FÒRUM INTERRAÍL. Vilanova i la Geltrú, 21 de febrero de 2013 Ricard Riol Jurado 1
0
Fuerza, trabajo, energía y potencia Fuerza
Trabajo = Fuerza x Desplazamiento
Energía Manifestació n en un campo físico del trabajo, calor, luz, etcétera
Mecànica
Potencial gravitatoria Ep = m · g · h Cinética Ec = 0,5 · m · v2
Radiante (ondas electromagnéticas, luz, Electromag sonido, radio...) nética Eléctrica (por diferencia de potencial eléctrico)
Potencia Capacidad para hacer un trabajo
Térmica
Calor
Química
Asociación de átomos en moléculas 2
0
Fuerza, trabajo, energía y potencia La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma
3
1 2 2
1 3
1 Estat inicial 2 Procés intermedi 3 Estat final 3
0
Fuerza, trabajo, energía y potencia Medidas de la energía
Carburante del vehículo diésel
Electricidad en casa
Bote de judías verdes
?
?
?
?
?
4
0
Fuerza, trabajo, energía y potencia
Poder calorífico de los combustibles 1 Litre dièsel: 37 MJ 1 Litre gasolina: 30 MJ
1 kWh = 3,6 MJ
1.000.000 cal = 4,187 MJ 1 cal = 4,187 J 5
0
Fuerza, trabajo, energía y potencia Peso persona: 75 kg Consumo alimentario para caminar: 75 kcal / km ~ 313.350 J/km
Un yogur da energía para
Peso persona: 75 kg + peso vehículo: 15 kg. Caminar 1,5 km Pedalear 5 km Peso total: 90 kg Consumo alimentario para rodar a 15 km/h: 22 kcal / km ~ 92.000 J/km Vehículo de 1.500 kg Consumo de carburante: 6 Litros diésel / 100 kilómetros 1 Litro diésel aporta 37 MJ >> 222 MJ/100 km ~ 2.220.000 J/km x7
x 24 6
1
Propiedades del ferrocarril SĂłlo este medio de transporte consigue estas caracterĂsticas simultĂĄneamente
Menos consumo
Menos espacio
Rapidez <> Seguridad 7
2 El origen del FC es energético
Eficiencia energética
Resistencia mecánica // esfuerzo de tracción
300 Newton / Tm
300 Newton / Tm
30 Newton / Tm
30 Newton / Tm
Tm: tonelada métrica
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2
El origen del FC es energético
Eficiencia energética
El tranvía aparece antes que la electricidad
Ómnibus de 3 caballos en las Ramblas de Barcelona, con ruedas de madera sobre adoquinado
Tranvía de London County Council Tramways, de 2 caballos y gran capacidad (doble piso), con ruedas metálicas sobre carriles metálicos. 9
2
El origen del FC es energético
Eficiencia energética
El mantenimiento del ferrocarril coincide con la valorización de la energía...
Vagoneta a tracción humana en una mina de carbón, permite rentabilizar el esfuerzo humano para el transporte de máxima cantidad de carga.
Tres operarios y tres directivos introdujeron el primer coche de la serie 5.000 (34 toneladas) del metro de Barcelona en la cochera. 10
2
No todo es rozamiento
Eficiencia energética
El consumo energético se incrementa con la velocidad... Aceleración y deceleración Res. Aerodinámica Res. Entrada aire Res. Mecánica Res. Gravitatoria (rampa) Fuente: Dinámica de los Trenes. Alberto García Álvarez. Fundación de los Ferrocarriles Españoles
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2
No todo es rozamiento
Eficiencia energética
… pero también con las paradas Aceleración y deceleración Res. Aerodinámica
Res. Mecánica
Fuente: Process, Power, People. UIC - Unión Internacional de Ferrocarriles.
