El movimiento es energia

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

8

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

11

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.

12

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

13

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

15

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?

16

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

17

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?

18

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