Diéséliste réputé, Volvo a choisi d’abandonner le pur diesel, mais aussi le gaz, pour ses véhicules urbains. Il mise sur l’hybride diesel-électrique, sur l’électrique pur et sur l’hybride rechargeable. Avec ces trois options techniques, le silence en ville croît avec l’investissement consacré aux batteries et aux infrastructures de recharge.
Avec le passage à Euro VI en 2013, Volvo a délaissé les motorisations diesel et gaz pour ses véhicules urbains. En cela, le constructeur a anticipé la bascule du marché français vers des motorisations excluant le diesel pur. Sous ses marques Nova, Sunwin et Volvo, le groupe Volvo a déjà livré environ 8 000 bus électriques ou hybrides.
Aujourd’hui, Volvo déploie une gamme étoffée, de 10,60 à 18 m en hybride, tout en proposant ses solutions hybrides rechargeables ou exclusivement électriques qui nécessitent, elles, une infrastructure de recharge dédiée. Avec celle-ci, l’exploitant n’a bien sûr aucune envie de devenir un client captif. C’est pourquoi la solution retenue par Volvo (OppCharge) fédère plusieurs constructeurs de véhicules et différents fournisseurs de matériel électrique.
Les réseaux urbains français ont massivement fait le choix du gaz. Or, l’avenir de Volvo sur le marché urbain français est étroitement lié à celui de l’hybride. Précisons en passant que la chaîne cinématique hybride Volvo est développée à Vénissieux, en région lyonnaise.
Selon Philippe Glarner, directeur de la marque Volvo Buses en France, « l’attention qui est actuellement portée à l’hybride en France n’est pas la bonne car les points de vue restent fondés sur les essais des premières générations hybrides réalisés par des opérateurs dont le business model s’appuie sur le diesel. À cela s’ajoutent la résistance au changement qui est un autre facteur défavorable, sans oublier un marché français de l’hybride qui est centré sur Paris. Enfin, certains acteurs du marché n’ont pas intérêt à voir l’hybride faire une percée. Ils lui opposent donc son coût à l’achat et un prétendu manque de fiabilité. En pratique l’hybride ne coûte que 20 % de plus qu’un simple diesel et nous annonçons pour lui une économie de carburant comprise entre 0 et 39 % ».
Avec un prix d’achat de l’ordre de 300 000 €, un 7900 hybride est plus onéreux qu’un véhicule fonctionnant au gaz compressé sauf si l’on comptabilise le coût du compresseur de gaz et des rampes de distribution au dépôt. Le 7900 hybride apporte une économie moyenne de l’ordre de 20 à 25 % par rapport à un pur diesel sur le poste carburant. Volvo a par ailleurs développé une offre de location de batteries qui clarifie le coût de ces dernières.
La chaîne cinématique hybride parallèle de Volvo associe un moteur diesel D5K (4 cylindres, 5 litres, 240 ch) à une boîte de vitesses automatisée à 12 rapports Volvo i-Shift entre lesquels prend place un moteur électrique. Intégrant un capteur de niveau, le pilotage de la chaîne cinématique maximise le recours au moteur électrique pendant les phases de démarrage. La propulsion est donc exclusivement électrique entre 0 et 20 km/h. Ainsi, le bus est silencieux à l’arrêt et quand il quitte celui-ci.
La conversion de l’énergie cinétique du véhicule en électricité lors des phases de ralentissement n’est pas l’unique facteur d’économie de la chaîne cinématique hybride de Volvo. Celle-ci permet l’emploi d’un petit moteur diesel dont l’utilisation est optimisée à la fois par la boîte i-Shift et par le stop’n start aux arrêts. Les portes, le compresseur d’air, la climatisation ainsi que tous les autres auxiliaires sont entraînés électriquement.
Le moteur thermique étant compatible HVO (huile végétale hydrogénée), il est possible de l’utiliser sans recourir au gazole d’origine fossile. Reste à se procurer le HVO et à le produire sans provoquer une compétition « nourriture contre carburant » lors de l’affectation des terres agricoles.
