Consumo de energía del tren y de otros medios de transporte

Notas:

• FES^[1]
• BBG^[2]
• (a) Ver más abajo, el "ejemplo de la LAV Madrid-Barcelona"
• Para efectos de comparación, los consumos son en equivalente de litros de gasolina "a partir de la estación de servicio". Para hacer un balance energético completo, hay que añadir un 30% en concepto de energía consumida para la producción, refinería, y distribución de la gasolina. Para comparar con "consumo equivalente de gasolina a partir de la estación de servicio", ver más abajo sección ¿Como se exprime el consumo de energía?
• Los consumos y datos de ocupación son los medios reales medidos en Alemania (Francia para el TGV) para los distintos tipos de transporte. Así los tráficos de cercanías a las horas punta tienen una ocupación cercana al 100% y el resto del día mucho más bajas, con lo que la media es inferior a la del tráfico de larga distancia.
• Puesto que se trata de datos medios reales de 2001, la ocupación del ICE-1 y 2 en Alemania (47%) es más baja que la del TGV (65%). En Francia, debido a un modelo comercial distinto se consiguen ocupaciones medias más elevadas.
• Los valores para el ICE-3 de la tabla eran según el proyecto y se ajustan a la realidad. Por ejemplo, según los datos de una nota de prensa de 2006 de Deutsche Bahn, en los primeros meses de servicio de la nueva LAV Nüremberg-Munich el ICE-3 ha tenido un consumo de 1,4 litros por 100 pkm con una ocupación del 65% (en litros de gasolina a partir de la estación de servicio).^[3]
• También se incluyen los consumos teóricos con una ocupación del 100%. Sin embargo, esos datos dan lugar a datos ficticios. Por ejemplo, por la propia naturaleza del servicio, con tráficos muy asimétricos y con puntas en pocas horas, el tráfico de cercanías nunca tendrá una ocupación media tan elevada como el de larga distancia.

Consumo a distintas velocidades

El consumo aumenta fuertemente con la velocidad. Tomando valores del ICE-3 se obtiene este tabla

Tomando como referencia el consumo a 200 km/h, se observa que para pasar a 250 km/h el consumo sube el 18% y a 300 km/h el consumo sube al 143%. A 350 km/h se necesita 79% más energía que a 200 km/h. Este tipo de comparaciones muestra que la velocidad por la velocidad no es un buen argumento. Un ICE-3 a 350 km/h consume más del doble que a 150 km/h. Sin emabrgo, paradójicamente, el balance energético de tráficos a muy altas velocidades puede ser positivo si la mayor velocidad sirve para que más viajeros opten por el tren en vez del coche o avión (con consumos de energía mayores en un factor 3x a 6x, como, por ejemplo, se demuestra en un interesante estudio de 2007 con ejemplos de España.^[5] ).

En cambio, del punto de vista de balance energético, no tiene sentido la Alta Velocidad para distancias cortas donde la ganancia de unos minutos no provoca mayores trasvases de viajeros al tren, y los costos de operación más caros (no sólo consumo energético) no se compensan.

El ejemplo de la LAV Madrid-Barcelona

Según Renfe,^[6] la serie 103 tiene previsto un consumo de respectivamente 11400 kWh, 13400 kWh y 14800 kWh para 300 km/h, 320 km/h y 350 km/h para el trayecto Madrid-Barcelona. Traducido a litros de gasolina "a partir de la estación de servicio"/100 km con una ocupación del 65% son, respectivamente, 1,7, 2,0 y 2,2 litros gasolina/100 km (ver más abajo, en sección "Para entender las tablas y los valores de consumo", como se llega a estos valores). La misma fuente da un consumo aproximado de "3 toneladas de combustible" para un Airbus de 153 plazas y de "4 toneladas" para un Boeing 757 de 190 pasajeros para un vuelo Madrid-Barcelona, lo que correspondería a consumos de 6,3 y 6,8 litros "a partir de la estación de servicio"/100 km con una ocupación del 65%.

