El renacer de los trenes en Colombia: electricidad e hidrógeno como apuestas sostenibles con grandes desafíos

Actualidad economica y sectorial01-11-2024

La historia ferroviaria de Colombia refleja el inmenso potencial de un sistema de transporte eficiente y sostenible, al tiempo que destaca cómo su protagonismo ha evolucionado y retomado relevancia en el contexto del desarrollo del transporte de carga en los últimos años.

A inicios del siglo XX, los trenes desempeñaron un papel fundamental en la modernización del país, conectando las montañas del interior con los puertos marítimos y facilitando el comercio de productos agrícolas como el café. En la actualidad, el tren vuelve a resurgir con renovada importancia, impulsado por la creciente adopción de la multimodalidad y la necesidad de abordar el cambio climático. Esta transformación presenta una valiosa oportunidad para el desarrollo sostenible de Colombia.

El resurgimiento del tren en Colombia: una oportunidad en el marco de la sostenibilidad 

El transporte de carga es un pilar fundamental de la economía colombiana, especialmente en un país cuya geografía montañosa presenta desafíos logísticos. En este contexto, el tren se posiciona como una alternativa eficiente y de menor impacto ambiental dentro de la visión de desarrollar un sistema de transporte multimodal, un objetivo que genera un creciente interés.

A partir del Plan Maestro Ferroviario de 2020, el gobierno colombiano busca revitalizar las vías férreas para mejorar la competitividad y avanzar hacia un futuro más sostenible. Es esencial no solo rehabilitar la infraestructura, sino también adoptar tecnologías amigables con el medio ambiente. Esta transformación es clave para construir un sistema de transporte que priorice la sostenibilidad en Colombia, donde cada modo de transporte puede complementarse para optimizar la logística y reducir el impacto ambiental.

En este contexto, Arup y la Universidad Nacional de Colombia, desarrollaron un estudio que evaluó tres tecnologías de propulsión para el transporte ferroviario: diésel, electricidad e hidrógeno. El estudio se centró en el corredor Chiriguaná – Santa Marta, uno de los más relevantes del país para el transporte de mercancías, especialmente carbón, hacia los puertos del Caribe. Las conclusiones del estudio son relevantes para orientar el futuro del sistema ferroviario en Colombia.

Comparativo de tecnologías: diésel, electricidad e hidrógeno 

Colombia tiene ante sí una encrucijada tecnológica. El diésel ha sido la tecnología predominante en el país durante décadas, destacándose por sus bajos costos iniciales. Sin embargo, a pesar de los avances tecnológicos que han mejorado su eficiencia, sigue siendo la tecnología más contaminante, ya que emite grandes cantidades de gases de efecto invernadero (GEI). Esta opción, aunque económica a corto plazo, presenta serias desventajas en términos de impacto ambiental.

La electrificación del sistema ferroviario se presenta como una alternativa mucho más limpia. Al eliminar las emisiones directas de CO₂, representa un avance significativo hacia la sostenibilidad. Sin embargo, la electrificación tiene una barrera importante: el alto costo de infraestructura inicial, que incluye la instalación de catenarias y subestaciones a lo largo de los corredores. A pesar de estos desafíos, la mayor eficiencia energética y los menores costos operativos a largo plazo convierten a esta opción en una de las más prometedoras para el futuro.

El hidrógeno es una tecnología innovadora con gran potencial gracias a que no tiene emisiones de GEI en operación, pero presenta diferencias importantes dependiendo de su método de producción: 

• Hidrógeno gris: producido a partir de gas natural sin captura de carbono, tiene un impacto ambiental comparable al del diésel.
• Hidrógeno azul: utiliza la captura de carbono para reducir las emisiones, aunque sigue dependiendo de fuentes fósiles.
• Hidrógeno verde: producido a partir de energías renovables, como la solar o la eólica, es la opción más limpia con cero emisiones directas. Sin embargo, enfrenta grandes desafíos económicos debido a los altos costos de producción e infraestructura.

Ciclo de vida completo del diésel, electricidad e hidrógeno 

La relevancia de este estudio radica en que no se limitó en comparar las tecnologías solo por su costo inicial o por su rendimiento operativo. En su lugar, se realizó un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) y un Costeo por Ciclo de Vida (CCV) para cada tecnología.

Estas metodologías permiten obtener una visión integral del impacto que tiene cada sistema, tanto en términos económicos como ambientales, a lo largo de todo su ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas hasta la disposición final del equipo.

Con el ACV, se evaluó el impacto ambiental completo de las tres tecnologías. Este enfoque ayuda a entender que, aunque el diésel es más económico en la inversión inicial y en la operación, genera las mayores GEI. En cambio, las tecnologías eléctricas y de hidrógeno verde, aunque presentan mayores costos iniciales, tienen un impacto significativamente menor en el medio ambiente a lo largo del tiempo.

Impacto ambiental y costos en cada etapa 

El ACV permitió comparar el impacto ambiental en cada fase de la vida útil de estas tecnologías.

El tren eléctrico, alimentado por la red eléctrica colombiana, y el tren de hidrógeno verde producido a partir de fuentes renovables como la energía eólica, son las alternativas que generan menos emisiones de GEI. En contraste, el diésel y el hidrógeno gris son más contaminantes, lo que refuerza la urgencia de una transición hacia energías más limpias en Colombia (ver gráfica 1).

