Cada día, millones de personas en Corea del Sur se suben al tren. Se acomodan junto a la ventanilla, ven pasar el paisaje a toda velocidad y apenas reparan en lo que queda abajo, entre los raíles. Esa franja gris de grava y traviesas que sostiene las vías es un espacio invisible, nadie lo mira y nadie lo pisa. Sin embargo, un equipo internacional de investigadores decidió clavar la mirada en ese no-lugar y descubrió una oportunidad de oro: 39.760 metros cuadrados listos para llenarse de paneles solares. Con esto, se podrían generar 8,51 megavatios de potencia y 9,95 gigavatios-hora al año, todo sin devorar ni un solo centímetro de terreno adicional.
Aunque la idea de poner placas solares en las vías ya se ha probado en Suiza, Italia o el Reino Unido, este nuevo estudio surcoreano va mucho más allá. Es uno de los análisis más minuciosos hasta la fecha y el primero en enfrentarse a un desafío mayúsculo: la dramática falta de espacio en un país hiperconectado y superpoblado. En Corea del Sur, encontrar sitio para una planta solar es casi un milagro; las ciudades están al límite, el suelo rural es prohibitivo y los bosques están lógicamente protegidos. Ante este laberinto, los científicos se hicieron una pregunta muy humana: si ya no nos queda suelo libre, ¿por qué no aprovechar el que ya está pisando el tren?
Para demostrar que era posible, la investigación —publicada en Engineering Science and Technology, an International Journal— se centró en el día a día de cinco grandes líneas que cruzan el país: los corredores de Gaya y Donghae en Busan, los tramos elevados de la Línea 1 del metro de Seúl y la Línea 1 del metro de Daegu, y las secciones abiertas de la línea Gyeongbu, la gran arteria que une Seúl con Busan. Cruzando mapas de OpenStreetMap con modelos digitales del relieve coreano, descartaron túneles, viaductos y tramos oscuros. El resultado real y limpio son 28,4 kilómetros de vías perfectamente preparados para capturar la energía del sol.
Paneles flexibles entre los raíles, a 15 centímetros del tren
El diseño técnico no es trivial. Instalar paneles entre los raíles de una vía ferroviaria en activo plantea problemas de espacio, de seguridad, de mantenimiento y de suciedad. Los investigadores simularon la instalación de láminas solares flexibles de silicio monocristalino de 1,05 metros de ancho, con una separación mínima de 150 milímetros respecto al raíl a cada lado. Es decir, los paneles no tocan las vías. Quedan en el espacio intermedio, protegidos por la geometría del trazado.
Los paneles tienen una eficiencia nominal del 21,4% y una densidad de potencia de 214 vatios por metro cuadrado. Los investigadores asumieron pérdidas por suciedad del 3,5%, incluyendo un punto porcentual adicional para tener en cuenta el polvo ferroviario, y pérdidas combinadas por desajuste y cableado del 2%. También consideraron una eficiencia del inversor del 97,5% y un albedo de 0,18 para el balasto y las traviesas de hormigón. Validaron el modelo de generación contra 17 meses de datos de producción real de una instalación fotovoltaica en cubierta en Busan.
El resultado: 8,51 megavatios de capacidad instalable en esos 28,4 kilómetros de vía. Una potencia modesta, pero significativa en un país donde cada megavatio cuenta y donde el suelo es un bien escasísimo.
El problema del momento: cuándo produce el tren y cuándo produce el sol
Llegamos al punto más interesante del estudio. No basta con generar electricidad. Hay que saber cuándo se genera y cuándo se consume. Y aquí es donde aparece una brecha que el estudio cuantifica con precisión.
Los trenes consumen electricidad cuando circulan. Los paneles solares producen electricidad cuando hay sol. Esos dos momentos no siempre coinciden. Los investigadores simularon la producción solar y la compararon con los perfiles de demanda de tracción horaria de los trenes. El resultado: sin almacenamiento, el 62,3% de la generación fotovoltaica coincidía con la demanda de tracción. El 37,7% restante no se consumía en el momento, y de ese excedente, el 19,8% podía exportarse a la red y el 17,8% se desperdiciaba.
