Carreteras electrificadas, el futuro para reducir emisiones de CO2 en el transporte

La necesidad de reducir las emisiones contaminantes de CO2 y otros gases a la atmósfera es cada vez más acuciante. El cambio climático, ya en marcha, obliga a ciudadanos, empresas y gobiernos a tomar medidas para ello, que en muchos casos implican profundos cambios en nuestra manera de consumir y desplazarnos. Pero también a la búsqueda de soluciones imaginativas, a la par que prácticas y útiles, para conseguir beneficiar tanto al medio ambiente como a quienes vivimos en la Tierra. Todos los sectores productivos tienen que dar un giro a su modo de operar. Entre ellos, el del transporte por carretera, tanto de personas como de mercancías, que podrían utilizar carreteras electrificadas para suministrar energía a los vehículos eléctricos o híbridos que vayan por ellas.

Así, la transformación de este sector, así como del mundo de la automoción, no solo pasa por utilizar vehículos eléctricos para que sus emisiones se reduzcan a la mínima expresión. También por plantear un cambio en las carreteras y otras infraestructuras utilizadas para desplazarse de un lugar a otro. Para ello hay que actualizarlas, y a ser posible de una manera que realicen una doble función: pavimento para circular y fuente de energía. Parece una utopía, pero está cada vez más cerca de ser una realidad, gracias a diversos proyectos de carreteras electrificadas que se están desarrollando y probando en diversos países del mundo.

Carreteras electrificadas: electricidad para vehículos compatibles que circulen por ellas

La filosofía que hay detrás de las carreteras electrificadas es bastante sencilla: reducir las emisiones de los coches, autobuses y camiones que circulan por carretera suministrándoles electricidad mientras lo hacen y que puede cargar las baterías de los que sean eléctricos e híbridos. De esta manera, además de rebajar la contaminación asociada al transporte, se soluciona también otro problema que experimentan este tipo de vehículos: su autonomía.

En general, los vehículos eléctricos e híbridos cuentan todavía con una autonomía no superior a unos pocos cientos de kilómetros. Esto hace que, sobre todo en los viajes largos, sea necesario parar cada cierto tiempo para recargar sus baterías, lo que ralentiza los viajes. Pero si van recibiendo electricidad a medida que circulan, el problema quedaría solucionado.

Eso sí, las carreteras electrificadas son todavía un proyecto que dista bastante de ser una realidad. Por el momento solo hay en marcha algunos proyectos en Europa, que utilizan dos métodos distintos para la transmisión de energía a vehículos: la inducción y la conducción. En el primer caso la electricidad se transmite a través de campos magnéticos que la pasan desde el suelo al coche, camión o autobús que va por ella.

Todo sin cables, con la misma tecnología que se emplea para la carga de baterías de diferentes dispositivos que cuentan con carga inalámbrica, como algunos modelos de smartphone. La carretera contaría con este sistema con varias bobinas bajo ella, que se encargarían de pasar la energía a los coches, que llevarían otra bobina de inducción como esta en la parte inferior, que la recibe y la pasa a electricidad, que se guarda en la batería del coche.

La segunda opción consisten en la creación de una línea cableada, por el aire o por el suelo. En este último caso la línea estaría integrada en la propia vía, y funcionaría como un rail parecido a los que emplea el popular juego de carreras Scalextric. Si va por el aire, la apariencia del mismo será similar a la de los trenes y trolebuses.

Proyectos mediante sistemas de inducción

De todos los proyectos de carreteras electrificadas ya puestos en marcha, quizá uno de los más avanzados ha sido el Proyecto Fabric, que concluyó en 2018 y con el que se pusieron en marcha varios pequeños tramos de carretera electrificada en zonas de Francia e Italia.

Este proyecto tuvo varios objetivos: evaluar el rendimiento de prototipos de carreteras electrificadas sin cables en condiciones reales de conducción, registrar el impacto que tendría la introducción a gran escala de este tipo de sistemas en la infraestructura de transportes y en la red de electricidad, evaluar el impacto que tendrían en la cadena de suministro de vehículos y en el medio ambiente y elaborar un listado de recomendaciones para su despliegue a gran escala.

Para todo esto se puso en marcha un grupo de 24 partners de nueve países de la Unión Europea, que a lo largo de los cuatro años que duró el proyecto desarrollaron tres prototipos de soluciones de carga sin cables, así como sus respectivas infraestructuras de comunicaciones y apoyo, de las que se llevaron a cabo varias demostraciones en Francia e Italia. La primera de las tres se basaba en un sistema de carga wireless modificado para la ocasión, del que se instalaron varias unidades de red base en un tramo de pruebas en el instituto Vedecom, situado en Satory, cerca de Versalles (Francia). Para las pruebas se utilizaron dos vehículos Renault equipados con los pads de carga necesarios para poder cargar sus baterías.