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2
Difícil comparativa energética
Eficiencia energética
Los consumos energéticos finales no son representativos CONSUMO A BORDO (DISTINTAS UNIDADES)
Coche gasolina Coche diésel Coche híbrido Coche eléctrico Autobús diesel Autobús híbrido Autobús eléctrico Tranvía BCN 302 Metro MAD 7000B Suburbano FGC 112 Cercanías Renfe 465 Regional eléctrico Renfe 449 Regional AV Renfe 104 Larga Distancia Renfe 130 Larga Distancia AV Renfe 102 Avión A320
CONSUMO A BORDO (MJ/KM)
VELOCIDAD SUPERFICIE PLAZAS URBANO INTERURB. UNIDADES URBANO INTERURB. MÁXIMA (M2) 120 km/h 5 11,0 11,10 6,90 L. gasolina / 100 km 3,31 2,06 120 km/h 5 11,0 7,00 5,20 L. diésel / 100 km 2,59 1,92 120 km/h 5 11,0 7,22 5,52 L. gasolina / 100 km 2,15 1,65 90 km/h 5 11,0 0,15 0,15 kWh / km 0,54 0,54 100 km/h 70 28,8 46,00 35,00 L. diésel / 100 km 17,01 12,94 100 km/h 70 28,8 40,50 29,75 L. diésel / 100 km 14,97 11,00 90 km/h 70 28,8 2,00 2,00 kWh / km 7,20 7,20 70 km/h 218 85,3 4,00 4,00 kWh / km 14,40 14,40 110 km/h 1094 303,2 10,58 10,58 kWh / km 38,09 38,09 90 km/h 504 214,5 5,39 5,39 kWh / km 19,40 19,40 120 km/h 900 291,0 5,53 5,53 kWh / km 19,91 19,91 160 km/h 263 291,0 5,41 5,41 kWh / km 19,48 19,48 250 km/h 237 312,7 7,10 7,10 kWh / km 25,56 25,56 250 km/h 299 529,2 8,26 8,26 kWh / km 29,74 29,74 300 km/h 322 588,0 11,87 11,87 kWh / km 42,73 42,73 700 km/h 180 118,72 5,52 5,52 kg queroseno / km 238,98 238,91
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2
Difícil comparativa energética
Potencia instalada: 1.000 W Consumo energético durante 4 horas y media 4,5 kWh >>> 16,2 MJ
Eficiencia energética
Potencia instalada: 480.000 W Consumo energético por kilómetro: 4,5 kWh >>> 16,2 MJ 14
2
Difícil comparativa energética
Eficiencia energética
¡¡¡Un tren de alta velocidad consume como un Metro!!!
Fuente: Consumo energético y emisiones del ferrocarrils. Alberto García Álvarez. Fundación de los Ferrocarriles Españoles
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2
Los mitos de la energía y el tren
Eficiencia energética
¿El sobrepeso de la mayoría de los trenes se compensa con el menor rozamiento?
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2
Los mitos de la energía y el tren
Eficiencia energética
¿La alta velocidad devora la energía? ¿La potencia instalada es proporcional a a la energía consumida?
Fuente: Alberto-García Álvarez
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2
Los mitos de la energía y el tren
Eficiencia energética
¿El coche eléctrico es el fin del tren eléctrico? ¿Es lo mismo alimentarse con baterías que conectarse a la red?
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2
Los mitos de la energía y el tren
Eficiencia energética
¿Y si consideramos que por cada kWh eléctrico que consumimos se tienen que extraer 2 kWh de la naturaleza, la electricidad sale a cuenta?
