Los trenes de hidrógeno podrían revolucionar la forma en que los estadounidenses se desplazan
La descarbonización del transporte ferroviario es un problema tanto político como tecnológico.
Por. Benjamin Schneider
MIT Technology Review, Abril 18 de 2024
Traducción: Revista ARIEL
Como un espejismo que se desplaza a toda velocidad por el polvoriento desierto de las afueras de Pueblo, Colorado, el primer tren de pasajeros propulsado por hidrógeno de Estados Unidos se está calentando en su pista de pruebas. Fabricado por el fabricante suizo Stadler y conocido como FLIRT (por “Fast Light Intercity and Regional Train”), pronto se enviará al sur de California, donde está previsto que transporte pasajeros en el servicio de trenes de cercanías Arrow del condado de San Bernardino antes de finales de año. En el mundo insular del ferrocarril, este tren propulsado por hidrógeno es un test de Rorschach. Para algunos, representa el futuro del transporte ferroviario. Para otros, parece una gran y brillante distracción.
En la búsqueda de descarbonizar el sector del transporte (la mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en Estados Unidos), los vehículos eléctricos con ruedas de caucho tienden a dominar la conversación. Pero para alcanzar el objetivo de la administración Biden de emisiones netas cero para 2050, otras formas de transporte, incluidas las que tienen ruedas de acero, también necesitarán encontrar nuevas fuentes de energía.
La mejor manera de descarbonizar los ferrocarriles es objeto de un creciente debate entre los reguladores, la industria y los activistas. Las cosas están llegando a un punto crítico en California, que recientemente promulgó normas que exigen que todas las nuevas locomotoras de pasajeros que operen en el estado sean de cero emisiones para 2030 y que todas las nuevas locomotoras de carga cumplan ese umbral para 2035. Los reguladores federales podrían estar muy cerca de lograrlo.
El debate es en parte tecnológico, y gira en torno a si las pilas de combustible de hidrógeno, las baterías o los cables eléctricos aéreos ofrecen el mejor rendimiento para diferentes situaciones ferroviarias. Pero también es político: se trata de hasta qué punto la descarbonización puede o debe dar lugar a una transformación más amplia del transporte ferroviario. Durante décadas, el gobierno ha cedido en gran medida a la voluntad de los grandes conglomerados ferroviarios de mercancías. La descarbonización podría cambiar esa dinámica de poder, o afianzarla aún más.
Hasta ahora, el hidrógeno ha sido el gran ganador tecnológico en California. Durante el año pasado, el Departamento de Transporte de California, conocido como Caltrans, ordenó 10 trenes FLIRT de hidrógeno por un costo de 207 millones de dólares. Después del servicio Arrow, la próxima línea ferroviaria que recibirá trenes de hidrógeno está programada para ser el servicio Valley Rail en el Valle Central. Esa línea conectará Sacramento con el Ferrocarril de Alta Velocidad de California, el sistema en construcción que eventualmente unirá Los Ángeles y San Francisco.
En su análisis de las diferentes tecnologías ferroviarias de cero emisiones, Caltrans descubrió que los trenes de hidrógeno, impulsados por células de combustible a bordo que convierten el hidrógeno en electricidad, tenían una mejor autonomía y tiempos de reabastecimiento más cortos que los trenes eléctricos de batería, que funcionan de manera muy similar a los automóviles eléctricos. El hidrógeno también era una fuente de energía más barata que el cableado aéreo (o simplemente “electrificación”, en la jerga de la industria), cuya instalación costaría aproximadamente 6.800 millones de dólares en las tres principales rutas interurbanas del estado. (El ferrocarril de alta velocidad de California y su vía compartida en el servicio de cercanías Caltrain del Área de la Bahía serán alimentados por cableado aéreo, ya que la electrificación es necesaria para alcanzar velocidades de más de 100 millas por hora).
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Para complicar aún más la opción de electrificación, la instalación de cables aéreos en el resto de la red de pasajeros de California requeriría el consentimiento de BNSF y Union Pacific, las dos principales empresas de transporte ferroviario de mercancías que poseen la mayoría de las vías del estado. Las empresas se han opuesto durante mucho tiempo a la instalación de cables sobre sus vías, ya que, según afirman, podrían interferir con los trenes de mercancías de doble estiba.
