Cost-optimal integration of innovative powertrain technologies into rail vehicles

Resumen

Esta tesis doctoral aborda una metodología de diseño holístico para lograr una integración óptima de pilas de combustible y baterías en vehículos ferroviarios. Específicamente, la tesis se centra en las topologías híbridas pila de combustible - batería y diésel - batería. Con el fin de obtener una solución económicamente rentable para estas topologías, la metodología holística se centra en la definición de los elementos del tren motriz (definición de tecnología y optimización de tamaño) y en la estrategia de gestión energética. La metodología se basa en un análisis completo del coste del ciclo de vida, el cual consta de varios pasos. En primer lugar, se compara el coste de integrar diferentes tamaños de los elementos del tren motriz, diferentes tecnologías de baterías, y diferentes estrategias de gestión energética. En segundo lugar, las conclusiones obtenidas se evalúan en diferentes marcos, incluyendo múltiples rutas ferroviarias y contextos económicos. Dentro del desarrollo de este análisis, esta Tesis Doctoral propone varias estrategias innovadoras de gestión energética, además de un novedoso modelo de estimación de la vida útil de la batería, el cual se ha parametrizado para diferentes químicas. La metodología y todo el análisis del ciclo de coste de vida se implementan para las dos topologías de vehículos ferroviarios mencionadas anteriormente: la topología híbrida pila de combustible - batería y la topología híbrida diésel – batería.