PROYECTO MERLIN. Smart Energy for Smarter Railways

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1 PROYECTO MERLIN Smart Energy for Smarter Railways Jornada Gestión Energética Sostenible en el Ámbito Ferroviario Javier Goikoetxea (CAF) Madrid, 12 de marzo de 2015 Europe: an integrated optimisation approach 1

2 Principales datos del proyecto Presupuesto Total: 7 M (4.5M financiados por la CE) Duración: 36 meses Fecha de comienzo: 1 de octubre de 2012 Socios: 18 Involucra los principales actores del sector Europe: an integrated optimisation approach 2

3 Objetivos Investigar y demostrar la viabilidad de un sistema de gestión integrado que permita un uso energético optmizado y sostenible en el sistema ferroviario europeo. Incrementar la eficiencia de la energía suministrada a tracción mediante el uso optimizado de recursos Mejora en el diseño de las futuras redes de distribución eléctrica ferroviarias, en sus sistemas y en sus interfaces con la malla pública Entender cómo los diferentes elementos del sistema ferroviario influyen en la demanda de energía de las operaciones y procedimientos operacionales Identificar tecnologías y soluciones capaces de contribuir en mayor medida a la optimización del uso energético Desarrollar la especificación de la arquitectura de un modelo de gestión y optimización integradas de energía para el diseño y operación de redes Europe: an integrated optimisation approach 3

4 Más objetivos Identificar y definir escenarios reales de operación ferroviaria que sean adecuados para (o demanden) una gestión de energía inteligente Desarrollar herramientas de toma de decisión estratégica para dichos escenarios basadas en la arquitectura de MERLIN Desarrollar un caso piloto de optimización integrada de energía para evaluación y obtención de conclusiones Contribuir y dar soporte a los procesos de estandarización a nivel europeo a través de propuestas de TecRec(recomendaciones técnicas) basadas en los resultados del proyecto Donde se implementen los resultados de MERLIN se prevé una reducción del consumo energético del 10% Europe: an integrated optimisation approach 4

5 Qué beneficios aportará MERLIN? Dará soporte al cumplimiento de la Directiva 2009/72/EC dado que MERLIN proporcionará un marco para su implementación a los actores ferroviarios Proporcionará recomendaciones para el diseño de redes de distribución y sistemas eléctricos Permitirá entender mejor cómo es el uso y demanda de energía a través de un mejor entendimiento de los perfiles de operación ferroviaria Optimizará el suministro de energía para la tracción, su fiabilidad y capacidad logrando un uso más eficiente de los recursos disponibles y mejorando las prestaciones medioambientales del ferrocarril Ayudará a identificar incentivos para invertir en un suministro y metodos de distribución de energía inteligentes y sostenibles MERLIN contribuirá al objetivo de la CE de disponer un sistema ferroviarios más sostenible y a reducir emisiones de CO 2 mediante un uso eficiente de los recursos energéticos Europe: an integrated optimisation approach 5

6 Paquetes de trabajo Europe: an integrated optimisation approach 6

7 Resultados tangibles Propuestas de recomendaciones técnicas (UIC/UNIFE TecRec): Especificación y verificación del consumo energético para sistemas ferroviarios Protocolos a nivel operacional relativos a la información de consumo energético y de potencia (interfaz entre vehículos y tierra debe ser estandarizado) Modelos de negocios futuros & recomendaciones (gestión inteligente de energía, ahorro de coste): Identificación de interfaces entre infraestructura y material rodante, y entre la red ferroviaria y el sistema energético Recomendaciones para el cumplimiento de la Directiva 2009/72/EC Soluciones óptimas para modelos de negocio actuales y futuros: Arquitectura distribuida para la gestión inteligente de energía y management( incluyendos la gestión de a bordo y su respuesta dinámica) Despachador de energía misión, requisitos/arquitectura, demostración conceptual Componentes inteligentes embarcados y en infraestructura Caso piloto para evaluación Modelos numéricos y simulaciones para dvalidarla arquitectura desarrollada para los TecRec. Europe: an integrated optimisation approach 7

8 Misiones El conjunto de requisitos de MERLIN derivan de las tres misiones identificadas: Optimizar el consumo energético que se necesita para la operación del sistema ferroviario asegurando el cumplimiento de los requisitos prestacionales aplicables Optimizar la demanda de potencia necesaria para operar el sistema ferroviario Optimizar los costes relativos al consumo energético necesario para operar el sistema ferroviario asegurando el cumplimiento de los requisitos prestacionales Europe: an integrated optimisation approach 8

9 MERLIN propone optimizar el sistema energético en base a dos desarrollos: Herramienta estratégica de soporte a la decisión Aplicación de software para optimizar el suministro de energía eléctrica de una infraestructura eléctrica nueva o existente Orientada a inversiones y estartegia a largo plazo REM-S Operacional Sistema de gestión de la smart grid ferroviaria Sistema que en tiempo real gestiona eficientemente y optimiza el flujo energético entre los componentes de la smart grid Orientado a la operación diaria Optimización Europe: an integrated optimisation approach 9

