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¿Por qué los frenos regenerativos del metro de Oslo sólo pueden compartir energía con otros trenes si están "cerca"?

I leer en Wikipedia que el metro de Oslo dispone de frenado regenerativo, pero no de baterías para almacenar la energía. Por lo tanto, la energía sólo se puede utilizar si hay otro tren "cerca" para utilizar la energía.

¿A qué distancia está la "cercanía"?

Debido al embotellamiento del túnel común, todas las líneas tienen intervalos de 15 minutos entre las salidas. Eso significa que suele haber varios kilómetros entre cada tren, excepto en las partes de la red en las que varias líneas comparten la misma vía (como el túnel común y algunos otros tramos.)

  • ¿Por qué no se puede compartir la energía a lo largo de esos varios kilómetros?

  • ¿La resistencia en los cables a lo largo de la vía hace que no valga la pena?

  • ¿No se podría devolver la energía a la red?

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transistor Puntos 2074

¿La resistencia en los cables a lo largo de la vía hace que no valga la pena?

Ese será un factor. El artículo dice que cada tren tiene 12 motores de 140 kW, lo que da un total de 1.680 kW (1,68 MW). El sistema es de 750 V de corriente continua y, excepcionalmente, utiliza el tercer carril en algunos tramos y líneas aéreas en otros. Con estos niveles de potencia, se producen corrientes del orden de 2000 A, por lo que la resistencia de la línea se convierte en un problema. La resistencia de la línea también puede ser un factor que influya en el funcionamiento de los disyuntores y en los tiempos de disparo, lo que limita aún más la longitud máxima de un tramo.

Otro factor que hay que tener en cuenta es que las centrales eléctricas (básicamente transformadores / rectificadores / filtros e interruptores automáticos) estarán repartidas a lo largo de la línea con aisladores seccionales entre cada central. En este caso, la corriente no puede pasar de una sección a la siguiente. Sospecho que ésta es la verdadera razón de la restricción de "proximidad".

¿No se podría devolver la energía a la red?

Se podría, pero se necesitarían inversores para convertir la CC en CA y éstos no serían baratos a esos niveles de potencia y el ciclo de trabajo (la cantidad de tiempo de regeneración que conlleva) puede hacer que no merezca la pena.


Información adicional.

La aceleración en el rango de 0 a 40 kilómetros por hora (0 a 25 mph) está limitada a 1,3 metros por segundo al cuadrado (4,3 pies/s2). En esta fase, el tren a plena carga utiliza 5,0 kiloamperios.

Por lo tanto, 5000 A de corriente máxima por tren. No encuentro ninguna tabla de resistencia para los raíles de acero, por lo que no puedo ofrecer una estimación de la caída de tensión por km.

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Rainer P. Puntos 301

Por razones obvias, cualquier red ferroviaria se divide en secciones aisladas y cada una de ellas se alimenta por separado de la red de media o alta tensión a través de su propio transformador, disyuntor e interruptor.

Dos trenes de un mismo tramo pueden compartir directamente la energía. Los trenes de distintas secciones sólo pueden hacerlo a través de la red. Como el metro de Oslo utiliza corriente continua y los rectificadores suelen ser unidireccionales, no se puede compartir la energía a través de la red y, por tanto, se limita a los trenes de una misma sección.

La imagen siguiente muestra un seccionador en una línea aérea de CA. Las secciones se alimentan de diferentes fases de la red trifásica de alta tensión para equilibrar la carga.

Phasentrenner fuente de la imagen

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SchighSchagh Puntos 116

Un tipo de ferrocarril eléctrico aquí.

Propagación a larga distancia

He visto cómo el cable de un trolebús de 600 V baja a sólo 200 V a cuatro millas de la subestación bajo una carga pesada de ~300 A de un solo vagón articulado (cable de 4/0, 107 mm2, rieles como retorno).

Los terceros carriles son mucho más resistentes, pero los trenes del metro son mucho más pesados. Normalmente, las zapatas del tercer carril están fundidas a 400 amperios (por zapata, y no todas las zapatas están en contacto a la vez) con hasta 8 vagones. En Oslo circulan grandes vagones articulados que son eléctricamente de 3 vagones.