Los otros dos prototipos, más orientados a la investigación, se desarrollaron y probaron en la ubicación italiana del proyecto, en Susa, cerca de Turín. Para ellos se instalaron unas 50 bobinas transmisoras multidireccionales en un tramo de carretera de 100 metros, y otras 25 transmisoras de carga sencilla en otro tramo de 50 metros. También se desarrollaron aplicaciones de apoyo para la optimización del comportamiento de la conducción y del rendimiento del sistema, que incluía una unidad a bordo para proporcionar información al conductor sobre el proceso de carga, otra aplicación de apoyo al conductor para mantener una posición continua sobre la unidad de carga integrada en la carretera y otra aplicación para controlar el flujo de energía en función de su disponibilidad.

Además, también se estudió la viabilidad de los futuros sistemas de carretera eléctrica, o ERS. Para ello se tuvieron en cuenta la información y los datos recopilados por otros dos diseños de ERS creados para autopistas en Suecia, y capaces de proporcionar energía suficiente en carreteras de alta densidad circulatoria. El primero de ellos se trató de una carretera conductiva desarrollada por Volvo y Alstom. El otro era un proyecto de transferencia de energía mediante inducción, denominado Primove y desarrollado por Bombardier y Scania.

Las conclusiones a las que se llegaron a través de este programa, en el que incluso Qualcomm llegó a hacer pruebas de carga de vehículos dinámica en 2017, en la pista de pruebas de 100 metros puesta en marcha para el proyecto en Satory (Versalles), establecieron que la transferencia de energía sin cables de manera dinámica a través de sistemas ERS parece factible. Eso sí, no a corto plazo. Parece que a medio podría funcionar en entornos urbanos, para las redes de autobuses, y para corredores de transporte de mercancías a larga distancia.

También que la implementación de los sistemas ERS son posibles técnicamente para los diseños actuales de carreteras, y también con los materiales que ya hay disponibles. El sistema para su construcción, eso sí, tendría que realizarse teniendo en cuenta las infraestructuras que hay, las estimaciones de uso de cada vía y los costes de mantenimiento de cara al futuro, así como los de su ciclo de vida.

Carreteras electrificadas por conducción

Todos estos proyectos tienen en común el emplear la inducción. Pero también los hay que utilizan la conducción, y aunque no hay muchos, sí están más avanzados. Así, según Deutsche Welle, hace ya unos meses que comenzaron en Alemania las pruebas en entorno real de un sistema denominado eHighway en un trayecto de autovía de 5 kilómetros de longitud, entre Frankfurt y Darmstadt.

Estas pruebas se llevaron a cabo con un camión híbrido diésel-eléctrico, que circulaba con el tráfico diario habitual de la vía, que transitaba con normalidad por otros carriles mientras este camión recibía electricidad de un sistema de cables colocado sobre el carril interior de la carretera. Antes ya se habían realizado otras pruebas de este tipo de sistemas en el país, pero por la noche o en bases militares abandonadas. Esta ha sido la primera con tráfico real, al menos en Alemania.

Eso sí, la primera carretera que contó con pruebas de un sistema eHighway fue una de Suecia. También con camiones, en 2016 se puso en marcha un tramo de carreteras  en el país por el que camiones con enganches para los sistemas de cables que se colocaron sobre la carretera recibían así electricidad como lo hacen los trolebuses. En total, dos kilómetros que conectaban un centro industrial con un puerto, que estuvo en pruebas durante dos años y se desplegó en colaboración con Scania, fabricante de los camiones utilizados en la prueba.

eHighway también se ha probado en Estados Unidos, en una carretera de cerca de kilómetro y medio como conexión con un terminal de ferrocarril cercano a un puerto con éste. Las pruebas, realizadas con camiones Volvo, se llevaron a cabo durante más de medio año.

Otros sistemas de suministro de electricidad a vehículos se están también probando en localidades como Hamburgo, en Alemania, o Saint Moritz en Suiza. Con él se recargan las baterías de los autobuses eléctricos o híbridos en las paradas para la subida y bajada de pasajeros. En estos casos, el sistema de enganche de los autobuses se conecta a la toma que queda situada sobre la parada.