Ene 06, 2025

Los Futuros “Canales Secos” en Centroamérica

Liverpool Petroleum presenta una recopilación de información sobre las ventajas de las locomotoras de combustible de hidrógeno (Hydrogen Fuel Cell) para su uso en los futuros sistemas ferroviarios de “canales secos” en países Centroamericanos.

Donald A. Goddard/Liverpool Petroleum, LLC (Enero 2025)

El análisis de dicha información es solamente un pequeño paso con el fin de justificar el posible uso de este tipo de locomotoras. Se sugiere que se incluya tecnología de combustible de hidrógeno de última generación en todos los sistemas ferroviarios planificados en el futuro. Un tren propulsado por hidrógeno no solo circula por rieles que antes solo funcionaban con trenes de diésel, sino que también se compara favorable, técnica y económicamente con dichos trenes a diésel actuales. Esto es un factor clave para considerar el uso de la tecnología de combustible de hidrógeno.

Resumen

El objetivo de este artículo es resumir la información sobre la disponibilidad de hidrógeno y sobre las perspectivas de la demanda de hidrógeno como combustible para el transporte y su factibilidad económica en países en desarrollo, como los de Centroamérica. En cuanto al uso de la tecnología de trenes de combustible de hidrógeno para los sistemas ferroviarios, tiene sentido desde la perspectiva de la descarburación del ambiente. Sin embargo, no implica la eliminación de la actual cadena de suministro de energía fósil para las locomotoras. El uso del hidrógeno ha tenido mucho  interés en los años recientes como fuente para reducir el calentamiento global. El mundo cuenta con abundantes combustibles fósiles y energías renovables que actúan como fuentes para producir hidrógeno. Como tal, el interés en los trenes que utilizan el combustible de hidrógeno ya está en marcha en China, Alemania y el Reino Unido, donde están utilizando dicha tecnología como sustitutos de los trenes diésel. 

En el 2021, el proyecto ferroviario de la Unión Europea unió fuerzas con Toyota para un enfoque híbrido de los trenes que funcionan con hidrogeno. Escocia planea descarbonizar sus ferrocarriles con la ayuda de trenes con dicho combustible, en colaboración con la empresa Alstom de Francia. Alstom ha entregado varios trenes que funcionan con hidrógeno para una ruta en Baja Sajonia, Alemania. Esta línea ferroviaria será la primera ruta de pasajeros del mundo que funcionará exclusivamente con esta tecnología Los nuevos trenes con esta tecnología no necesitan ser llenados de hidrogeno cada día. La empresa Linde, uno de los principales productores del Reino Unido en el nuevo campo de la energía del hidrógeno, llevará a cabo las operaciones de llenado.

Cuando los países de Centroamérica decidan construir futuros “canales secos” para el transporte de carga desde el lado del Atlántico hasta el lado del Pacífico, tendrán que convertirse en importadores de tecnología de hidrógeno para su uso en dichos sistemas ferroviarios. Pueden contar con suministros de países como Australia, Canadá y Estados Unidos que ya son importantes exportadores de hidrógeno. En la actualidad, existen diversas opciones económicas y tecnológicas en la región europea para el aprovechamiento del hidrógeno; por lo tanto, se puede esperar un aumento en la competencia que resultaría en reducir el costo de producción de hidrógeno. En la actualidad, hay poca demanda de este combustible como aplicación energética en los países en desarrollo de Centroamérica. Sin embargo, se espera que pronto se produzca el uso de camiones, autobuses y trenes que utilizan combustible de hidrógeno. También será necesario construir infraestructuras a gran escala, como estaciones de llenado de hidrógeno. 

Cabe mencionar que ideas sobre los “canales secos” como método de transporte de cargas a través de los países mencionados, no son nuevas. Han tardado en avanzar debido a: 1) los altos costos involucrados en su construcción, 2) preocupaciones ambientales como el daño a la flora y fauna dentro de las regiones selváticas que atravesarán los ferrocarriles del “canal seco” y 3) la reubicación no deseada de aldeas y sus habitantes que viven a lo largo de las rutas de dichos “canales”.