Également appelé « électrique hybride », le 7900 hybride rechargeable est un 7900 hybride disposant de batteries dont la capacité est supérieure, celle-ci passant de 8,9 kWh sur l’hybride à 19 kWh sur l’hybride rechargeable. Alors que le 7900 hybride ne recharge ses batteries que par récupération d’énergie cinétique lors des phases de ralentissement, le 7900 hybride rechargeable revigore ses batteries, non seulement lors des phases de ralentissement, mais aussi depuis une alimentation électrique fixe, notamment un pantographe OppCharge installé au terminus.
Tandis que l’hybride est conçu pour démarrer en propulsion électrique avant de passer le relais au moteur thermique vers 20 km/h, l’hybride électrique peut desservir des quartiers sans recourir à son moteur diesel. Volvo annonce ainsi 7 km d’autonomie en mode électrique, en conditions d’exploitation.
Contrairement à son homologue purement électrique, le bus hybride rechargeable peut continuer son service comme un véhicule thermique ou hybride en cas de coupure de courant majeure ou, plus communément, en cas de dysfonctionnement d’un système de recharge au terminus. En outre, à condition d’utiliser un système de charge commun, des bus électriques et hybrides rechargeables peuvent être exploités sur la même ligne en utilisant les mêmes infrastructures de recharge.
Enfin, l’hybride rechargeable est particulièrement adapté au respect de zones de silence ou de zones « zéro émission ». La géolocalisation du véhicule, associée au pilotage informatique de sa chaîne cinématique, peut imposer la propulsion électrique dans certaines zones, ce qui revient à favoriser le diesel ailleurs afin de charger les batteries. Indépendamment des motorisations propres, la géolocalisation est également en mesure de brider la vitesse dans certaines zones, en particulier à proximité des groupes scolaires.
Pour son bus purement électrique, Volvo a fait le choix d’une capacité de batterie ne permettant pas une journée d’exploitation. Ceci s’explique par l’association des véhicules à un système de charge disponible aux deux extrémités de la ligne puisque, traditionnellement, les véhicules y stationnent plusieurs minutes.
Ne nécessitant pas d’infrastructure spécifique autre que celles liées à la maintenance de l’équipement haute tension, l’hybride est un choix « sans risque » si l’on considère qu’il a atteint un niveau de fiabilité semblable à celui des bus diesel Euro VI. Toutefois, il n’apporte pas le « silence électrique » au-delà de 20 km/h. À propos de silence, rappelons que les conditions de roulement sont une source majeure de bruit. Choisir l’électrique pour le silence dans des rues pavées n’a pas de sens.
Le bus électrique tel que Volvo et beaucoup de ses concurrents le conçoivent s’appuie sur des recharges aux terminus des lignes, en six minutes, par un pantographe descendant. La mise en place de cette infrastructure doit donc accompagner l’arrivée des véhicules.
Comme le rappelle Philippe Glarner, « au-delà de l’hybride, nous devons vendre un système de transport ». C’est au prix de ce système de transport complet, conçu pour la propulsion électrique, que les avantages de celle-ci seront ressentis. L’hybride rechargeable impose les mêmes infrastructures que l’électrique pur, il a pour lui une capacité à maintenir le service en cas de défaillance des systèmes de recharge.
Le Volvo 7900 hybride est un hybride parallèle. Il peut donc être entraîné uniquement par son moteur diesel, ou bien uniquement par son moteur électrique ou encore, par ses deux moteurs ensemble. Il en est de même pour sa déclinaison hybride rechargeable.
Rappelons que l’hybride série ne comprend aucune liaison mécanique entre le moteur thermique et les roues. Il impose donc en permanence la perte de rendement associée à l’alternateur qui doit charger les batteries destinées à alimenter les moteurs électriques de traction.
Inauguré par le Setra S531DT, le système de détection de la trajectoire des usagers vulnérables arrivera en 2018 sur les cars et bus de Volvo qui l’appelle PDS (Pedestrian Detection System). Il s’agit d’une version évoluée des radars avertisseurs de collision qui ne se contentent plus de détecter les obstacles devant le véhicule. Désormais le dispositif informe le conducteur de l’interception imminente de la trajectoire d’un usager (y compris piéton ou cycliste) par celle du véhicule.
