A propos de trains à hydrogène...

Il était temps : transportrail complète et adapte le contenu de son étude relative à la décarbonation du transport ferroviaire et notamment des dessertes régionales en abordant plus largement le sujet - très médiatisé ces dernière semaines - de l'hydrogène comme énergie alternative. Le train à hydrogène débute - prudemment - sa carrière en Basse-Saxe et est attendu autour de certaines lignes autour de Francfort. Si toutes les commandes envisagées sont confirmées, une petite centaine de Coradia i-Lint pourrait sortir de l'usine allemande d'Alstom à Salzgitter.

En France, la situation est cependant différente car les Régions ont très largement renouvelé le matériel roulant avec les X72500, X73500, AGC et Régiolis, tous partiellement ou totalement thermiques. Si on fait exception des premiers en train de partir par la petite porte, les X73500 sont tout juste au stade de la mi-vie. Comme le train à hydrogène est un train neuf, l'opportunité d'une telle évolution technologique n'est pas forcément pour tout de suite. Autre facteur, il existe des matériels bimodes, qui permettent déjà d'utiliser autant que possible les installations de traction électriques existantes, et les engins modernes disposent de chaînes de traction électriques qui, avec les évolutions technologiques, peuvent se prêter à des transformations avec l'implémentation de batteries remplaçant partiellement ou totalement la partie thermique de la motorisation.

Enfin, les travaux d'Alstom sur le train à hydrogène s'appuient sur le Régiolis : or, dans l'accord de fusion Alstom-Bombardier, Alstom propose de céder le site de Reichshoffen et la plateforme Coradia Polyvalent dont est issu le Régiolis. D'où notre question : quel avenir pour le Régiolis H2 dont il est question en France avec la SNCF et plusieurs Régions ?

Mais pour l'ensemble de ces possibilités techniques, il faut préalablement évaluer le champ des possibles et surtout les limites techniques de chacune d'entre elles.

Notre dossier comprend donc désormais 5 chapitres

Chapitre 1 : traction électrique ou électrification ?

Chapitre 2 : des batteries pour remplacer les moteurs thermiques

Chapitre 3 : à propos des trains à hydrogène

Chapitre 4 : quels nouveaux projets ?

Chapitre 5 : abandonner ou réinventer l'alimentation par courant continu ?

Comments

[SP]

Il y a une option d'électrification par batterie que je n'ai jamais trouvé décrite, alors qu'elle me paraîtrait avoir de nombreux avantages. Si quelqu'un en connait les points bloquants ou les impossibilités, je suis preneur



L'inconvénient de la batterie, c'est sa capacité et donc l'autonomie des trains. + on en veut, + la batterie est lourde, au point sans doute qu'à l'exces, tout kg de batterie supplémentaire n'apporte même plus l'électricité pour mouvoir ce kg supplémentaire. Les temps de recharge peuvent aussi être longs, ou alors, il faut de grande puissance, ce qui peut être déstabilisant pour le réseau. De surcroit, les autorails hybrides ont l'inconvénient que, sous caténaire, il transporte une masse et un volume "inutile".



Et si la solution était d'avoir des "locomotives batteries" ? Après tout, du temps de la rame tractée, on pouvait faire des parcours hybrides électriques/diesel. Pourquoi ne pas réutiliser ce concept ?

On pourrait ainsi imaginer une automotrice électrique "classique", s'alimentant par caténaire.... mais pouvant également recevoir son alimentation via les attelages devant ou derriere.

Ainsi, quand une telle automotrice doit faire un parcours sans caténaire, il "suffit" de lui atteler une "locomotive batterie". Interet :

- le parc d'automotrices serait davantage standard entre toutes les lignes (plutot que de devoir faire des sous parcs selon l'absence d'electrification de certaines lignes)

- on favorise ainsi des liaisons sans rupture de charge (par exemple Paris Montluçon)

- le besoin batterie peut être dimensionné au plus juste (en nombre de locomotives batteries), selon le linéaire et temps de parcours des sections non électrifiées

- les trains n'ont pas besoin de transporter de batterie (et d'y consacrer une part de leur énergie et de leur place) sur les parcours sous caténaires

- on peut aussi envisager de longs parcours non électrifiés, avec relais de locomotive batteries si besoin (et dans des temps de relais qui soit de l'ordre du temps d'arrêt normal). Ou y compris des parcours avec très forte rampe, qui viderait une batterie en quelques kilometres (la loco batterie sur cette section serait alors plus puissante, ou serait changée très rapidement)