La fuente citada^[6] también estima la emisión de CO2 con una ocupación del 100%: (61 kg CO2/pasajero en avión y 9,5 kg CO2/pasajero AVE). Con los mismos datos y ocupación, pero utilizando el "Control Ambiental de Movilidad" de la Deutsche Bahn (ver sección fuentes), se llegaría a un valor algo mayor, 16,1 kg CO2/pasajero de AVE con lo que el avión emitiría 4 y no 7 veces más CO2 que el AVE (Deutsche Bahn calcula la emisión de CO2 en kg multiplicando el consumo bruto en litros de gasolina por 1,7, y el del avión por 2,3.)

El ejemplo de la LAV Marsella París

SNCF ha hecho públicos datos para el TGV Marsella-París que son similares a los publicados en Alemania (ver arriba).

Consumo de vehículos diésel^{[7] [8]}

Valores indicativos en litros "a partir de la estación de servicio":

• Renfe Serie 592|Renfe Automotor 592: 1,07 l/km
• Renfe Serie 593|Renfe Automotor 593: 0,88 l/km
• Renfe Serie 597|Renfe Automotor 597: 1,32 l/km
• Renfe Serie 319|Renfe Locomotora 319: 3,36 l/km
• Renfe Serie 321|Renfe Locomotora 321: 3,67 l/km
• Renfe Serie 333|Renfe Locomotora 333: 3,99 l/km
• Renfe Serie 354|Renfe Locomotora 354: 2,36 l/km
• DB Serie 612 automotor 146 plazas, 160 km/h : 0,8 a 1,4 l/km
• DB Serie 628,2 automotor 146 plazas, 120 km/h: 0,6 a 0,8 l/km
• Locomotora DB serie 218 con 3 coches (unas 200 plazas): aprox. 2,5 l/km
• Autobús interurbano: 0,35 l/km
• Autobús urbano (dos ejes): 4 l/km
• Autobús urbano (tres ejes): 5,5 l/km

Conclusión

• Tomando los datos reales de ocupación, se llega a la aparente paradoja que por pasajero transportado el consumo de energía es más alto en tráfico regional, con ocupaciones medias bajas (20%), que en alta velocidad, debido a las ocupaciones mucho más altas.
• En Alemania, el consumo energético del ICE-1 y -2 es sólo un 20% superior al de los trenes intercity. De nuevo, las tasas de ocupación más altas en el ICE explican este hecho.
• Los ICE-3 y el TGV, construidos con materiales mas livianos que los ICE-1 y 2, tienen los consumos enérgéticos más bajos de todos los transportes interurbanos considerados, incluyendo los trenes intercity (contando pon las ocupaciones medias registradas).
• Con factores de ocupación del 100% el autobús sería muy eficiente del punto de vista energético.
• El balance energético es claramente favorable (factores de 3x a 6x ) a la alta velocidad (ICE, TGV) en comparación con el avión.
• El consumo energético aumenta muy rapidamente con la velocidad (el ICE-3 consume casi 80% más a 350 km/h que a 200 km/h).

Para entender las tablas y los valores de consumo

Unidades y equivalencias

El consumo de energia se puede representar en unidades distintas. Equivalencias aproximadas [1]:

• 1 l gasolina = 0,74 kg; 1 kg gasolina = 1,35 l
• Equivalente energía de 1 l gasolina = 32 MJ (Megajulio)
• Equivalente energía de 1 kg gasolina: 43,5 MJ
• 1 kWh (kWh, Kilowatiohora) energía eléctrica = 3,6 MJ
• 100 kWh correspponden a 8,28 kg o 11,25 l gasolina
• 1 l gasolina corresponde a 8,9 kWh energía eléctrica
• 1 kg gasolina corresponde a 12 kWh
• 1 l combustible diesel tiene el contenido energético de 1,1 l gasolina
• 1 kg equivalente petróleo = 11,6 kWh = 0,97 kg gasolina = 1,31 l gasolina

¿Como se expresa el consumo de energía?

Generalmente el consumo de energía de vehículos se expime de tres formas:

• consumo neto por el vehículo
• consumo equivalente de gasolina a partir de la estación de servicio
• consumo total de energía primaria

En las tablas de arriba se han indicado los consumos "en equivalente de litros de gasolina a partir de la estación de servicio" porque es más intuitivo, ya que es la forma en la que estamos acostumbrados a calcular el consumo.

