Optimización del encendido-apagado de subestaciones en una red ferroviaria metropolitana

Este proyecto se centra en el ahorro energético en una línea ferroviaria metropolitana mediante el apagado y encendido de algunas de las subestaciones de tracción durante determinados periodos de tiempo. El objetivo es limitar el uso de los reóstatos con los que van equipados los trenes, para que esta energía que se quema en ellos sea redirigida hacia la tracción de otros trenes. El principal fin de los reóstatos es el de limitar la tensión de catenaria a la cual está conectado el propio tren, con el objetivo de proteger el resto de equipos eléctricos de una subida de la tensión en la catenaria. En una red de metro de corriente continua, como es la del caso de estudio de este trabajo, esto se produce cuando existen desequilibrios entre la demanda y la generación de potencia eléctrica. Este fenómeno se produce de manera más acusada durante las horas valle, donde un tren que se encuentre frenando y generando potencia eléctrica puede no encontrar en su proximidad otro tren que pueda consumir esta potencia eléctrica, por lo cual este sobrante de potencia tendrá que ser asumido por el reóstato para evitar que las tensiones en la catenaria suban peligrosamente. Existen estudios que demuestran que se puede recuperar hasta un 40% de la energía que es consumida por los trenes para su movimiento a través del frenado regenerativo pero que por motivo tecnológicos se dan pérdidas innecesarias de hasta el 12% en los reóstatos.

El objetivo del proyecto por tanto es el de analizar esta técnica de encendido y apagado de subestaciones durante las horas valle para minimizar los gastos de energía en los reóstatos y determinar el alcance su aplicación. Además, esta técnica no implicaría ningún gasto para la empresa que la aplicase, ya que solo requeriría de la desconexión de los interruptores de las subestaciones de la línea para su implementación.

This project focuses on energy savings on a metropolitan railway line by switching off and on some of the traction substations during certain periods of time. The aim is to limit the use of the rheostats that the trains are equipped with, so that this energy that is burned in them is redirected towards the traction of other trains. The main purpose of the rheostats is to limit the catenary voltage to which the train itself is connected, in order to protect the rest of the electrical equipment from an increase in the catenary voltage. In a direct current metro network, as in the case study of this work, this occurs when there are imbalances between the demand and the generation of electrical power. This phenomenon occurs most markedly during off-peak hours, where a train that is braking and generating electrical power may not find in its proximity another train that can consume this electrical power, so this excess power will have to be assumed by the rheostat to prevent the voltages in the catenary rise dangerously. Studies have shown that up to 40% of the energy consumed by trains can be recovered for movement through regenerative braking, but for technological reasons there are unnecessary losses of up to 12% in the rheostats.

The aim of the project is therefore to analyse this technique of switching substations on and off during off-peak hours in order to minimise energy costs in the rheostats and determine the scope of its application. In addition, this technique would not imply any expense for the company applying it, since it would only require the disconnection of the substation switches from the line for its implementation.