- il n'y a plus de pression pour recharger rapidement les batteries et à des horaires imposé par l'horaire ferroviaire. Au contraire, les locomotives batteries pourraient se recharger aux horaires tarifaire les plus favorables pour le cout de l'électricité. Par exemple la nuit. Mais aussi le jour pour profiter du solaire. Pourquoi ne pas envisager que certaines gares avec de très grande surface en voies (de remisage, triage etc....) ,soit recouverte de panneaux solaires concourrant à la recharge des loco batteries ? Ca peut d'ailleurs etre le cas d'ex grandes gares sur des parcours non électrifiés. Ca leur redonnerait de l'activité.

Je n'irai pas jusqu'à dire que couvrir de panneau solaire le toit de la loco batterie serait une bonne idée, car les ordres de grandeur de surface ne sont sans doute pas bons



Le concept est évidemment valable pour des TER et des intercités. Ca demande évidemment à voir comment les attelage et alimentations pourraient etre rendue compatible, ou est ce qu'il faudra un type de loco par type de train (une loco pour Regio2N, une loco pour regiolis, une loco pour ZGC etc...).

A voir aussi si le concept ne pourrait pas interesser des dessertes terminales TGV.

Mais aussi le fret.



Evidemment, un inconvénient de cette solution est qu'elle ajoute des manoeuvres, mais est-ce à ce point rédhibitoire ? Attelage automatique..

Elle pourrait aussi demander des adaptations de plans de voie (mais à priori, rien de révolutionnaire par rapport aux manoeuvres de loco qui se faisait au 20è siecle...) pour que ces manoeuvres soient rapides, et en temps masqué des temps d'arrêt

La question se pose si une telle loco batterie doit avoir des postes de conduites (en ligne, et pas que pour les manoeuvres), ou n'être attelé que par l'arrière.



Une autre option similaire serait de disposer de moyens de retirer les batteries des toits, et d'en mettre de nouvelles qui soient chargées. A voir ce que chaque option nécessite comme investissement. Cette seconde option semble avoir échoué pour les voitures routières. On imagine bien que ça ferait beaucoup d'investissement sur le réseau. La solution "locomotive batterie" parait finalement legère : basiquement, c'est des essieux, une carcasse et de l'attelage pour transmettre la puissance électrique, et sans doute pantographe pour pouvoir se recharger sous caténaire, et un poste de conduite pour manœuvrer (à moins que cela ne puisse se faire "à distance")

[RioGrande]

Dans la première partie du dossier (au demeurant très intéressant), il est dit que "L'hybridation semble être une option pour l'instant franco-française dans le sillage de l'apparition des rames bimodes", je suppose (sauf si j'ai mal compris) qu'il est question des projets d'hybridation de matériel bimode, si c'est le cas, il n'y a pas qu'en France qu'on y pense. Transport for Wales au Pays de Galles a passé commande à Stadler de Flirt "trimode" hybrides batterie / diesel / électrique.



Il ya aussi au Royaume-Uni plusieurs projets d'hybride batterie / diesel ou batterie / électrique, obtenus par conversion de matériel existant : Class 230 (bricolage à partir de vieilles rames de métro et de moteurs diesel de Ford Transit), MTU travaille aussi sur la possibilité de remplacer certains powerpacks diesel des automoteurs diesel Turbostar par des pack batterie / générateur diesel ou encore Class 801 Intercity Express Hitachi (automotrices électriques équipées de diesel last mile pour le secours en cas de panne d'alimentaiton électrique qui pourraient être remplacés par des batteries - un peu comme sur la nouvelle série de Shinkansen N700S au Japon).

Il y a aussi un prototype à hydrogène (Hydroflex, basé sur la même série d'automotrices électriques que les Class 769 Flex, transformées en bimode par ajout d'un groupe diesel).

[78jbo]

Encore une fuite en avant !

Le train étant en lui-même le transport le plus sobre en émission carbone.. La France, contrairement à d'autres pays ayant en plus un réseau bien plus électrifié que dans d'autres pays - même voisins ! - voilà une invention vantée pour son aspect "innovant", le mot magique.. mais qui n'apportera absolument aucun avantage ni en terme de "neutralité carbone" , ni en terme d'investissement !

Encore un lobby industriel qui demande des suffrages pour continuer à vivre et se développer !