Sin embargo, para hacer un balance energético completo, hay que añadir del orden de 30% en concepto de energía consumida para la producción, refinería, y distribución de la gasolina. En otras palabras, si un automovilista utiliza para un viaje 100 litros de gasolina comprados en la estación de servicio, en realidad está consumiendo el equivalente de unos 130 litros de gasolina de energía primaria.

Para el consumo de energía eléctrica de un tren eléctrico ocurre algo parécido. Si un tren toma de la catenaria 100 kWh para un trayecto, en realidad está consumiendo un total de unos 300 kWh de energía primaria. Los otros 200 kWh se consumen en la producción (sea energía renovable o fósil) y distribución. La pérdida grande por estos conceptos se compensa por la mayor eficiencia de los motores eléctricos comparados a los de combustión (25% para los de gasolina, 30% diésel).

Generalmente se utilizan los valores indicativos y aproximados siguientes para convertir los diversos tipos de consumo de energía:

• Gasolina: Total energía primaria = 1,3x consumo neto por el vehículo ("consumo equivalente de gasolina a partir de la estación de servicio")
• Energía eléctrica: Total energía primaria = 3x consumo neto por el tren
• Consumo equivalente de gasolina a partir de la estación de servicio = 2,3x consumo neto energía eléctrica por el tren

Ejemplo de cálculo para la LAV Madrid Barcelona

Los datos de consumo de 11400 kWh para una unidad de la serie 103 que hace el trayecto completo Madrid-Barcelona con velocidad máxima 300 km/h (ver más arriba) corresponden a la energía neta consumida por el tren. Para obtener el "equivalente a partir de la estación de servicio" debemos multiplicar por 2,3, lo que da 26.220 kWh. Dividiendo por 404 plazas, se obtienen 64,9 kWh por plaza con una ocupación del 100% y 99,8 kWh si es del 65%. Dividiendo por 8,9, se llega a 11,2 litros de gasolina por el trayecto completo, lo que corresponde a 1,7 litros/100 km.

Enlaces externos y fuentes

• Esta entrada ha sido en gran parte tomada del artículo "Consumo de energía del tren y de otros medios de transporte" de Ferropedia, la enciclopedia colaborativa del ferrocarril donde hay información adicional.

1. ↑ Datos de 2001 de FES "Das System Transrapid"
2. ↑ Datos de 2006 basados en IFEU, en inglés
3. ↑ La nota de prensa indica un consumo total de energia primaria de 2,7 litros por 100 km con una ocupación del 50% (4,7 l por los 171 km). Para la conversión en litros de gasolina a partir de la estación de servicio ver sección ¿Como se exprime el consumo de energía?
4. ↑ Rudolf Breimeier: Transrapid oder Eisenbahn - ein technisch-wirtschaftlicher Vergleich. Minirex-Verlag Luzern 2002, ISBN 3-907014-14-6. Los valores indicados son consumo neto por el vehículo. Para comparar con "consumo equivalente de gasolina a partir de la estación de servicio", ver sección ¿Como se exprime el consumo de energía?
5. ↑ Alberto García Alvárez (2007) La extensión de la red AVE mejora la sostenibilidad del transporte: Consumo de energía y emisiones del tren de alta velocidad en comparación con otros modos de transporte. Anales de Mecánica y Electricidad, ICAI, v. 26-34
6. ↑ ^{a b} El Periódico, 18 marzo de 2007
7. ↑ Según el libro "El motor del tren" editado por el GIRE de RENFE en 1991 en Tranvia.org, hilo Consumo de gasoil en trenes diésel
8. ↑ Excelente enlace (en alemán) con datos sobre diversos aspectos del transporte público

• Web de la Deutsche Bahn donde se puede calcular el consumo energético de cualquier relación en Alemania para tren, automóvil y avión.(Buscar una relación y pinchar en "Control Ambiental de Movilidad" (¡también en castellano!).
• IFEU, instituto científico que ha realizado los cálculos del "Control Ambiental de Movilidad" de Deutsche Bahn. (IFEU, en inglés)