Un factor que puede acelerar la necesidad de tales “canales secos”  alternativos, y reportado por el Centro de Investigación Climática Woodwell, es la caída de los niveles de agua debido a una sequía, impulsada por una combinación de El Niño y el cambio climático. Esta sequía prolongada comenzó en 2023 y fue lo que provocó la interrupción del transporte marítimo a través del Canal de Panamá durante el 2023 y el 2024. Las autoridades del Canal de Panamá han tenido que imponer restricciones al número de barcos que pueden pasar por el canal, lo que ha provocado largas colas en los puertos cercanos, mientras los barcos esperan su turno. Esta situación ha afectado al comercio mundial y ha causado enormes pérdidas financieras a las compañías navieras.

Situación Actual – Locomotoras de Combustible de Hidrógeno

En Septiembre del 2022, las empresas Cummins, Inc. y Alstom colaboraron para lanzar la primera ruta del mundo de pasajeros en Alemania utilizando 100% hidrógeno de combustible. El sistema permite que el tren emita solo vapor y agua condensada mientras está en servicio y funciona con bajos niveles de ruido que mejoran la comodidad del operador. El uso de estos trenes se basa en la tecnología existente de hidrogeno de cero emisiones. Esos son más adecuados que los paquetes de baterías para locomotoras y otras aplicaciones pesadas. Los de hidrogeno pueden sustituir a las locomotoras diésel y evitar el costo de electrificar un ferrocarril completo con cables aéreos y otras infraestructuras. En la actualidad, las firmas Cummins y Alstom están a la vanguardia del movimiento de los trenes de hidrogeno. 

Con sede en París, el fabricante de tecnología ferroviaria Alstom es líder mundial en soluciones de transporte. Como líder de tecnología ferroviaria, la empresa es el único proveedor centrado exclusivamente en la tecnología ferroviaria. Con una importante presencia global, no es de extrañar que Alstom se esté moviendo rápidamente hacia el futuro del transporte con hidrogeno. Su socio, Cummins, líder mundial en tecnología energética, es una corporación que diseña, fabrica, distribuye y da servicio a una amplia cartera de soluciones energéticas. Los productos de la compañía van desde combustión interna, soluciones y componentes de energía integrada eléctrica e híbrida que incluyen filtración, turbocompresores, sistemas de combustible, sistemas de control, sistemas de manejo de aire, transmisiones automatizadas, sistemas de generación de energía eléctrica y productos de celdas de combustible, por nombrar algunos. A principios de este año, Cummins también abrió una nueva fábrica en Alemania, anticipando aún más actividad de trenes de hidrógeno de la Unión Europea en un futuro próximo.

Locomotoras Diésel-Eléctricas (EMD)

Vale la pena presentar una breve explicación de cómo funcionan los trenes de diésel. Aunque comúnmente se les llama “diésel”, dichas locomotoras en realidad son accionadas eléctricamente. El motor diésel acciona un alternador, que produce electricidad para hacer funcionar los motores eléctricos montados en los ejes de la locomotora. La locomotora diésel-eléctrica ofrecía muchas ventajas sobre su contraparte impulsada por vapor. Hay menos mantenimiento, usa menos combustible y podría operarse con una tripulación más pequeña. No requiere costosas estructuras de soporte como casas redondas, torres de carbón y tanques de agua. 

En una locomotora diésel-eléctrica, el motor diésel acciona un generador eléctrico de corriente continua (generalmente, menos de 3.000 caballos de fuerza (2.200 kW) netos para la tracción), o un alternador-rectificador eléctrico de CA (generalmente 3.000 caballos de fuerza (2.200 kW) netos o más para la tracción).

