Responsable de la solution « APS-Route Électrique » d’Alstom, Patrick Duprat rappelle que l’APS a déjà été validé par 40 millions de kilomètres parcourus sur les sections de lignes de tramways qui en sont équipées.
La réflexion à propos de l’adaptation de l’APS au transport routier a débuté au cours de l’hiver 2011-2012. Dès l’été 2012, une piste expérimentale a été construite sur le site d’essai de Volvo. Elle tient lieu de PoC (proof of concept). Alstom a pris en charge toute la partie électrique de l’infrastructure jusqu’à l’interface avec le véhicule, ce dernier étant réalisé par Volvo. Ce démonstrateur a prouvé que la solution est efficace pour transférer de l’énergie. La bande de contact alimente le véhicule électrique pendant qu’il roule. Ces tests se sont poursuivis jusqu’en 2018. Le système de captage placé sous le véhicule peut se déplacer latéralement et automatiquement afin de maintenir son alignement avec la bande de contact sur la chaussée, la conduite du véhicule restant humaine et manuelle. L’APS routier peut s’adapter à des véhicules lourds ou à des camionnettes. En revanche, son montage sous un véhicule léger nécessite de prévoir un compartiment dans le soubassement pour sa mise en place en raison de la garde au sol. À la suite de ce démonstrateur, Alstom s’est lancé dans le développement d’un système complet, depuis la sous-station d’alimentation jusqu’à l’équipement électrique du véhicule, y compris les calculateurs embarqués.
« L’APS routier peut fournir à un véhicule lourd (car, camion, etc.), les 120 kWh dont il a besoin en moyenne pour se déplacer sur autoroute tout en rechargeant ses batteries par IMC (in motion charging). Au total, il est possible de fournir 400 à 500 kWh. Ainsi, il n’est pas nécessaire d’alimenter le véhicule en permanence et il n’est donc pas indispensable d’équiper l’intégralité de l’infrastructure routière avec des pistes APS. Au minimum, il est possible d’éviter l’équipement de la moitié de l’infrastructure », explique Patrick Duprat. En comparaison, l’APS des tramways peut fournir 1 MWh (sous 750 V), ce qui serait inutile à un véhicule routier, tandis que le SRS fournit 1,2 MWh voire davantage dans le cadre de son utilisation par le tramway de Nice. Encore une fois, cette capacité du système dépasse les besoins du transport routier, à moins qu’il développe son emploi des supercapacités.
L’APS n’est toutefois pas le seul système d’alimentation éprouvé dans le cadre du projet Elvägar (« route électrique ») de l’Agence suédoise de l’énergie (Energimyndigheten). Depuis juin 2016, une double ligne aérienne de contact (LAC) a été déployée sur 2 km, au-dessus d’une file de la voie rapide E16, à environ 200 km au nord de Stockholm. Il s’agit d’un système Siemens qui alimente des camions Scania équipés d’une paire de pantographes. « Si les essais ont lieu en Suède, c’est parce que ce pays les finance », rappelle Patrick Duprat.
Alors que l’APS appliqué au tramway est plus cher que la LAC qu’il remplace, l’APS routier se montre compétitif vis-à-vis de la double LAC proposée par Siemens. Avec une tension de fonctionnement d’environ 750 V, l’APS routier nécessite une sous-station électrique tous les 1 à 2 kilomètres. Pensé pour les véhicules lourds, il n’est pas prévu pour des vitesses supérieures à 100 km/h. Il en est d’ailleurs de même pour les systèmes ferroviaires d’alimentation par frotteur sur troisième rail.
Pièces d’usure, les semelles de contact des frotteurs sont remplacées tous les 60 000 km sur les tramways équipés d’APS. Il faudra peut-être les changer plus fréquemment sur les véhicules routiers, si leurs vitesses sont plus élevées que celle des tramways.
La réparabilité d’une chaussée équipée d’APS routier fait actuellement l’objet d’études menées avec Eiffage et l’IFSTTAR (Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux), entre autres. Les travaux concernent par exemple la dilatation thermique ou les fissures provoquées par l’intégration de matériels dans la chaussée. L’adhérence, la maintenabilité et la viabilité hivernale de l’APS routier ont été étudiées et des solutions ont été trouvées dans ces trois domaines.
Pour l’APS, Alstom utilise un protocole de communication radio entre le véhicule et la bande d’alimentation. Celle-ci n’est alimentée que si toutes les conditions nécessaires sont réunies. À ce jour, cette communication n’est utilisée ni pour ajuster le courant délivré à la nature du véhicule alimenté, ni pour facturer le courant. « À terme, le protocole comprendra une couche de gestion de l’énergie. Elle pourra utiliser les sous-stations, les boîtiers au sol ou l’équipement du véhicule; ce n’est pas encore défini. Actuellement, nous nous concentrons sur le transfert de l’énergie. Toutefois, dans l’hypothèse d’une surcharge de l’autoroute électrifiée, des arbitrages pourront être nécessaires en alimentant prioritairement les véhicules dont les batteries sont déchargées », précise Patrick Duprat. Pour mémoire, il existe déjà un protocole de communication entre les véhicules électriques et leurs bornes de recharge. OCPP 2.0 et ISO 15118 sont ainsi des standards V2G (vehicle-to-grid).
L’APS routier a vocation à être installé sur les points de pics de consommation (déclivité positive) et aux points de passage obligé. Il s’agirait d’équiper la voie lente des autoroutes dont le trafic poids lourds est important et permettrait un amortissement rapide. Le modèle français se prête assez bien à l’électrification de l’infrastructure puisque les sociétés concessionnaires des autoroutes pourraient s’engager à installer les bandes de contact APS contre un renouvellement de leurs concessions. « Actuellement, l’APS routier vise prioritairement le transport routier longue distance. Il pourra ensuite s’adresser au transport public urbain. Alstom est toutefois déjà prêt à répondre à la demande d’une municipalité qui voudrait déployer l’APS routier », commente Patrick Duprat. Alstom cherche maintenant à mettre en place des démonstrateurs de l’APS routier sur routes ouvertes. Un projet a été évoqué avec l’ATMB afin d’équiper les routes d’approche au tunnel du Mont-Blanc.