Dice la ley de la conservación de la energía que esta no se crea ni se destruye, solo se transforma. El principio se visualiza mejor con el nuevo prototipo desarrollado por el Metro de Medellín, en asocio con la UPB, que permite recuperar los voltios generados cuando los trenes frenan y almacenarlos en una megapila para reutilizarlos.

El prototipo, que se empezó a estructurar hace cuatro años, funciona desde marzo en el circuito entre las estaciones Madera y Niquía de la Línea A, en el norte metropolitano. Por ahora, la energía almacenada en los ultracapacitores —término con el que se denomina la pila— es devuelta al sistema para impulsar la marcha de los trenes cuando estos salen de las estaciones.

Mauricio Soto Garcés, jefe de Innovación del Metro, explicó que el equipo tiene integrado un sistema de compensación que devuelve la energía a la catenaria, según la necesidad de la operación. Antes, señaló, cuando las catenarias alcanzaban los 1.900 voltios la energía se disipaba en calor o se quemaba en resistencias.

Ahora, si no hay otro tren arrancando, la energía se almacena para que no sobrecargue la catenaria con altos picos de voltaje (no permite que se superen los 1.900 voltios).

Un solo tren puede generar 10 kilovatios/hora aprovechables, pero cuatro de estos los asumen los motores, la fricción con el riel y la resistencia al frenado. La megapila solo captura dos kilovatios/hora. En un día, sumadas estas diferencias, el ultracapacitor podría acumular 300 kilovatios, suficiente para cargar un bus eléctrico, tres taxis eléctricos o 60.000 celulares.

Según un informe de la Unidad de Planeación Minero-Energética de 2018, una persona en Colombia consume, en promedio, 1.159 kilovatios por año. En otros términos, en tres días, el ultracapacitor acumularía la energía que necesitaría una persona en un año.

Según la UPB, este equipo también evita la emisión de dióxido de carbono. Como referencia, un pino maduro puede absorber 50 toneladas de CO2 en un año. El ultracapacitor evitaría en un día el material que captarían tres árboles en un año.

Detalles técnicos

El ultracapacitor no es una pila convencional porque ninguna de estas podría soportar el régimen de constante carga-descarga al que está sometido por la dinámica de los trenes. El dispositivo está diseñado para un millón de ciclos.

Pese a que su implementación no representa un ahorro considerable para el Metro en términos de consumo energético —$60.000 diarios, unos $22 millones al año—, su utilidad radica en que se garantiza la estabilidad del fluido y el menor desgaste en catenarias.

El prototipo fue implementado en el circuito Madera-Niquía por ser el punto más alejado de una fuente de energía en la Línea A y porque se requería soportar la necesidad energética de esa zona.

Además, indicó Soto, si se fuera a extender la línea hacia el norte —hoy no está contemplado en el plan de expansión de la empresa—, ya no se requeriría implementar una subestación que costaría 4 millones de dólares.

Andrés Emiro Díez Restrepo, profesor en la facultad de Ingeniería de la UPB, PhD en ingeniería y experto en energía y termodinámica, señaló que este es el primero dispositivo de su tipo en Latinoamérica y que sus algoritmos de compensación son únicos, por lo que son sujetos actualmente de protección intelectual.

Díez indicó que el ultracapacitor funciona como un convertidor reversible, es decir que si en algún momento se requiere la energía de las baterías, se puede extraer. Dijo que así operan sistemas eléctricos de Estados Unidos que, tras el paso de huracanes o tornados que cortan el fluido, son las baterías de los automotores las que proveen voltaje a las viviendas.

“Este es el futuro de este tipo de tecnologías”, sostuvo.

La investigación y construcción del prototipo costó $700 millones. Replicarlo costaría la mitad.

El equipo es monitoreado por el Puesto Central de Control, lugar donde se monitorea y supervisa el desarrollo de la operación del sistema metro. Un operador chequea su comportamiento y lo puede habilitar o inhabilitar sin afectar el fluido de la catenaria.

Carga pública, el paso

Ya el ultracapacitor pasó su etapa de prototipo y es un modelo industrial replicable para la industria. Según el Metro, ya recibió una oferta para vender los diseños y comercializarlos en Europa.

El propósito del Metro es aplicar el conocimiento adquirido en este circuito y replicarlo en otras áreas del sistema.

“Se tiene que determinar si es útil implementarlo en otros puntos, primero se deben detectar zonas débiles para hacer este tipo de aprovechamientos”, indicó Díez Restrepo.

La línea B, por los altos voltajes que maneja y porque no hay coincidencia de frenando con marcha de otro tren, es el circuito donde se replicaría la invención porque es una “mina de energía”.

“En momentos de relativa calma en el sistema, la energía sobrante alimentará baterías para carga de vehículos eléctricos. Una idea que se analiza es en la estación Estadio, con un punto de carga para bicicletas y patinetas eléctricas, logrando un ciclo perfecto de la energía que antes se quemaba en resistencia o se disipaba en calor”, dijo Soto.

Si la carga fuera a ser directa, este dispositivo sería capaz de cargar buses con alta velocidad (las baterías de un bus pueden durar dos horas y media, mientras que la carga rápida solo tardaría 20 segundos).

“Es un desarrollo de la ingeniería local y un primer paso para que toda la movilidad eléctrica se desarrolle acá, reduciendo costos y aportando conocimiento desde las universidades” concluyó Soto.

FUENTE: EL COLOMBIANO