Según un informe de la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses (AAR), un grupo comercial del sector, la electrificación de las 144.000 millas de vías férreas de carga del país costaría cientos de miles de millones de dólares, e incluso la electrificación de secciones más pequeñas de vías provocaría interrupciones continuas en el tráfico ferroviario y haría que los clientes de transporte de mercancías pasaran de los trenes a los camiones, afirma el grupo. La electrificación también requeriría la cooperación de las empresas eléctricas, lo que dejaría a los ferrocarriles vulnerables a los retrasos en la conexión a la red que afectan a los promotores de energía renovable.
“Tenemos largos tramos de vías fuera de las áreas urbanizadas”, dice Marcin Taraszkiewicz, ingeniero de la firma de ingeniería y arquitectura HDR que ha trabajado en el programa de trenes de hidrógeno de Caltrans. Llevar energía a esos lugares escarpados puede ser un desafío, dice, especialmente cuando la infraestructura debe estar diseñada para resistir desastres naturales como incendios forestales y terremotos: “Si ese cable se cae, vas a tener problemas”.
La AAR cree que las regulaciones de emisiones ferroviarias de California son demasiado estrictas y demasiado pronto, especialmente considerando que el transporte de mercancías por ferrocarril ya es tres o cuatro veces más eficiente en términos de consumo de combustible que el transporte por carretera. El año pasado, la AAR demandó al estado por sus últimas regulaciones de emisiones ferroviarias, en un caso que aún está pendiente . Aunque el grupo generalmente prefiere el hidrógeno a la electrificación como una solución a largo plazo, sostiene que esta tecnología alternativa aún no está lo suficientemente madura para satisfacer las necesidades de la industria.
Un grupo llamado Californians for Electric Rail también considera que el hidrógeno es una tecnología inmadura. “Desde una perspectiva ambiental y de costos, es una forma realmente circular e indirecta de hacer las cosas”, dice Adriana Rizzo, la fundadora del grupo, quien es defensora de la electrificación de las vías regionales e interurbanas del estado con cables aéreos.
Sintetizar, transportar y utilizar la diminuta molécula de hidrógeno puede ser muy ineficiente. Los trenes de hidrógeno requieren actualmente aproximadamente tres veces más energía por kilómetro que los trenes propulsados por cables aéreos. Y los beneficios ambientales del hidrógeno (el propósito aparente de esta nueva tecnología) siguen siendo en gran medida teóricos, ya que la gran mayoría del hidrógeno actual se produce quemando combustibles fósiles como el metano. Las empresas de gas natural han estado entre los principales impulsores de la industria del hidrógeno , porque ya pueden producir y transportar el gas.
Las opiniones sobre las ventajas de los trenes de hidrógeno han sido diversas. En 2022, tras un programa piloto, el estado alemán de Baden-Württemberg determinó que esta tecnología sería un 80% más cara de operar a largo plazo que otras alternativas de cero emisiones.
Kyle Gradinger, subdirector adjunto de ferrocarriles en Caltrans, cree que ha habido cierta “exageración en Twitter” sobre los problemas de los trenes de hidrógeno. En las pruebas, el Stadler FLIRT propulsado por hidrógeno “funciona tan bien como esperábamos, si no mejor”, afirma. Dado que también utilizan motores eléctricos, los trenes de hidrógeno ofrecen muchos de los mismos beneficios que los trenes propulsados por cables aéreos, afirma Gradinger. Ambas tecnologías serán más silenciosas, más limpias y más rápidas que los trenes diésel.
Caltrans espera obtener todo el hidrógeno para sus trenes de fuentes de cero emisiones para 2030, un objetivo reforzado por un proyecto de norma de hidrógeno limpio emitido por la administración Biden en 2023. California es uno de los siete "centros de hidrógeno" en los EE. UU., asociaciones público-privadas que recibirán miles de millones de dólares en subsidios de la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleo para desarrollar tecnologías de hidrógeno. Es demasiado pronto para decir si Caltrans podrá obtener fondos para sus estaciones de servicio de hidrógeno y cadenas de suministro a través de estos subsidios, dice Gradinger, pero ciertamente es una posibilidad. Hasta ahora, California es el único estado de EE. UU. que ha comprado trenes de hidrógeno.
Sin embargo, defensores como Rizzo temen que toda esta inversión en infraestructura de hidrógeno obstaculice cambios más transformadores en el ferrocarril de pasajeros en California.
“¿Por qué estamos invirtiendo millones de dólares en comprar nuevos trenes y construir toda esta infraestructura y luego esperamos el mismo servicio deficiente que tenemos ahora?”, pregunta Rizzo. “Estos sistemas podrían transportar muchos más pasajeros”.
