Les trains aussi passent au vert

La transition énergétique a incontestablement été l’une des grandes vedettes de la douzième édition d’InnoTrans 2018 à Berlin. Le plus grand salon ferroviaire au monde a, en effet, fait la part belle aux trains régionaux délaissant la motorisation diesel, jugée polluante, en dépit de toutes les améliorations qui lui ont été apportées ces dernières années. Et l’Allemagne semble vouloir aller vite dans cette voie en proscrivant l’utilisation des automoteurs diesel empruntant le réseau non électrifié dès 2024. L’échéance est donc clairement fixée pour des constructeurs redoublant d’efforts pour être au rendez-vous du verdissement des trains régionaux.

C’est Alstom qui a dégainé le premier en mettant en service commercial les premiers autorails iLint fonctionnant à l’hydrogène, le 17 septembre dernier.

Présenté comme le premier train de passagers au monde alimenté par une pile à hydrogène, cet autorail bicaisse avait, au préalable, reçu le 11 juillet 2018 l’autorisation de l’Autorité ferroviaire allemande (EBA) pour entrer en service commercial sur les rails de ce pays.

C’est donc un peu plus de deux mois plus tard que les deux rames prototypes ont commencé à circuler en pool avec les rames diesel existantes sur la ligne Cuxhaven-Bremerhaven-Bremervörde-Buxtehude. Testé par la presse sur la seule section Bremervörde-Buxtehude, le nouveau matériel a fait montre d’un silence de fonctionnement appréciable avec des émissions sonores en baisse de 20 % tant à l’intérieur qu’à l’extérieur de la rame. De nouveaux gains sont attendus sur ce plan grâce à des optimisations complémentaires. En outre, le matériel, qui n’exige pas de formation complémentaire pour les conducteurs, est exempt de vibrations.

Sans que ces informations ne soient étayées par aucune donnée chiffrée précise, les coûts de maintenance sont annoncés comme similaires à ceux d’un automoteur diesel, tandis que le coût d’acquisition annoncé est un peu plus élevé. Les responsables du programme insistent, toutefois, sur le coût global d’utilisation de l’engin, qui serait plus intéressant que son équivalent diesel dès les dix premières années d’utilisation du matériel.

En attendant, les deux rames qui se ravitaillent à une station provisoire située à Bremervörde effectuent chacune deux allers-retours sur le parcours précité, soit 600 km quotidiennement. Leur autonomie pour effectuer ce service est largement suffisante, puisqu’elle s’établit à 1 000 km.

Ce n’est, toutefois, pas avant décembre 2021 que l’ensemble du service sur le réseau (Eisenbahnen und Verkehrsbetriebe Elbe-Weser – EVB) sera assuré par une flotte de quatorze autorails à hydrogène commandés par l’autorité locale des transports de Basse-Saxe (LNVG) en novembre 2017. D’ici là, de nouvelles commandes devraient être annoncées, puisque le constructeur français confirme que des contacts sont en cours pour le placement de nouvelles rames en Allemagne. Les lettres d’intention portent, en effet, sur 46 rames additionnelles.

Au-delà de la pile à combustible alimentée par de l’hydrogène, les batteries constituent l’autre solution du moment pour réduire drastiquement les émissions polluantes. Et pourtant, cette solution n’est pas nouvelle puisque les derniers autorails à accumulateurs allemands ont circulé jusqu’en 1964. Cette dernière technologie est donc remise au goût du jour et complétée à partir de celle de Primove, développée pour les tramways par Bombardier.

La solution présentée par ce constructeur à Hennigsdorg (nord de Berlin) le 20 septembre est donc tout aussi intéressante, voire davantage puisqu’elle s’affranchit de la mise en place de complexes stations d’approvisionnement en hydrogène. À partir d’un Talent 3 tricaisse en version électrique, le constructeur en a dérivé une version alimentée par quatre systèmes de batteries embarquées. Bien sûr, l’autonomie de ce train qui a débuté ses essais sur les voies de l’usine berlinoise en août 2018 est encore un peu faible: elle ne dépasse pas 40 km. Mais le recours à de nouvelles batteries de plus grande capacité devrait permettre d’étendre cette autonomie à 100 km d’ici un à deux ans.

En attendant, la recharge en énergie – déjà effective grâce à la récupération d’énergie au freinage — est simplissime puisqu’elle fait appel au pantographe de la rame. Le plein des batteries est, ainsi, effectué en 7 à 10 minutes seulement. Bombardier, qui se fait fort d’indiquer que 40 % des lignes non électrifiées en Allemagne sont inférieures à 40 km, précise encore que des concepts de recharge en gare sont en cours de développement. Ainsi, les rames pourraient être directement connectées au réseau local électrique aux terminus des lignes non électrifiées.