Les constructeurs européens de bus électriques Irizar, Solaris, VDL et Volvo ont accepté d’assurer la compatibilité de leurs véhicules avec le système de recharge fourni par ABB, Heliox et Siemens. Appelé OppCharge (« recharge lorsque l’opportunité s’en présente ») le système consiste en une interface commune, composée d’un pantographe placé sur un mât et établissant une connexion électrique avec le véhicule qui se présente au-dessous de lui. Le placement précis du véhicule sous le mât est déterminé par la position de son essieu avant. Évidemment, le système intègre des protocoles de communication entre véhicule et infrastructure ainsi qu’une normalisation des courants délivrés. La standardisation de l’OppCharge est attendue pour 2019 au niveau européen, puis en 2020 au niveau mondial.
La conformité du matériel électrique et des logiciels à un standard commun doit permettre la constitution de flottes hétérogènes, composées de véhicules de marques différentes, ainsi que l’équipement d’un réseau urbain avec une infrastructure de recharge fournie par plusieurs entreprises au fil des appels d’offres.
En juin 2015, la ligne de bus n° 55 entre Lindholmen et Johanneberg à Göteborg (Suède) a mis en service sa solution de recharge par pantographe descendant, solidaire de l’infrastructure. Longue de 9 km, la ligne est desservie par trois bus électriques et par sept bus hybrides rechargeables, tous fournis par Volvo. Le système de recharge, installé aux deux extrémités de la ligne, est quant à lui livré par Siemens.
La compatibilité de ce dernier avec des bus de différentes marques est démontrée depuis août 2016 avec la mise en service à Hambourg de bus électriques Solaris en complément des bus hybrides rechargeables Volvo qui y sont exploités depuis 2014.
Parmi les concurrents de l’OppCharge, citons le Watt System promu par PVI. Alors que l’OppCharge mise sur des recharges par pantographe descendant pendant 4 à 10 min à l’occasion des arrêts aux extrémités de la ligne, le Watt System est destiné à être installé à chaque point d’arrêt où, à l’aide d’une perche horizontale, le véhicule reçoit du courant pendant quelques secondes. Celui-ci est stocké par des supercapacités car les batteries actuelles sont incapables de supporter une recharge ultra-rapide. Comparé à l’OppCharge, le Watt System a contre lui la multiplication des dispositifs de recharge (un par abribus), le coût des supercapacités et, surtout, l’absence d’adhésion massive de la part des constructeurs de bus électriques autres que PVI-Gépébus. Il est cependant mis en place le 17 octobre 2014 sur les navettes entre les deux aérogares de l’aéroport de Nice-Côte d’Azur. Opéré par Transdev et exploitant un bus électrique de 12 m, la navette expérimentale a, de janvier 2015 à juin 2016, parcouru 12 000 km, transporté 65 000 passagers et consommé 1 à 1,5 kWh/km. Six des neuf points d’arrêts sont équipés du Watt System, une recharge par « biberonnage » ayant une durée de 20 secondes. En juin 2016, Michel Bouton, président de PVI, annonçait la compatibilité du Watt System avec les bus électriques de grande capacité (18 m, voire 24 m) avec une recharge en 5 minutes aux terminus. Implicitement, ce temps de charge annonce l’abandon des supercapacités.
La guerre contre le diesel prend souvent des allures de guerre contre les particules. Toutefois, les propos simplistes tenus dans ce domaine omettent généralement que le freinage à friction est l’une des principales sources de particules. Le ralentissement par récupération d’énergie à l’aide d’un moteur électrique agissant en alternateur est un moyen de réduire significativement le recours au freinage par friction. En d’autres termes, les motorisations hybrides contribuent à réduire les émissions de particules, non seulement en limitant le recours au moteur thermique, mais aussi en évitant l’emploi des freins. Il en est de même pour les motorisations purement électriques.
Selon Volvo, 10 kWh d’électricité stockés à bord d’un bus électrique emmènent celui-ci cinq fois plus loin qu’un litre de gazole à bord d’un bus diesel. Peut-être, mais il faut préciser que le stockage de 10 kWh nécessite une batterie pesant environ 100 kg avec les technologies lithium, soit 0,1 kWh/kg. Rappelons que le carburant diesel, permet au moteur de libérer 3,3 kWh par kilogramme de carburant en incluant un rendement énergétique de 25 % seulement (le reste est perdu en chaleur). Il y a donc trente fois plus d’énergie effectivement utile au mouvement du véhicule dans un kilogramme de gazole (1,19 litre) que dans un kilogramme de batterie au lithium.