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RESUMEN
Se propone un Sistema de Ahorro de Energía Eléctrica de Tracción para Trenes Urbanos, que será desarrollado por las tres instituciones participantes (Conecta S.A., Metro S.A. y U. De La Frontera), considerando su primera aplicación a una línea del Metro de Santiago, y que está destinado a ser exportado como paquete tecnológico al mercado mundial.
El transporte urbano por medio de trenes subterráneos, o metros, cobra una creciente importancia en el mundo. En la actualidad, unas 150 ciudades del orbe cuentan con líneas de metro en operación, y se estima que más 10 millones de pasajeros se movilizan diariamente por este sistema sólo en Latinoamérica . En general, la percepción de calidad por parte de los usuarios es alta, reflejada por la significativa participación de los sistemas de metro en los sistemas de transporte público en las ciudades donde éstos existen.
La base energética del 95% de los sistemas de transporte de trenes urbanos en el mundo es la energía eléctrica , alcanzando niveles importantes del costo total de operación. En el caso del Metro de Santiago, el costo energético de tracción supera los $4.000 millones anuales , correspondiendo a cerca del 20% de los gastos de operación. Por otro lado, a pesar del gran desarrollo tecnológico y metodológico en sistemas avanzados de captura/procesamiento de información en la última década, al menos el 60% de las empresas de transporte de trenes urbanos no han incorporado aún elementos que permitan optimizar sus consumos energéticos en forma integral. Bajo este contexto, el mercado para incorporar conocimiento existente e innovador que permita a las empresas de trenes urbanos contar con sistemas de optimización de consumo energético aparece altamente promisorio en la medida que pueda ser desarrollado y validado en una empresa líder en el rubro como Metro S.A.
El sistema propuesto estará basado en la coordinación óptima en tiempo real de los horarios de salida y llegada de los trenes y en el control de sus aceleraciones (marcha tipo). El modelo contempla el diseño y construcción de tres módulos: (1) Captura de datos en tiempo real que se integren a los sistemas de control ya existentes, (2) Pronóstico de requerimiento eléctrico de corto plazo que permita determinar los requerimientos energéticos para distintas condiciones de operación de un convoy y tramo de viaje específicos, y (3) Motor de optimización (scheduling). Los nuevos sistemas de captura de datos en tiempo real obtendrán información del estado de uso de la red que reflejen los aspectos no deterministas del comportamiento actual y futuro. El modelo de pronóstico de requerimiento eléctrico de corto plazo además permite caracterizar perfiles de cantidad de pasajeros en cada tren y estación en un futuro cercano. Finalmente, un modelo matemático que represente el problema de ahorro energético (para trenes de velocidad variable) con restricciones de calidad de servicio será resuelto por un motor de optimización que provea las decisiones óptimas de operación de corto plazo para toda la red de trenes, generando los perfiles de viaje (itinerarios, detenciones y velocidades de viaje) para cada convoy.
El sistema, junto con mantener el nivel de servicio exigido para la red de transporte, producirá el menor consumo efectivo de energía y demanda de potencia eléctrica para todo el parque de trenes en operación, considerando tarifas regulares y sobreconsumos. Estimaciones de los ahorros energéticos alcanzables con este sistema se ubican en un rango del 5% al 15%.
No existen en el mercado sistemas que aborden la solución del problema desde la perspectiva de optimización global propuesta, lo que unido a la alta estandarización en las tecnologías utilizadas por los sistemas de trenes urbanos, el bajo número de empresas dedicadas al tema específico, y el alto atractivo de la industria (se espera un crecimiento del mercado de un 20% en los próximos 15 años ), asegura la factibilidad de transferir al mercado internacional los resultados del proyecto y la rentabilidad del negocio. La capacidad de gestión del equipo del proyecto para llevarlo a cabo se sustenta en su conocimiento científico y expertizaje para abordar los requerimientos de I&D junto a la participación de Lehigh University como colaborador internacional, lo que se complementa con la capacidad técnica y experiencia empresarial.
Los indicadores del proyecto reflejan un VAN de MM$397, TIR de 49%, VAN-Social MM$2.249 y razón VAN/FONDEF de 10.87 veces. El negocio tecnológico se sustenta en la transferencia del sistema de ahorro de energía eléctrica de tracción para trenes urbanos a la empresa de explotación (Conecta S.A.) previa protección de los resultados por medio de una patente de invención. La institución beneficiaria Universidad de La Frontera y la contraparte CONECTA, serán las poseedoras de los derechos de la propiedad intelectual. Los beneficios se esperan obtener licenciando el producto con un royalty del 10% de las ventas que la empresa emprendedora deberá pagar a la sociedad UFRO-CONECTA. |