Análisis comparativo de eficiencia energética y consumo en sistemas de propulsión para trenes maglev y convencionales

Abstract

La cerca de sistemes de transport més eficients i sostenibles és una prioritat a nivell mundial. Els trens de levitació magnètica (MagLev) emergeixen com una alternativa innovadora en aquest àmbit. Els trens MagLev utilitzen la levitació magnètica per flotar sobre les vies, eliminant el contacte físic i reduint la fricció. Això els permet assolir altes velocitats. Però, encara que poden assolir velocitats molt altes i reduir significativament la contaminació acústica, el seu consum energètic és un aspecte crític que s'ha d'abordar. Aquest estudi se centra en la comparació detallada de l'eficiència energètica i el consum entre els sistemes de propulsió MagLev i els trens convencionals. En una primera part teòrica, s'exposa la història de la tecnologia de levitació magnètica i es mencionen els trens MagLev més representatius en l'actualitat (tant prototips com operatius). S'analitzen exhaustivament diversos aspectes, incloent-hi la tecnologia darrere dels processos de levitació, la propulsió i la guia, diferenciant entre els dos sistemes principals de MagLev: el Sistema Electrodinàmic (EDS) i el Sistema Electromagnètic (EMS). Finalment, s'examina el model d'alimentació dels trens MagLev des de subestació, el seu consum d'energia i les equacions que regeixen la dinàmica i la cinemàtica d'aquests trens. La part pràctica es basa en la simulació tant d'un tren magnètic com d'un AVE S103 en una línia de tren d'alta velocitat espanyola, la LAV Madrid-Sevilla. La simulació es realitzarà mitjançant programaris especialitzats, concretament OpenTrack (OT) i OpenPowerNet (OPN). S'investigarà i s'explicarà detalladament la metodologia utilitzada per a l'adaptació d'ambdós programaris a la tecnologia MagLev. Un primer anàlisi requerirà la simulació d'ambdues tecnologies sota condicions equitatives, és a dir, limitant la velocitat de la via a la imposada per la normativa espanyola vigent per obtenir resultats representatius. Addicionalment, s'han realitzat simulacions de la tecnologia MagLev sense limitacions de velocitat, degudes a normativa, per explorar el potencial màxim del MagLev. Es consideraran variables com la velocitat, la càrrega de passatgers, el nombre de vagons del tren, la distància recorreguda i les condicions operatives per obtenir una perspectiva completa del consum d'ambdues tecnologies.