad generada al frenar un tren y por qué su recuperación depende de la red, de otros trenes y de los equipos instalados.
Lo esencial
Al frenar, los motores de tracción pueden generar electricidad en lugar de consumirla. Esa energía puede alimentar otros trenes, volver a la red o almacenarse si la instalación lo permite; el excedente puede disiparse en resistencias.
Qué significa recuperar energía al frenar
El frenado regenerativo permite que los motores eléctricos de tracción cambien de función durante la deceleración: en vez de consumir electricidad para mover el tren, pueden generarla mientras este reduce velocidad. La energía producida puede aprovecharse en el sistema ferroviario, pero no se reutiliza automáticamente en todos los casos.
La clave está en separar dos cuestiones. Una es que el tren genere electricidad al frenar; otra, que exista una instalación capaz de recibirla y una demanda que pueda utilizarla. Si esas condiciones no coinciden, el excedente puede acabar disipándose en resistencias del propio tren. Por eso no hay una cifra universal de energía recuperada ni de ahorro aplicable a cualquier línea.
Referencias de esta sección: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗
- Generar electricidad durante la frenada no garantiza que toda ella se aproveche.
- El destino depende del sistema de alimentación y de la demanda disponible.
- La energía que no se recupera puede transformarse en calor en resistencias.
Del motor de tracción al sistema eléctrico
La electricidad generada tiene que encontrar un camino compatible con la instalación. En una línea electrificada, puede pasar al sistema de alimentación y quedar disponible para otros consumos. Sin embargo, las características de la red, su configuración y lo que esté ocurriendo en ese momento condicionan si esa energía puede salir del tren y ser aceptada.
Referencias de esta sección: Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗
A dónde puede ir la electricidad recuperada
Una posibilidad es que la electricidad alimente a otro tren que esté acelerando o circulando en la misma zona eléctrica. En la red convencional de corriente continua, Adif explica que la energía regenerada puede aprovecharse por otros trenes de la misma sección eléctrica. En una red de tercer carril descrita por Network Rail, el aprovechamiento también depende de que haya otro tren cercano consumiendo electricidad.
Otra opción es devolver el excedente a la red eléctrica general. Para ello, la infraestructura debe permitir que la energía fluya en ese sentido. Adif describe la instalación de inversores en subestaciones como una forma de hacer reversible la alimentación de tracción y devolver a la red de alta tensión energía que, de otro modo, no se aprovecharía en la sección.
Adif también distingue ese caso de las líneas de alta velocidad con corriente alterna, en las que describe la devolución de la energía de frenado a la red de suministro como algo que se produce de manera natural. Esta diferencia no debe entenderse como una regla idéntica para todas las instalaciones: el diseño concreto de la línea determina cómo se gestiona la energía.
El almacenamiento es otra posibilidad, pero no debe darse por hecho. Adif ha mencionado proyectos relacionados con almacenar energía generada mediante frenado regenerativo; eso no significa que todas las líneas dispongan de sistemas de almacenamiento instalados.
Referencias de esta sección: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Adif: proyectos de recuperación de energía de frenado ↗ · Third rail ↗ · Memoria medioambiental 2019 ↗
Regenerativo, resistencias y frenos de fricción
El frenado regenerativo y el frenado por resistencias comparten un punto de partida: los motores generan electricidad durante la deceleración. La diferencia está en el destino de esa energía. Si puede aprovecharse en la red, se recupera; si no, Adif indica que el excedente puede disiparse en resistencias del tren, convirtiéndose en calor.
La recuperación eléctrica puede reducir el uso de los frenos de fricción, pero no los elimina. Al hablar de frenado regenerativo, por tanto, no hay que imaginar un tren que dependa exclusivamente de la recuperación de energía.
La comparación siguiente resume la función de cada opción sin asumir que todos los trenes o líneas gestionen la frenada de la misma forma:
| Sistema | Qué sucede | Resultado posible |
|---|---|---|
| Regenerativo | Los motores de tracción generan electricidad al decelerar. | La energía puede alimentar otros trenes o volver a la red si la instalación lo permite. |
| Por resistencias | La energía eléctrica generada se disipa en resistencias del tren. | Se transforma en calor en lugar de aprovecharse en la red. |
| Frenos de fricción | La recuperación eléctrica puede reducir su uso. | No desaparecen por ello. |
Referencias de esta sección: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Virgin Pendolino fleet clicks up 100 million miles ↗
Qué condiciones permiten aprovecharla
Para valorar una línea concreta, conviene comprobar las condiciones de alimentación, demanda y equipos instalados:
Referencias de esta sección: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗ · Third rail ↗
- ¿La alimentación permite devolver electricidad o compartirla con otros trenes?
- ¿Hay consumos cercanos en la misma sección eléctrica cuando se producen las frenadas?
- ¿La línea cuenta con subestaciones reversibles u otras soluciones de almacenamiento?
- ¿Se mide la electricidad generada, la entregada a la red y la finalmente aprovechada?
Cómo calcular el aprovechamiento en una línea concreta
No existe un porcentaje de recuperación válido para todas las líneas. Para estimarlo habría que estudiar, como mínimo, cuánta energía generan los trenes al frenar, cuánta llega a la instalación de alimentación y cuánta se consume, se devuelve a la red o se almacena. También habría que identificar la configuración eléctrica de la línea y las secciones en las que se pueden compartir esos flujos.
Una evaluación práctica debería comparar la energía generada con la realmente aprovechada, en un periodo representativo y con información de la circulación y la demanda. Si solo se conoce la energía producida a bordo, se desconoce qué parte encontró un consumo o una infraestructura capaz de recibirla. Y si solo se observa un periodo concreto, sus resultados no deberían presentarse como una cifra universal.
Para interpretar una afirmación sobre ahorro, comprueba qué magnitud se está midiendo, en qué línea y con qué equipos. Sin esos datos, lo prudente es explicar el mecanismo y sus condiciones, no prometer un porcentaje.
Referencias de esta sección: Adif: subestaciones reversibles y recuperación de energía de frenado ↗ · Treatment of regenerative braking for metered operators on the DC network ↗ · Third rail ↗
- Reunir registros de energía generada durante las frenadas y de energía efectivamente recibida por la red.
- Documentar el tipo de alimentación, las secciones eléctricas y la presencia de subestaciones reversibles o almacenamiento.
- Relacionar las frenadas con el consumo de otros trenes en el mismo periodo.
- Expresar por separado energía generada, energía recuperada y excedente disipado.
¿Toda la energía generada al frenar un tren vuelve a la red?
No. Puede aprovecharse por otros trenes o devolverse a la red si la instalación lo permite; el excedente puede disiparse en resistencias.
¿El frenado regenerativo elimina los frenos mecánicos?
No. La recuperación eléctrica puede reducir el uso de los frenos de fricción, pero no implica que desaparezcan.
¿Se puede dar un porcentaje de ahorro para cualquier línea?
No con carácter universal. Para calcularlo hacen falta datos de la energía generada y aprovechada, de la alimentación de la línea y de la demanda disponible.