Locomotoras de Hidrogeno en Europa & China

Un tren de hidrógeno (Hydrogen Fuel Cell) utiliza una configuración híbrida de combustible de
hidrógeno, baterías y motores de tracción eléctricos. La fuente de combustible es el hidrógeno. Los “fuel cells” de combustible convierten el hidrógeno en electricidad, que alimenta las baterías para proporcionar una fuente de energía estable para los motores de tracción. El costo total de un proyecto de tren que utiliza esta tecnologia de hidrógeno en Europa fue de unos $92 millones. Un tren de este tipo ahorrará 1.6 millones de litros (423,000 galones) de diésel al año. 

Según el fabricante de trenes Alstom, los trenes pueden viajar 621 millas (1.000 kilómetros) con un solo tanque de hidrógeno con velocidades que alcanzan los 140

kilómetros por hora (87 mph), pero normalmente se mantienen entre 50 mph y 75 mph (Agosto 2022). Cuando necesitan llenarse, lo hacen en estaciones de servicio de hidrógeno a construirse a lo largo de las vías (Septiembre 2022). El llenado de un tren con hidrogeno es de menos de 20 minutos.

Ventajas del Ferrocarril de Cero Emisiones

Casi cualquier ruta ferroviaria que hoy en día utilice trenes diésel puede ser atendida por un tren de combustible de hidrógeno. Con respecto a las locomotoras diésel-eléctricas existentes en la actualidad con su sistema ferroviario, a lo largo de su ruta desde las ubicaciones de derivación y patio, el reemplazo es uno a uno. 

Otros atributos clave del ferrocarril propulsado por hidrogeno son:

1. Son tan flexibles y versátiles como los trenes diésel con una autonomía similar.
2. Se llenan en menos de 20 minutos y puede funcionar durante más de 18 horas entre llenarse.
3. No hay necesidad de infraestructura de cables eléctricos aéreos y subestaciones eléctricas.

La Ecuación Energética Diésel vs. Hidrógeno

La utilización del hidrógeno es más eficientes que un motor diésel a la hora de convertir la energía química de un combustible en movimiento en las ruedas. En el caso de los autobuses, camiones y vehículos de combustible hidrógeno (FCV) en general, es aproximadamente un 30-40% más eficiente que un diésel en términos energéticos. Sin embargo, el hidrógeno es actualmente más caro que el diésel y necesita alcanzar un costo equivalente al diésel en el surtidor de £ 1 / litro ($4.5 / galón) en comparación con £ 5.5 / kg ($18 / galón) de hidrógeno. 

El siguiente gráfico es una ilustración de cómo se puede calcular esto.

Una consideración económica importante es que los costos del hidrógeno continuarán cayendo hasta quizás tan solo el costo del diésel de $ 4.5 / galón para el 2030. Con la escala de producción de hidrógeno cayendo a la mitad, el costo a $ 9 / galón es bastante posible a medida que los costos del hidrógeno bajen en el futuro cercano. Por lo tanto, el costo de los electrolizadores y el llenado también disminuirá significativamente. 

Los mercados del hidrógeno funcionarán como los combustibles convencionales y el llenado será en minutos en todas partes, al igual que el diésel. Además, la producción de hidrógeno utiliza electricidad más barata que la carga eléctrica. También, se beneficiará más de las reducciones de costes de las energías renovables. Esto significa que el reabastecimiento rápido será estándar dentro del costo del combustible. 

Un sistema ferroviario de alta resistencia y concurrido que necesita una carga rápida en ruta, la practicidad, flexibilidad y simplicidad operativa de las locomotoras de hidrógeno resultarán en menores costos para la empresa.