19
5
Integraci贸 del cicle energ猫tic i la construcci贸 dels vehicles
20
¡Comparemos oferta! Transporte urbano
Emisiones debidas a consumo a bordo Emisiones debidas al transporte y captación en la naturaleza
0,17
Cercanías Renfe 465
1,76 15,49
1,34 11,77
1,19 10,46
0,63 5,53 Cercanías Renfe 465
0,19
0,10 0,09
36,92
-24%
Metro MAD 7000B
0,25
Metro MAD 7000B
0,20
Tranvía BCN 302
0,22
Autobús eléctrico
0,52
Autobús híbrido
0,59
-61%
41,93
-70%
Tranvía BCN 302
0,31
1,57
Autobús eléctrico
-26%
Autobús diesel
0,12-22% 0,11
1,79
Autobús híbrido
Energía consumida a bordo Pérdidas en transporte y en captación de la naturaleza
-42%
Eficiencia energética
Emisiones de CO2 (MJ/m2) por kilómetro
Consumo de energía primaria (MJ/m2) por kilómetro
Autobús diesel
2
21
¡Comparemos oferta! Transporte urbano Consumo de energía primaria (MJ/m2) por kilómetro Energía consumida a bordo Pérdidas en transporte y en captación de la naturaleza
Emisiones debidas a consumo a bordo Emisiones debidas al transporte y captación en la naturaleza
1,79
-34%
1,57
15,49
1,19 10,46
0,88 7,78
0,48 4,24 Cercanías Renfe 465
0,13
0,08 0,07
1,76
Metro MAD 7000B
0,17
Cercanías Renfe 465
Autobús eléctrico
0,25
36,92
0,15
Metro MAD 7000B
0,52
Tranvía BCN 302
0,20
-32%
Tranvía BCN 302
-61%
41,93
-73%
Autobús eléctrico
0,11 0,31
0,59
Emisiones de CO2 (MJ/m2) por kilómetro
Autobús diesel
0,12
Con freno regenerativo
Eficiencia energética
Autobús híbrido
-22%
-48%
Autobús híbrido
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
Autobús diesel
2
22
2
¡Comparemos oferta! Transporte interurbano 1
0,9 0,8
Eficiencia energética
Emisiones de CO2 (gramos/m2) por kilómetro
Consumo de energía primaria (MJ/m2) por kilómetro 0,42
Emisiones debidas a consumo a bordo Emisiones debidas al transporte y captación en la naturaleza
1,4 Energía consumida a bordo Pérdidas en transporte y en captación de la naturaleza
6,09
1,2
0,7
-60%
0,6 0,5
-79% 2,01
0,09 0,08
0,4
27,1
-91%
0,3 0,2 0,1 0
146,8
31,9
0,45
0,38
0,10 0,09
0,08 0,07
0,12 0,1
0,07 0,06
0,09 0,08
-96% 0,6 5,5
0,4 4,3
0,7 6,1
0,4 3,8
0,6 4,9
23
¡Comparemos demanda! Tte urbano 3,50
Energía consumida a bordo
0,58
2,50 2,00
Pérdidas en transporte y en captación de la naturaleza
0,25
0,22
2,19 1,83 1,21
0,56
1,07 0,51
0,46
0,33
0,20 0,17
0,23 0,19
0,13 0,11
Tranvía BCN 302
Metro MAD 7000B
Suburbano FGC 112
Cercanías Renfe 465
0,39
Coche eléctrico
Autobús híbrido
Coche diésel
0,50
0,63
Autobús eléctrico
2,81
1,00
0,00
Coche: 25% (1,18 pasajeros) Resto de modos: 20%
0,38
Autobús diesel
1,50
Ocupaciones consideradas:
0,46
Coche híbrido
3,00
Eficiencia energética
Consumo de energía primaria (MJ/m2) por kilómetro
Coche gasolina
2
24
¡Comparemos demanda! Tte interurbano 2,50 0,36 0,34
0,34
1,50
Procedentes de avión y coche
1,66 1,40
0,40
Pérdidas en transporte y en captación de la naturaleza Energía consumida a bordo
0,26 0,00
Coche híbrido
Autobús diesel
Avión A320
Coche diésel
0,00
0,32 0,17 0,15
0,31
0,25
0,23
0,22
0,20
0,27
Larga Dist. AV Renfe 102
0,47
0,61
Larga Dist.a Renfe 130
0,08
Regional AV Renfe 104
0,10
Regional eléctrico Renfe 449
0,50 0,00
Coche: 25% (1,18 pasajeros) Bus y tren: 50% Avión: 80%
0,75 1,63
Autobús eléctrico
1,75
Coche eléctrico
1,00
Ocupaciones consideradas:
Usuarios cautivos
0,29
Autobús híbrido
2,00
Eficiencia energética
