PROYECTO MERLIN - PTFE

Merlin: Sustainable and intelligent management of energy for smarter railway systems in

Europe: an integrated optimisation approach 112/03/2015

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



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

Principales datos del proyecto



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



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%



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 CO2 mediante un uso eficiente de los recursos

energéticos



Paquetes de trabajo



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 dvalidar la arquitectura desarrollada para

los TecRec.



� 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

Misiones



� 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



Metodología

SDMT

REM-S



Arquitectura del REM-S



� 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

� Acciones en tiempo real llevadas a cabo por con y por los recursos energéticos distribuídos, con consumidores externos, trenes, subestaciones y sistemas de acumulación

Funciones



MCG

Traction

OESS

Aux

DOEMDMI

CCU

IEC 61375-3-4IEC 61375-2-6GGSN

IMG

IM Network

DBDB

AAA Server DNS Server

RU NetworkInternet

Energy Forecaster

Train DB

Track DB

Track Data Server

SOAP

SOAP

Marketplace Server

SOAP

GOS

LOS

SOAP

SOAP

SCADAHTTP

SOAP

DSL

LOS

MODEM 3G/4G

LOS

DB

TimetableServer

TT DB

Internet

IEC 61375-2-3 IEC 61375-2-4

DER EVS

SOAP

Arquitectura MERLIN



Integración de MERLIN en ETCS a través del ATO



Intercambio de información an nivel de tren

TRAIN

(MCG, ATO)

TRAFFIC MS

REM-S

(LOS)

TRACK DB

RailML

RailML

• Energy consumption estimation request• Power / Energy limitations

• Hello/ goodbye • Energy consumption estimation reply• Periodic report (position, energy, ...)

MERLIN’S SCOPETO BE REUSED BY MERLIN

1010011110101010

0011011010101011

0011110100101110

1100101011101101

• Track data (Landmark data)• Temporary speed limits

• Services / routes•Timetable incl. dynamics

IEC 61375-2-6



Ejemplo de caso de uso de MERLIN



1 High Speed Rail on 25KV 50Hz AC networks RFF AlstomHSL 1 Paris (Combs la Ville)-

Lyon (Sathonay)389 300 116

Trafikverket SiemensMalmö-Lund-Hässleholm-

Alvesta181 200

Trafikverket Siemens Malmo-Ystad-Simrishamm 111 160-130

ADIF CAF Malaga to Fuengirola 30 135 45

ADIF CAF Malaga to Bobadilla

37 (sububan+regional)

+

33 (regional)

16040 (sububan)

55 (regional)

4Mixed passenger and freight traffic on 25kV 50Hz

AC networksNetwork Rail

Newcastle

University

West Coast Main Line

(Earlestown to Carlisle)180 200 90

Network Rail Ansaldo STS Bournemouth to Weymouth 100 135 60

Network Rail Ansaldo STSLichfield to

Redditch/Bromsgrove57 145 60

Suburban services on 3kV DC networks3

Intercity service on 15kV 16.7Hz AC networks

Route Name Route Length (km)Max Speed

(kph)

Passenger Journey

Length (minutes)

Real Time Energy Management on 25kV 50Hz AC

networks: 750 V DC5

Scenario

Owner

Modelling

ResponsibilityScenario

2

Escenarios



Escenarios



Escenario 3 – ADIF/RENFE - Málaga

SST Pizarra

SST Los Prados (shared C1/C2)

RSST La Comba

SST Carvajal

� 1. Objetico estratégico: Localización del

ESS, optimización de coste

� Hasta 3 potenciales localizaciones

� 2. Objetivo operacional: Optimización del

coste operacional

� Avería en subestación

� Avería en equipo de tracción de tren

� Congestión de tráfico (cambio horarios)



� 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� Mensajes en tiempo real intercambiados entre el tren y el LOS

Formato de los datos



Próximos pasos

03/15 06/15 09/15 12/15 03/16 06/16 09/16 12/16 03/17

MERLINMERLIN

SHIFT2RAILSHIFT2RAIL

24/09/15 Conferencia Final 24/09/15 Conferencia Final

ROLL2RAIL / IN2RAILROLL2RAIL / IN2RAIL



Muchas gracias por vuestra atención!

Javier Goikoetxea

Coordinador Técnico de MERLIN

Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles, S.A. (CAF)

J.M. Iturrioz 26

20200 Beasain (Spain)

�+34 943 189 241

@ [email protected]

Documents

PROYECTO MERLIN - PTFE