Ese 17,8% de electricidad tirada es el problema. Y la solución que proponen los investigadores es añadir baterías. Con una capacidad de 0,5 kilovatios-hora por kilovatio instalado de fotovoltaica, el excedente no absorbido cae del 38% al 8,5% de la generación. Es decir, más de la mitad del desperdicio se elimina con una cantidad de batería relativamente modesta.
Pero las baterías tienen un coste. El estudio calcula que añadirlas incrementa el coste nivelado de la electricidad en aproximadamente un 10% cuando se contabilizan las pérdidas de ida y vuelta del almacenamiento. Antes de contabilizar esas pérdidas, el incremento sería del 9,0%.
La economía: 170 dólares por megavatio-hora y una probabilidad de retorno
El análisis económico es probablemente la parte más realista del estudio. Los investigadores evaluaron el rendimiento financiero del sistema a lo largo de 20 años, asumiendo una degradación anual de los módulos del 0,45%. Y realizaron una simulación de Monte Carlo de 10.000 iteraciones para tener en cuenta la incertidumbre financiera.
El resultado: el coste nivelado de la electricidad (LCOE) mediano es de 170 dólares por megavatio-hora sobre una base de energía entregada. Para ponerlo en contexto, el LCOE de una planta solar convencional en Corea del Sur ronda los 100-120 dólares por megavatio-hora. Es decir, la fotovoltaica ferroviaria es más cara que la convencional. Tiene sentido: los paneles flexibles son más caros que los rígidos, la instalación es más compleja, el mantenimiento es más difícil.
Pero el estudio también calcula la probabilidad de retorno de la inversión. Con una subvención de capital del 40%, la probabilidad de que el proyecto se amortice en 12 años es del 68%. Sin subvención, esa probabilidad cae a aproximadamente un tercio . Es decir, sin ayuda pública, el proyecto es financieramente arriesgado. Con ayuda, se vuelve viable.
Eso no es una sorpresa. La mayoría de las infraestructuras energéticas innovadoras necesitan apoyo público en sus primeras fases. Lo que hace el estudio es cuantificar cuánto apoyo hace falta y con qué probabilidad de éxito.
Lo que aún falta por demostrar
El estudio es una simulación detallada, no una demostración real. Los investigadores utilizaron datos reales de irradiación, de demanda ferroviaria y de producción fotovoltaica para construir su modelo, y lo validaron contra mediciones de una instalación en cubierta. Pero nadie ha instalado 39.760 metros cuadrados de paneles flexibles entre los raíles de Corea del Sur. Todavía.
Hay preguntas que la simulación no puede responder. La primera es la durabilidad. Los paneles entre raíles están expuestos a vibraciones constantes, al polvo de las ruedas, a posibles impactos de objetos que caigan de los trenes, a la lluvia, a la nieve. ¿Cuánto duran en esas condiciones? ¿Cómo se limpian? ¿Quién los mantiene? Un panel en una cubierta se puede limpiar con una manguera y un cepillo. Un panel entre raíles requiere cortar el tráfico ferroviario, coordinar con el operador, trabajar en ventanas de mantenimiento de pocas horas. Eso encarece y complica todo.
La segunda es la seguridad. Los paneles están a 15 centímetros de los raíles. Cualquier fallo estructural, cualquier desprendimiento, cualquier objeto que se caiga sobre ellos podría afectar a la circulación de los trenes. Los reguladores ferroviarios son extremadamente conservadores con cualquier cosa que se instale en la vía. Conseguir los permisos no será fácil.
La tercera es la escala. 8,51 megavatios es una cantidad modesta. Para ponerlo en contexto, Corea del Sur tiene más de 20 gigavatios de capacidad solar instalada. Este proyecto añadiría menos del 0,05% al total. No va a resolver el problema energético del país. Pero el estudio no pretende eso. Pretende demostrar que hay una vía para instalar renovables sin competir por el suelo, y que esa vía es técnicamente viable y financieramente defendible si se dan las condiciones adecuadas.
En un mundo donde el suelo es cada vez más escaso y la demanda de energía no deja de crecer, mirar los espacios que ya están ocupados por infraestructuras es una forma de pensar que va más allá de la fotovoltaica ferroviaria. Carreteras, canales, aparcamientos, tejados industriales. Superficies que ya existen, que ya cumplen una función, y que podrían cumplir dos.