Principales Empresas – Mercado de la Utilización de Hidrógeno

1. Cummins, Inc (EE. UU.): Una corporación multinacional de EE. UU. que diseña, fabrica y distribuye motores, filtración y productos de generación de energía. Da servicio a motores y equipos relacionados, incluidos sistemas de combustible, controles para el manejo del aire, control de emisiones de filtración, sistemas de generación de energía eléctrica y camiones. Vende en aproximadamente 190 países y territorios a través de una red de más de 600 distribuidores independientes y propiedad de la empresa.       
2. Alstom (Francia): Fabricante multinacional francés de material rodante que opera en todo el mundo en los mercados del transporte ferroviario, activo en los campos del transporte de pasajeros, la señalización y las locomotoras, con productos que incluyen los trenes de alta velocidad AGV, TGV, Eurostar, Avelia y New Pendolino, además de trenes suburbanos, regionales y de metro, y tranvías Citadis.  Es uno de los principales proveedores de tecnología ferroviaria en Alemania. 
3. Linde PLC (Irlanda): Linde cuenta con décadas de experiencia trabajando en toda la cadena de valor del hidrógeno. Desde el hidrógeno como combustible para la movilidad, el calor y la energía hasta su uso en el almacenamiento de energía, Linde puede ayudarle a hacer del hidrógeno un componente clave en sus planes. También están apoyando la transición a la energía limpia.  
4. Air Liquide (Francia): Líder mundial en gases, tecnologías y servicios para la industria y la salud. La producción de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno son una gran parte de su cartera y proyectos de futuro esenciales en energía.  
5. Air Products and Chemical, PLC (EE. UU.) Una empresa con sede en Estados Unidos que se dedica a la producción de hidrógeno líquido, pilas de combustible de hidrógeno (hydrogen fuel cells) y gas de hidrógeno comprimido en todo el mundo. Fue fundada en 1940 con sede en Allentown, Pennsylvania.
6. ENGIE (Francia): Empresa multinacional francesa de servicios públicos, con sede en La Défense, Courbevoie, que opera en los campos de la transición energética, la generación y distribución de electricidad, el gas natural, la energía nuclear, las energías renovables y el petróleo. 
7. Ballard Power Systems Inc. (Canadá): Fabrica y vende productos de pilas de combustible de energía limpia y proporciona soluciones energéticas a sus clientes. Ofrecen tecnología de pila de combustible de hidrógeno que puede alimentar camiones pesados, autobuses comerciales, trenes, barcos, automóviles de pasajeros y carretillas elevadoras.
8.   Hydrogen Technology, Inc. (Tokio, Japón). Diseña y fabrica dispositivos de generación de gas hidrógeno. Venta de gas hidrógeno y servicios de consultoría para hidrógeno.

Conclusiones

Liverpool Petroleum, LLC realizo un análisis detallado de abundante información técnica que incluye costos económicos y eficiencia sobre la tecnología del uso de hidrogeno. Una pequeña parte se ha presentado en este artículo. Basado en la misma, se considera una solución para los países centroamericanos, utilizar locomotoras de combustible de hidrógeno en sus proyectos de “canales secos” como medio de transporte de carga. 

Dicho análisis proporcionará a estos países la información necesaria para la toma de decisiones sobre la importancia de incluir locomotoras de combustible de hidrógeno en sus sistemas futuras de ferroviarios.  En cuanto al transporte con locomotoras de hidrógeno, el consenso emergente es que dicha tecnología está en camino de dominar los escenarios de servicio pesado, como el de los proyectos de sistemas ferroviarios de “canal seco” de estos países.

Un ejemplo es el modelo combustible de hidrógeno de Alstom que puede recorrer 1.000 kilómetros, o 621 millas, antes de necesitar un llenado. Esto indica que es ideal para los sistemas ferroviarios de Centroamérica ya que no será necesario recargarlo hasta que finalice el servicio al final del día cuando viaja de una costa a la siguiente.  

Si estos países deciden adoptar el uso de locomotoras de combustible de hidrógeno para transportar carga a largas distancias, estarán a la vanguardia de dicha tecnología en las Américas. Luego seguirá el uso futuro de los autobuses y camiones de hidrógeno para transportar personas, alimentos y materiales dentro de estos países.