Consumo de energía primaria (MJ/m2) por kilómetro
Coche gasolina
2
25
2
Paradojas energéticas de la alta velocidad
Los trenes de alta velocidad pueden llegar a consumir MENOS que sus homólogos de velocidad alta
Fuente: Consumo energético y emisiones del ferrocarrils. Alberto García Álvarez. Fundación de los Ferrocarriles Españoles
26
2
Vigencia del tren en el futuro
Eficiencia energética
Coche actual
Coche eléctrico
Evolución de los costes del petróleo
Inviabilidad de sustituir toda la flota a corto plazo (Euskadi: 950.000 coches) Problema de la autonomía y abastecimiento eléctrico
27
2
Vigencia del tren en el futuro
Eficiencia energética
Evolución positiva de la intensidad energética en el FC
►Consumo final coche diésel zona urbana: 7,00 L/100 km ►Consumo final coche diésel zona interurbana: 5,20 L/100 km ►Consumo final coche híbrido: 3,8 L/100 km
Fuente: PTP a partir de anuarios de Renfe, DSB, CP, FS y SBB CFF FFS
28
2
Vigencia del tren en el futuro
Eficiencia energética
Evolución positiva de la intensidad energética en el FC
-56% en 20 años
Fuente: Renfe 29
3
Compactaci贸n de la movilidad
Optimizaci贸n de espacio
3 carriles: 8.000 m 2 carriles: 12.000 m Tren + distancia frenado: 1.400 m
100 3 carriles: 2.000 m 2 carriles: 3.000 m
10
476 pasajeros sentados
160 30
3
Compactación de la movilidad
Optimización de espacio
Y VASCA 175 kilómetros x 14 metros de ancho = 2,45 km2 60% de la línea en túnel. En superficie = 0,98 km2
Aeropuerto de Bilbao Pistas, terminales y zonas valladas: 2,40 km2 . Fuente: GeoEuskadi. Infraestructura de Datos Espaciales de Euskadi
Aeropuerto de Vitoria-Gasteiz Pistas, terminales y zonas valladas: 2,27 km2 . Fuente: GeoEuskadi. Infraestructura de Datos Espaciales de Euskadi
31
ón
o
ca da
ca da
3’
3’
do bl e c Tr ad en a 3 /M ’ et ro
ad o
cu la d
ar tic ul
ar ti
Mayor capacidad horaria
Tr an ví a
Bu s
Bu s
C on du ct C or on ca co da pi 5’ lo ’ to .C C ad on a du 5’ ct ’ or C ca on da co 2’ pi ’ lo to ca da 2’ ’
Pe at
3 Optimización de espacio
Capacidad por hora, sentido y carril
Fuente: PTP 32
4
Guiado robusto y marcha asistida
Seguridad
El guiado permite una mayor adaptabilidad a la demanda sin detrimento de las condiciones de circulaci贸n, tanto en transporte de viajeros como de mercanc铆as.
Foto: Renfe 33
4
Guiado robusto y marcha asistida
Maquinista, no conductor Máximo guiado y restricción de gálibo Control por profesionales (no ocasionales) Sistemas de seguridad activa y pasiva Atención a la circulación, no a la conducción Capacidad de anticipo Resistencia pasiva Progresiva automatización, reducción de errores
Seguridad
Adecuada señalización
+ Buen mantenimiento
= Transporte terrestre más seguro
34
4
Guiado robusto y marcha asistida
Seguridad
VIAJAR EN CARRETERA ENTRAÑA UN RIESGO DE MUERTE 125 VECES SUPERIOR EN COMPARACIÓN CON EL FERROCARRIL
El guiado ferroviario aporta seguridad. El guiado del ferrocarril, evita la mayor parte de accidentes de la carretera: la distracción; que a su vez conlleva... Colisiones frontales y/o laterales Rebase de semáforos Vuelco por exceso de velocidad (Asfa Digital) Salida de vial por exceso de velocidad (Asfa Digital, baliza en curva) Salida de vial por distracción 35
隆Gracias por vuestra atenci贸n!
Ricard Riol Jurado www.transportpublic.org info@transportpublic.org 93 244 49 70