El grupo de Rizzo y sus aliados, como la Asociación de Pasajeros de Ferrocarril de California y Nevada , creen que la descarbonización es una oportunidad para instalar el tipo de infraestructura que sustenta la gran mayoría de los servicios de trenes de pasajeros rápidos en todo el mundo. Aunque la inversión inicial en cables aéreos es alta, la electrificación reduce los costos operativos al brindar acceso constante a una fuente de energía barata y eficiente. La electrificación también mejora la aceleración para que los trenes puedan viajar más cerca entre sí, lo que crea el potencial de patrones de servicio que funcionen más como un sistema de metro urbano que como una ruta de Amtrak que pasa una vez al día.
Caltrans tiene un plan a largo plazo para aumentar drásticamente el servicio ferroviario y las velocidades, lo que podría requerir eventualmente la electrificación mediante cables aéreos, también conocidos como sistema catenario. Pero al menos durante las próximas décadas, la agencia cree que el hidrógeno es la forma más factible de cumplir con los ambiciosos objetivos climáticos del estado. El dinero, la voluntad política y el estómago para luchar contra los ferrocarriles de carga y las empresas de servicios públicos simplemente no están ahí todavía.
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“El estándar de oro es la electrificación de la catenaria aérea, si es posible”, afirma Gradinger. “Pero no vamos a llegar a un nivel de servicio en el lado interurbano al menos durante la próxima década o dos que justifique la inversión en electrificación”.
Rizzo espera que, a medida que el gobierno federal implemente más regulaciones sobre emisiones ferroviarias, se fortalezca la defensa de la electrificación de los ferrocarriles mediante cables aéreos. Otros países han llegado a esa conclusión: un cambio de política en 2015 en la India resultó en la electrificación de casi la mitad de los kilómetros de vías del país en menos de una década. El Plan de Descarbonización del Transporte del Reino Unido afirma que la electrificación será la “vía principal” para descarbonizar la industria ferroviaria.
Estos cambios son compatibles con una industria de transporte de mercancías robusta. Las locomotoras más potentes del mundo son eléctricas y tiran de trenes de mercancías cargados de minerales en Sudáfrica y China. En 2002, Rusia terminó de electrificar el Ferrocarril Transiberiano de 9.200 kilómetros, lo que demuestra que los trenes de mercancías que funcionan con cables eléctricos pueden recorrer distancias muy largas en terrenos muy difíciles.
En Estados Unidos, las cosas también pueden estar empezando a cambiar, aunque lentamente. BNSF parece haber suavizado su postura contra la electrificación en un corredor que posee en el sur de California, donde ha acordado permitir que California High-Speed Rail construya cables aéreos en su derecho de paso. Rizzo y su grupo están tratando de facilitar estos proyectos al patrocinar una legislación estatal que exima los cables aéreos de la Ley de Calidad Ambiental de California. Eso evitaría situaciones como una demanda ambiental de 2015 del afluente suburbio de Atherton en el Área de la Bahía, por la eliminación de árboles y el impacto visual, que retrasó el proyecto de electrificación de Caltrain durante casi dos años.
Las nuevas innovaciones podrían desdibujar las fronteras entre los distintos tipos de tecnologías ferroviarias ecológicas. Caltrain ha encargado un tren eléctrico equipado con baterías que tiene el potencial de cargarse mientras viaja de San Francisco a San José y luego funcionar con baterías hasta Gilroy y Salinas. Algún día se podría implementar un sistema similar en el sur de California, donde los trenes podrían cargarse a través del área metropolitana de Los Ángeles y funcionar con baterías en tramos más remotos hasta Santa Bárbara y San Diego.
Las nuevas tecnologías del hidrógeno también podrían resultar transformadoras para el transporte ferroviario de pasajeros. El tren FLIRT que da vueltas por el desierto de Colorado es la versión 1.0. En el futuro, el uso de amoníaco como portador de hidrógeno podría dar como resultado una autonomía mucho mayor para los trenes de hidrógeno, así como un reabastecimiento más fluido. "Con el hidrógeno, hay mucho más margen de crecimiento", afirma Taraszkiewicz.
Pero en un país que ha invertido poco en ferrocarriles de pasajeros durante el último siglo, la nueva tecnología sólo puede hacer hasta cierto punto, advierte Taraszkiewicz. Los ferrocarriles estadounidenses carecen con demasiada frecuencia de vías de paso, pasos a nivel y sistemas de señalización modernos. El principal impedimento para un servicio de pasajeros más rápido y más frecuente “no es la tecnología ferroviaria”, afirma. “Es todo lo demás”.
