El proyecto E-Lobster, financiado con fondos europeos, ha desarrollado un sistema para el intercambio inteligente de electricidad entre las redes de distribución de energía y los sistemas de electrificación de trenes ligeros. El sistema se probó en condiciones reales en una subestación del Metro de Madrid.
Las redes de distribución de energía y los sistemas de electrificación de trenes ligeros son redes robustas desarrolladas y operadas como redes independientes. Ambos necesitan soluciones integradas para reducir las pérdidas de electricidad, aumentar la estabilidad de la red en un escenario de alta penetración local de fuentes de energía renovable y dar cabida a nuevos actores energéticos, como prosumidores, vehículos eléctricos y almacenamiento energético. En este marco, el proyecto E-Lobster desarrolló dos activos: un dispositivo inteligente de punto abierto suave (sSOP) y un sistema de almacenamiento de energía de batería.
Los SOP son un tipo relativamente nuevo de dispositivos electrónicos de potencia cuya flexibilidad, respuesta rápida y resistencia se adaptan bien a la generación distribuida y al aumento de la penetración de fuentes de energía renovable. Por su parte, el sistema de almacenamiento de energía de batería mejora la flexibilidad y la eficiencia de la interconexión entre las dos redes.
Tras cuatro años de investigación y un presupuesto de 4 millones de euros aportados íntegramente por el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea, el proyecto E-Lobster finalizó en agosto de 2022 y recientemente se han publicado los resultados en Cordis. Coordinado por RINA Consultoría SPA (Italia), en el consorcio han participado el Metro de Madrid y la Fundación de los Ferrocarriles Españoles, junto a otros miembros de Reino Unido, Dinamarca y Bélgica.
Sistemas inteligentes del proyecto E-Lobster
El sSOP desarrollado en el proyecto se basa en convertidores de potencia para interconectar redes de distribución de energía y sistemas de electrificación ferroviaria, lo que permite una gestión única de la energía entre las subestaciones de tracción de los sistemas de electrificación del tren ligero y la red de distribución eléctrica.
La solución E-Lobster también admite la integración de energía de frenado regenerativa o la recuperación y el almacenamiento de la energía de frenado que normalmente se pierde como calor debido a la fricción, mejorando la eficiencia energética de la red ferroviaria.
Asimismo, el consorcio de E-Lobster desarrolló una herramienta integrada de simulación y seguimiento de pérdidas de distribución, además de un complejo sistema de gestión del ferrocarril a la red (R+G) para la gestión del flujo de energía en tiempo real entre el ferrocarril, la red y el almacenamiento.
El sistema de gestión E-Lobster R+G proporciona una plataforma única para la monitorización y control en tiempo real de las operaciones del sistema, en el sitio o de forma remota. Puede reaccionar de forma automática y autónoma a los cambios dinámicos de la red, maximizando la producción local de fuentes de energía renovable a través del autoconsumo, permitiendo frenar la recuperación de energía y minimizando las pérdidas y los costes de distribución. También se puede utilizar para investigar estrategias óptimas de carga/descarga para vehículos eléctricos en estaciones de tren o estacionamientos urbanos.
De esta forma, E-Lobster propuso por primera vez una integración sustancial con fuentes renovables, transporte ferroviario electrificado con tecnologías avanzadas de electrónica de potencia y almacenamiento de energía gestionado por un único sistema de gestión de control, considerando el beneficio mutuo de la red de transporte y distribución, priorizando la reducción de pérdidas de energía.
Demostración en el Metro de Madrid
El consorcio de E-Lobster llevó a cabo la fase de validación de las soluciones en el Laboratorio de Redes Inteligentes de la Universidad de Newcastle (Reino Unido), y después se procedió a su demostración real en el Metro de Madrid.
El demostrador fue el Metro de Madrid al contar con una vía subterránea conectada a una red de distribución eléctrica local con una alta penetración de fuentes de energía renovable. La alimentación de la red ferroviaria es suministrada por 115 subestaciones, 52 de ellas con conexión a la red pública de distribución de energía.
El sistema de gestión de energía propuesto por E-Lobster se implementó en una de estas 52 subestaciones y se probó durante las operaciones reales del ferrocarril y la red de distribución de energía. Según los investigadores del proyecto, el sistema permitió aprovechar el exceso de energía de frenado que, de otro modo, se habría desperdiciado.
Electrificación del transporte urbano
Entre los impactos esperados del proyecto, se promueve la penetración de las energías renovables y se optimiza la gestión energética, además de limitar las emisiones del transporte, fomentando la electrificación del transporte urbano y su nuevo papel como proveedor de estabilidad de la red.
Con el objetivo de aumentar el nivel de preparación tecnológica hacia la comercialización, E-Lobster se enfrentó a un marco regulatorio y de políticas en constante evolución que requería un tiempo considerable para manejar los procesos de autorización, pero al final se pudo llevar a cabo.
El consorcio ha proporcionado pautas de replicación para respaldar la implementación del sistema en otros escenarios de transporte masivo eléctrico y una hoja de ruta para demostrar un sistema real en un entorno completamente operativo.