S’agissant des coûts de ce train, dont l’homologation allemande est attendue pour mi-2019, ils sont supérieurs de 30 % en prix d’acquisition à ceux d’une version électrique. Mais ses coûts de maintenance sont, en revanche, inférieurs dans un rapport de un à cinq par rapport à un automoteur diesel. Il ne faut pas oublier, toutefois, que la durée de vie des batteries est limitée à sept ou huit ans. Celles-ci peuvent être installées tant sur du matériel neuf que sur des rames existantes. Un double nouveau marché pourrait, ainsi, s’ouvrir pour Bombardier. Son président, en charge du développement des produits matériel roulants et des fonctions globales ingénierie et gestion de produits, Pierre-Yves Cohen, explique, en effet, que « le marché global pour les trains alimentés par batteries est directement lié à celui du diesel d’aujourd’hui. Il pourrait donc être de l’ordre de plusieurs milliards d’euros dans les cinq ans qui viennent ».

Les spécialistes de Bombardier précisent encore « qu’avec un coût de 0,65 € au km, à comparer avec les 0,50 € des automotrices électriques, le nouveau train alimenté par batteries est jusqu’à moitié moins cher par rapport au train à pile à combustible sur le cycle total de vie de trente ans ».

Avec son nouveau train électro-hybride qui débutera une expérimentation voyageurs d’une durée de six mois à partir du second semestre 2019 sur les lignes électrifiées Amstetten-Ulm (26 km) et non électrifiées Ulm-Erbach (10,3 km), Bombardier se place résolument en concurrence frontale avec le Desiro ML Cityjet eco développé en partenariat par Siemens et les Chemins de fer autrichiens (OBB).

Présenté à poste fixe sur l’exposition d’InnoTrans, ce train régional est équipé de batteries et d’équipements auxiliaires d’une masse de 14 tonnes. Les batteries sont données pour une durée de vie de quinze ans, signifiant, ainsi, qu’elles ne devront être changées qu’une seule fois au cours de la carrière du train. L’autonomie du train se situerait aux alentours de 80 à 110 km selon des chiffres communiqués lors de la présentation du train. Ces données seront affinées dès lors que le prototype sera en service voyageurs dans le courant du second semestre 2019. Siemens précise encore que le design des trains Desiro permet, dès maintenant, d’admettre des charges supérieures en toiture. De fait, les temps de livraison des futurs trains pourraient être réduits de moitié par rapport aux trente-six mois actuels.

Même si les deux groupes sont appelés à fusionner prochainement, Siemens n’entend pas laisser à Alstom la primeur de l’utilisation de la pile à combustible. Le constructeur allemand a, en effet, révélé qu’il menait actuellement un projet de R&D autour de l’hydrogène. Un concurrent à l’iLint pourrait, ainsi, être présenté lors du prochain InnoTrans (septembre 2020).

Reste à savoir si la pile à combustible et les batteries seront complémentaires sur le long terme. Il n’y aura peut-être pas de place pour les deux technologies. Certains observateurs prédisent déjà que ce sera le transport routier qui arbitrera entre ces deux solutions, car ce ne sont assurément pas les quantités de matériels produits par l’industrie ferroviaire qui seront déterminantes, bien au contraire.

Décidément, la période durant laquelle s’est tenue la biennale de Berlin a été fertile en annonces d’expérimentation. C’est, en effet, le 17 septembre 2018 qu’a été dévoilée l’annonce de la première expérimentation TER hybride en France. Elle prendra pour base une rame Régiolis et aura pour objectif de réduire de 20 % sa consommation énergétique et ses émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, le TER hybride… déjà bimode (électrique/diesel) pourra combiner de façon optimale plusieurs sources d’énergie en fonction des situations: alimentation électrique par caténaire, moteurs thermiques et énergie stockée dans les batteries. Les batteries lithium-ion de grande capacité remplaçant des packs diesel lui permettront, ainsi, de quitter les villes sans émettre de pollution. Selon le calendrier prévu, le premier Régiolis hybride circulera en phase d’essais dès 2020. Puis, cette rame devrait entrer en service commercial courant 2021 pour valider en conditions réelles les fonctionnalités et les performances de la solution. Enfin, le déploiement en série est envisagé à partir de 2022.

