Nueva tecnología: Un diseño de convertidor de hidrógeno más ligero podría dar a las locomotoras un impulso de eficiencia

Nueva tecnología de pila de combustible apunta hacia trenes de cero emisiones Un diseño de convertidor de hidrógeno más ligero podría dar a las locomotoras un impulso de eficiencia.

Este artículo es parte de nuestra exclusiva serie IEEE Journal Watch en asociación con IEEE Xplore.

Los trenes diésel y de vapor han transportado pasajeros y carga por todo el mundo durante más de 200 años, al tiempo que liberan emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Con la esperanza de un futuro más verde, muchos países y empresas están buscando más fuentes de locomoción renovables. La empresa Wabtec, con sede en Pittsburgh, presentó recientemente un tren híbrido de batería eléctrica que, según ellos, puede reducir las emisiones «en dos dígitos por tren». De manera más ambiciosa, algunos están desarrollando trenes propulsados ​​por hidrógeno, que en lugar de emitir gases de efecto invernadero, solo producen vapor de agua y gotas.

La tecnología tiene el potencial de ayudar a los países a cumplir los objetivos de reducción de gases de efecto invernadero y ralentizar la progresión del cambio climático. Pero producir electricidad a partir del hidrógeno conlleva sus propios desafíos. Por ejemplo, las celdas de combustible requieren convertidores pesados ​​adicionales para administrar su amplio rango de voltaje. El peso de estos voluminosos convertidores reduce en última instancia el alcance del tren.

En un avance reciente, investigadores del Reino Unido han diseñado un nuevo convertidor que es sustancialmente más ligero y compacto que los convertidores de celda de hidrógeno de última generación. Describen el nuevo diseño en un estudio publicado el 25 de agosto en IEEE Transactions on Industrial Electronics.

Pietro Tricoli, profesor de la Universidad de Birmingham, participó en el estudio. Señala que se necesitan convertidores más ligeros para ayudar a maximizar el alcance que pueden viajar los trenes propulsados ​​por hidrógeno. Por lo tanto, su equipo desarrolló el convertidor más nuevo y liviano, que describen en su artículo como «innovador».

Utiliza dispositivos semiconductores para extraer energía de forma controlada de las pilas de combustible y entregarla a los motores del tren. «Nuestro convertidor gestiona directamente cualquier variación de voltaje en las pilas de combustible, sin afectar las corrientes del motor. Un sistema convencional requeriría dos convertidores separados para lograr esto», explica Tricoli. Con la potencia convertida a CA, los motores de un tren pueden beneficiarse del frenado regenerativo, mediante el cual la energía se recolecta y recicla cuando el tren está desacelerando.

Los investigadores primero probaron su diseño a través de simulaciones y luego lo desarrollaron y lo validaron a través de un prototipo de laboratorio a pequeña escala que representa el sistema de tracción de un tren. Los resultados confirman que el nuevo convertidor puede facilitar velocidades y aceleraciones deseables, así como lograr un frenado regenerativo.