Sin embargo, un cambio hacia trenes eléctricos o de hidrógeno no es sencillo ni económico. Por eso, el estudio también incluyó un Costeo por Ciclo de Vida (CCV), que evalúa los costos en cada etapa del ciclo de vida de cada tecnología, desde la instalación de la infraestructura hasta la operación, el mantenimiento y la disposición final.

Desafíos económicos y soluciones a largo plazo 

El CCV mostró que las tecnologías basadas en hidrógeno verde y electricidad requieren mayores inversiones iniciales, especialmente en infraestructura como catenarias para trenes eléctricos o plantas de producción de hidrógeno. Sin embargo, una vez se consideran los costos operativos y el ahorro en términos de emisiones y reducción de impacto ambiental, estas alternativas comienzan a volverse competitivas frente al diésel.

La electrificación del corredor férreo, si bien requiere una infraestructura costosa, presenta menores costos operativos a largo plazo y un impacto ambiental mucho más bajo. Por su parte, el hidrógeno verde tiene un potencial importante para descarbonizar el transporte, pero su competitividad depende de una combinación de factores como la reducción de costos de producción y la creación de incentivos económicos para su adopción masiva (ver gráfica 2).

¿Qué opción es más viable? 

El análisis de ACV y CCV de este estudio destaca los pros y contras de cada tecnología:

• Diésel: es la tecnología más accesible en términos de costos iniciales, pero genera las mayores emisiones GEI y enfrenta mayores costos a largo plazo por sus impactos ambientales.

• Electricidad: aunque los costos iniciales para electrificar los corredores férreos son elevados, la reducción en emisiones y la eficiencia operativa la convierten en una opción atractiva para el futuro.

• Hidrógeno verde: ofrece una solución limpia con casi cero emisiones, pero requiere grandes inversiones y enfrenta barreras técnicas y económicas que aún deben superarse.

La importancia de las decisiones estratégicas 

Este análisis detallado, que combina tanto el impacto ambiental como los costos económicos a lo largo del ciclo de vida de las tecnologías, subraya la necesidad de que las decisiones estratégicas en Colombia vayan más allá de los costos iniciales.

Para que el país logre sus metas de descarbonización, es fundamental considerar no solo la infraestructura ferroviaria, sino también las fuentes de energía que impulsarán estos sistemas.

El corredor férreo Chiriguaná – Santa Marta es clave para el transporte de mercancías en Colombia, y las decisiones que se tomen respecto a su modernización definirán el rumbo de la sostenibilidad en el país. Las inversiones en tecnologías limpias, apoyadas por un marco regulatorio sólido y el fomento de incentivos económicos, permitirán que Colombia avance hacia un transporte más eficiente y respetuoso con el medio ambiente.

Hidrógeno verde, la gran apuesta a largo plazo 

El hidrógeno verde, aunque enfrenta grandes desafíos económicos en el corto plazo, es la apuesta más visionaria para el futuro ferroviario del país. Producido a partir de fuentes renovables, ofrece una solución de transporte de carga libre de emisiones que podría consolidar a Colombia como un líder en sostenibilidad en la región. Sin embargo, para que esta tecnología sea viable, es necesario impulsar la inversión en infraestructuras de producción y distribución de hidrógeno, así como fomentar el desarrollo de capacidades técnicas y reguladoras. 

Conclusiones sobre el futuro del transporte ferroviario en Colombia

• Colombia está en una posición única para liderar la región en la transición hacia un transporte ferroviario sostenible. La implementación de tecnologías limpias, como la electrificación y el hidrógeno verde, puede no solo reducir las emisiones del país, sino también mejorar su competitividad económica al hacer que el transporte de carga sea más eficiente.

• Sin embargo, la transición hacia estas tecnologías requiere una visión de largo plazo y un compromiso firme por parte de las instituciones públicas y privadas. La planificación estratégica, apoyada en estudios como el de Arup y la Universidad Nacional, será clave para que Colombia pueda aprovechar las oportunidades que ofrecen estas tecnologías.

• El corredor férreo Chiriguaná – Santa Marta podría convertirse en un laboratorio de innovación para el transporte limpio en Colombia y Latinoamérica. Las decisiones que se tomen hoy definirán no solo el futuro del sistema ferroviario, sino también el papel de Colombia en la lucha global contra el cambio climático. 

Referencias:

• Calvo Bojacá, A., Hernández Daza, S., Beltrán, V., Camargo, L., Martínez, L., & Mangones Matos, S. (2024). Life cycle assessment and cost analysis of a freight railway in Colombia: A comparative study on hydrogen, electricity, and diesel propulsion systems. Presentado en el XV Congreso Colombiano de Transporte y Tránsito 2024.
• Calvo, A., Hernández, S., Rocha, D., Pulido, J., Caro, J. & Mangones, S. (2023). Estimación y comparación de las emisiones atmosféricas de tres tecnologías de propulsión en un tren de carga. Presentado en el IV Congreso Internacional De Investigación E Innovación Ambiental 2023.

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