On voit bien, ici, que les calendriers sont bien similaires à ceux de l’Allemagne. L’émulation européenne est donc un facteur clé dans le déploiement de ces trains plus respectueux de l’environnement. Sans doute aussi que les scandales autour des moteurs diesel équipant les voitures particulières y ont contribué aussi.

Ce sont tout à la fois la SNCF et Alstom, ainsi que les régions Grand-Est (où sont fabriqués les Régiolis), Nouvelle-Aquitaine et Occitanie qui portent l’investissement de 16,6 millions d’euros. Les Régions prendront également en charge les coûts de mise à disposition d’une rame Régiolis du parc de l’Occitanie pour la rendre hybride.

Pour Jean Rottner, président de la région Grand-Est, « cet équipement représente une première étape d’un futur matériel régional “zéro émission”, notamment au travers du développement de la maîtrise de l’hydrogène, dont il pourra être l’un des éléments constitutifs ». Jean-Baptiste Eyméoud, président d’Alstom France, a, de son côté, confirmé que le Régiolis « pourrait servir de base à une version hydrogène complémentaire de celle à batteries. Cela nous permettra, le moment venu, d’aller beau­coup plus vite puisqu’il n’y aura que la partie propulsion à homologuer ». Avant d’ajouter que « des trains à hydrogène pourraient circuler en France d’ici trois ans ». La région Centre – Val-de-Loire a d’ores et déjà exprimé son souhait de devenir bientôt partenaire de l’expérimentation TER Hybride.

Grand concurrent d’Alstom (et, parfois, partenaire comme sur le programme RER NG) sur le marché français, Bombardier se déclare prêt, de son côté, à être candidat pour l’expérimentation TER hybride. Partant du principe que les Régions voudront de la concurrence entre les deux constructeurs, Bombardier pourrait être prêt dès 2019 avec un démonstrateur AGC bimode. Trois Régions, non identifiées à ce stade, pourraient l’aider dans ce dessein. Nul doute que Hauts-de-France, où ont été assemblés les sept cents AGC produits entre 2004 et 2011, devrait être l’une de ces Régions.

Qu’on ne s’y trompe pas toutefois. La stricte application de la réglementation des trains bimode en service depuis janvier 2004 en France pourrait déjà permettre de réduire sensiblement les émissions polluantes et le niveau sonore des rames aux abords des grandes villes. Or, il s’avère que ces consignes ne sont qu’imparfaitement appliquées, des TER continuant de circuler moteur diesel tournant sous lignes électrifiées. C’est en particulier le cas sur la section Sathonay-Lyon-Part-Dieu pour les trains vers et en provenance de Bourg. Les Régions seraient bien enclines à s’emparer de ce sujet, même s’il revient à la SNCF d’y mettre bon ordre en tant qu’exploitant.

La prochaine disponibilité des trains régionaux fonctionnant à l’hydrogène ou sur batteries va conduire les opérateurs ferroviaires ou les sociétés de location de matériels à refondre leur approche vis-à-vis de l’évolution de leurs flottes actuelles et de leurs futures acquisitions. Déjà, la SNCF ne commande plus – pour le compte des Régions – d’automoteurs diesel. Les derniers contrats passés l’ont été pour des rames bimode, c’est-à-dire des engins pouvant circuler à la fois sous lignes électrifiées et en autonome grâce à une motorisation diesel. Demain, il est sans doute vraisemblable que les commandes ne soient passées que pour des matériels électro-hybrides, voire à motorisation unique comme ceux équipés de piles à combustible.

Les sociétés de location de matériel roulant vont devoir se conformer aux nouvelles attentes nées de la Loi sur la transition énergétique. Filiale depuis mars 2018 du leader européen de la location opérationnelle de matériel roulant ferroviaire opérationnelle, Alpha Trains France a bien voulu nous apporter son éclairage, en partie dévoilé lors d’InnoTrans.

C’est en effet en date du 20 septembre qu’Alpha Trains a signé avec Rolls-Royce une lettre d’intention portant sur l’hybridation d’automoteurs diesel. Le futur contrat est d’importance puisqu’il concerne la reconversion de l’ensemble de sa flotte diesel existante, soit plus de 140 véhicules. Il consiste à remplacer un des deux groupes thermiques (power packs diesel) existants par des batteries venant en support du moteur diesel maintenu. Cela permettra de réduire les consommations et les émissions polluantes des matériels de 25 %. Surtout, les émissions sonores en gare seront réduites de 75 % grâce à la seule utilisation des batteries. La recharge des batteries s’effectuera à l’aide du moteur diesel et de la récupération d’énergie au freinage.