10 Metodología SDMT REM-S Europe: an integrated optimisation approach 10

11 Arquitectura del REM-S Europe: an integrated optimisation approach 11

12 DAO: Day Ahead Optimisation Optimiza el coste operacional y el consumo de energía/potencia de la red completa durante las siguientes 24 horas Compra y vende energía para la red completa al mejor precio Calcula el coste real de la energía consumida MAO: Minutes Ahead Optimisation Calcula el perfil de potencia óptimo en los siguientes 15 minutos a través de un proceso de negociación con los actores involucrados, teniendo en cuenta el último DAO RTO: Real Time Optimisation Funciones Acciones en tiempo real llevadas a cabo por con y por los recursos energéticos distribuídos, con consumidores externos, trenes, subestaciones y sistemas de acumulación Europe: an integrated optimisation approach 12

13 Arquitectura MERLIN IEC IEC GGSN MODEM 3G/4G IEC IEC LOS MCG DSL LOS DMI DOEM Aux Traction OESS CCU Internet SOAP LOS IMG HTTP SCADA RU Network Internet IM Network SOAP SOAP SOAP SOAP SOAP Energy Forecaster Train DB Marketplace Server SOAP AAA Server DB DNS Server DB Track Data Server Track DB GOS DB Timetable Server TT DB DER EVS Europe: an integrated optimisation approach 13

14 Integración de MERLIN en ETCS a través del ATO Europe: an integrated optimisation approach 14

15 Intercambio de información an nivel de tren TO BE REUSED BY MERLIN TRACK DB RailML MERLIN S SCOPE Energy consumption estimation request Power / Energy limitations Track data (Landmark data) Temporary speed limits Services / routes Timetable incl. dynamics TRAIN (MCG, ATO) IEC REM-S (LOS) TRAFFIC MS RailML Hello/ goodbye Energy consumption estimation reply Periodic report (position, energy,...) Europe: an integrated optimisation approach 15

16 Ejemplo de casode uso de MERLIN Europe: an integrated optimisation approach 16

17 Escenarios Scenario Scenario Owner Modelling Responsibility Route Name Route Length (km) Max Speed (kph) Passenger Journey Length (minutes) 1 High Speed Rail on 25KV 50Hz AC networks RFF Alstom HSL 1 Paris (Combs la Ville)- Lyon (Sathonay) Intercity service on 15kV 16.7Hz AC networks Trafikverket Siemens Malmö-Lund-Hässleholm- Alvesta Trafikverket Siemens Malmo-Ystad-Simrishamm ADIF CAF Malaga to Fuengirola Suburban services on 3kV DC networks ADIF CAF Malaga to Bobadilla 37 (sububan+regional) + 33 (regional) (sububan) 55 (regional) 4 Mixed passenger and freight traffic on 25kV 50Hz AC networks Network Rail Newcastle University West Coast Main Line (Earlestown to Carlisle) Real Time Energy Management on 25kV 50Hz AC networks: 750 V DC Network Rail Ansaldo STS Bournemouth to Weymouth Network Rail Ansaldo STS Lichfield to Redditch/Bromsgrove Europe: an integrated optimisation approach 17

18 Escenarios Europe: an integrated optimisation approach 18

19 Escenario 3 ADIF/RENFE - Málaga SST Pizarra 1. Objetico estratégico: Localización del ESS, optimización de coste Hasta 3 potenciales localizaciones SST Los Prados (shared C1/C2) 2. Objetivo operacional: Optimización del coste operacional Avería en subestación Avería en equipo de tracción de tren Congestión de tráfico (cambio horarios) RSST La Comba SST Carvajal Europe: an integrated optimisation approach 19

20 Siempre que sea posible se propone usar formatos de datos existentes Esquemas RailML existentes Infraestructure (IS), ampliado para incluir los componentes del REM-S (p. ej. LOS) y los parametros operaciones relacionados Horarios(TT) Material rodante (RS), opcional Formato XML Formato de los datos Mensajes en tiempo real intercambiados entre el tren y el LOS Europe: an integrated optimisation approach 20

21 Próximos pasos 24/09/15 Conferencia Final MERLIN ROLL2RAIL / IN2RAIL SHIFT2RAIL 03/15 06/15 09/15 12/15 03/16 06/16 09/16 12/16 03/17 Europe: an integrated optimisation approach 21

22 Muchas gracias por vuestra atención! Javier Goikoetxea CoordinadorTécnico de MERLIN Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles, S.A. (CAF) J.M. Iturrioz Beasain (Spain) Europe: an integrated optimisation approach 22

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