Si la electricidad regenerada pasa una subestación, está aún más en desventaja.

Quiero decir que el tren subterráneo podría empujar su energía regenerada cualquier distancia si está dispuesto o es capaz de aumentar la tensión sin límite. Sin regular, la regeneración del motor de CC puede actuar como una antigua fuente inductiva de corriente constante, aumentando la tensión hasta que fluya la corriente. Quemar gran parte de ella en pérdidas de transmisión estaría bien, es "energía gratuita". Sin embargo, choca con los límites de a) los equipos de a bordo (sobre todo, la resistencia del aislamiento en los motores), y b) el tercer carril . BART pretendía tener un tercer raíl de 1.000 voltios, pero descubrió que en el peor de los casos la lluvia sobre el polvo de los frenos provocaba espectaculares descargas eléctricas incluso en su clima templado. Se redujo a 900 voltios, pero sigue siendo problemático. Oslo ya está a 750, no hay mucho margen de maniobra.

Realmente, para regenerar de forma productiva, es necesario que haya un tren cerca que ya esté bajando la tensión y sea capaz de engullir esos amperios.

Regeneración en la red

Esto es difícil, entre otras cosas porque un par de megavatios de potencia inyectada durante unos segundos no es tan útil para la red.

Además, la regeneración DC-AC es difícil, ya que se necesitan grandes inversores de silicio en cada subestación.

En la Edad de Oro, convertidores rotativos eran perfectamente capaces de una eficiente regeneración DC-AC (de hecho, tenían circuitos para prevenir regeneración accidental, por ejemplo, si la red local de una subestación sufre una caída de tensión, lo que hace que se retroalimente desde otra subestación a través del cable del carro). Los ferrocarriles eléctricos tenían más distribución de energía de CA propia. Y la tensión del tercer carril era de sólo 600V, por lo que había más margen de maniobra. Sin embargo, los vagones no eran capaces de ello: los trenes del metro eran muy sencillos entonces, con sólo 7-12 cables en las líneas de control entre vagones.

Los convertidores rotativos se suprimieron en cuanto se dispuso de rectificadores de arco de mercurio, e incluso éstos desaparecieron en la época de los primeros coches de regeneración.

No espero ningún resurgimiento de los convertidores rotativos (más bien es una lástima, ya que son perros simples, corregir realmente el factor de potencia en la red local y pueden ser competitivos, ya que son sencillos). Así que todo se reduce a inversores complejos y de gran tamaño. Dada la escasa ganancia económica que supone la reventa de energía, sólo los sistemas muy avanzados (de alta I+D), como BART, están incursionando en la regeneración de la red a partir de CC.

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Mark0978 Puntos 495

Cuando frenas, tu objetivo principal es deshacerte de la energía extra, así que no te importa realmente la eficiencia con la que se utilizará. Incluso si las pérdidas resistivas se acercan al 100%, tener un freno regenerativo es mejor que tener sólo frenos mecánicos. Así que ciertamente no se trata de la resistencia de la línea eléctrica, sino de lo que la red eléctrica puede soportar.

¿Por qué no se puede compartir la energía a lo largo de esos varios kilómetros?

En el caso simple de los tramos aislados, se trata de un compromiso entre la longitud de un tramo de línea en el que es posible el frenado regenerativo y la longitud de un tramo de línea afectado por un fallo eléctrico. Es decir, si toda la red eléctrica pudiera utilizarse para el frenado regenerativo, un solo fallo también haría caer toda la red.

Es cierto que son posibles soluciones más complejas desde el punto de vista teórico, pero no desde el punto de vista económico.

¿No se podría devolver la energía a la red?

Alimentar la energía de la red con un consumo estable de energía elevará el voltaje muy rápidamente, y las centrales eléctricas típicas no podrán moldear su producción lo suficientemente rápido como para compensar. Si la red local no puede soportar esos picos de sobretensión, no tiene sentido construir inversores. E incluso si la red puede manejar la energía entrante adicional, la solución puede no ser económicamente viable.

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