Une première rame sera testée en exploitation durant une période de douze à dix-huit mois avant que l’ensemble de la flotte concernée (rames bi et tricaisse) ne soit reconverti. Le coût de « verdissement » d’une rame est estimé à quelques centaines de milliers d’euros par rame. Les loyers seront, certes, plus élevés pour les opérateurs mais cela sera, notamment, compensé par une réduction des consommations de carburant.

Comme l’explique Vincent Pouyet, directeur d’Alpha Trains France, « cette technologie batteries et hybridation du moteur diesel nous semble la plus adaptée à court-moyen terme. Comparativement à l’hydrogène qui en est au stade de déploiement expérimental, nous sentons qu’il y a une maturité des fournisseurs et des mainteneurs de batteries un peu plus avancée. Nous verrons, ensuite, quelle technologie émergera finalement pour l’acquisition de matériels neufs. Nous avons, à cette fin, intégré certains groupes de travail car il nous faut réellement une conviction forte sur la technologie pérenne pour les trente ans à venir. On peut, en outre, s’interroger légitimement sur la technologie diesel. Va-t-elle encore perdurer trois décennies de plus? Les décisions politiques vont, en ce sens, être très importantes ».

InnoTrans a été aussi l’occasion de présenter le premier tramway autonome au monde. Même si, là-encore, la présentation a été décentralisée à Postdam, dans la banlieue berlinoise. Le projet fait appel à une rame Combino, testée sur une section de 6 km de longueur. Elle est équipée de multiples systèmes de détection et télémétrie par la lumière, radars et autres capteurs de caméras. Couplés à des algorithmes complexes, ces équipements lui servent, en quelque sorte, d’yeux digitaux pour s’insérer dans le trafic en toute sécurité. Grâce à ses capacités d’intelligence artificielle, le tramway est en mesure de respecter la signalisation, de marquer l’arrêt aux stations et de réagir de manière autonome à toutes les situations comme la traversée de piétons ou le croisement de véhicules.

Siemens prévient, toutefois, que cette rame expérimentale n’est pas vouée à assurer un service commercial. Le projet actuel a, en effet, pour objectif d’identifier les challenges technologiques de conduite autonome dans des conditions réelles de trafic, puis de développer et de tester les solutions pour ce faire. Les essais qui ont débuté au cours du second trimestre 2018 sont voués à se poursuivre jusqu’à la fin de l’année en cours.

Bien sûr, l’idée initiale de Siemens était de développer les solutions permettant au tramway de se déplacer de manière automatique dans un dépôt. Passer à l’étape commerciale est beaucoup plus ardu à présent en ce sens que l’approbation de conduite autonome dans une ville n’est pas claire pour l’heure. Le constructeur devra donc parvenir à un certain niveau de sécurité avant de pouvoir envisager la prochaine étape.

À l’image des trains régionaux, le verdissement des bus est déjà bien entamé. Et les visiteurs d’InnoTrans ont pu le constater à la faveur de la présentation en dynamique d’une douzaine de véhicules sur une boucle de 500 m à l’intérieur du salon. Aux côtés de l’Aptis électrique développé par Alstom figurait, en particulier, le trolleybus Solaris In-Motion Charging Trollino 12 destiné à la ville de Gydnia (Pologne). Les premiers exemplaires d’une commande de 30 véhicules ont été livrés courant octobre. Le bus de marque Van Hool fonctionnant à l’hydrogène constituait également l’une des grandes attractions de cette présentation en dynamique. Il est en test pour une période de cinq ans depuis décembre 2017. L’un de ses principaux atouts est d’économiser 150 tonnes de CO₂ par an.

Linkker, un constructeur de bus électriques finlandais, était également présent avec son Linkker 12+. Avec sa puissante batterie lithium-toxide de titane et des temps de chargement intermédiaire courts, ce véhicule de construction légère présente une autonomie pouvant aller jusqu’à 350 km quotidiens. Sa consommation s’établit, en effet, entre 0,8 et 1,3 kW/h au km en fonction de la charge du véhicule.

D’autres bus 100 % électriques étaient présents comme l’articulé VDL Citea, l’Ebusco 2.2, le Voith Urbino 12 electric, le Sileo S18, le Solaris Urbino 12 electric. Enfin, un véhicule fonctionnant à l’énergie solaire sur base de Nissan –NV200 (E-Solar City de K-Bus) complétait le plateau.