Voilà "mutatis mutandis", ce que que l'on peut évoquer en résumé et déjà très sérieusement sur la "motorisation hydrogène" :



https://www.youtube.com/watch?v=Ogw_UjPXtQg



Un argent investi sans retour et qui aurait été mieux investi sur les questions d'infra notamment.. avec des retours plus intéressants et source de réel profit ferroviaire..

[Eric_S]

La réponse est dans ta question et je la partage. À la fin, on sera content d'avoir des rames à hydrogène au garage parce qu'on a mis tout les sous dedans et pas dans l'entretien des lignes. Tout ça pour une goutte d'eau dans nos émissions de CO2.



Sinon, pour décarboner, des carburants non-fossiles: agro-carburants (éthanol ou diesel, pas très bio, sans parler des engrais faits depuis le pétrole... ah non, eux aussi, ils veulent de l'hydrogène pour se décarboner!!!), bioGNV ou bioGPL depuis les déchets et les stations d'épuration. On pourrait commencer avec du GNV ou du GPL fossiles, ce qui réduirait facilement la pollution avant de changer progressivement l'approvisionnement.

[dbastien]

Justement une étude précédente du VDE exclut absolument l'hybridation électrique-thermique, à cause de la durée de vie des matériels ferroviaires qui conduirait à avoir encore des moteurs diesel après 2050, ce qui est incompatible avec l'objectif d'un ferroviaire totalement décarboné avant 2050. Est-ce bien raisonnable ? Et cela implique la suppression dès aujourd'hui la traction diesel des catalogues ...

[Eric_S]

En préambule et comme signalé déjà plusieurs fois par d'autres ici, le meilleur moyen de préserver l'environnement vis-à-vis des émissions de polluants et de gaz à effet de serre est de favoriser l'usage du train au détriment du transport routier et aérien, fusse-t-il avec des bons vieux trains diesel tout pourri. Se focaliser sur les émissions du train, c'est faire croire qu'il y a un problème là où il n'y en a pas.



À propos de l'hydrogène, l'idée globale, c'est qu'à long terme, l'hydrogène va nous servir à stocker l'énergie produite par les sources renouvelables présentant un caractère intermittent : le solaire et l'éolien. Pour le moment, on peut stocker à l'échelle de la journée dans les barrages de montagne, ce qu'on fait actuellement la nuit avec le nucléaire. Quand on voudra stocker à l'année, là il faudra électrolyser l'eau pour produire de l'hydrogène et le train pourra se servir au passage. Pour le moment, les piles à combustible et les électrolyseurs sont chers. Même si l'industrialisation de la production va baisser leurs coûts, ça risque de rester cher. De mon point de vue, rien ne sert de se précipiter à part faire du green washing. On peut attendre une demi-vie de train...



Pour les batteries, la plupart d'entre elles ne comportent pas de terres rares. Seules les NiMH ont des terres rares mais je n'imagine pas trop d'utilisation dans les trains. Il y a le NiCd utilisé dans les Prius on rechargeables. Il accepte beaucoup de microcycles autour de son point d'équilibre, à 2/3 de sa charge, avec une très bonne efficacité énergétique. On pourrait l'imaginer sur des liaisons omnibus non électrifiées pour récupérer au freinage et relancer plus rapidement au démarrage. Mais le Cd, sans être une terre rare est quand même une grosse saloperie (qui se recycle bien) et vient principalement de RDC. Quant au Li, il n'y a pas de terres rares dans les batteries mais il faut aller gratter le Li dans les salars d'Amérique du Sud. Ça risque d'être tendu avec la demande pour les voitures.



Néanmoins, l'hybridation du thermique avec de l'électrique peut permettre d'optimiser le fonctionnement du thermique. Pour la consommation de carburant, il n'y a sans doute pas trop de gain à espérer dans les trains. Par contre, l'utilisation de régimes de fonctionnement homogènes peut aider à la dépollution des gaz d'échappement (par pot catalytique).

[Alfred]

Une étude intéressante qui compare les différentes alternatives dont tu parle avec un exemple concret en Allemagne, malheureusement en allemand, mais avec les moyens d'aujourd'hui, la traduction n'est plus un problème.

https://www.vde.com/resource/blob/1979350/95fc2c7b41e7ac076be17a955dc56e40/studie-klimaneutrale-alternative-zu-dieseltriebzuegen-data.pdf

[dbastien]

Merci pour la partie sur les trains à hydrogène qui recense bien le problème du strict point de vue ferroviaire.

C’est un mode propre …. localement.

Mais qu’en est-il de l’efficience énergétique et écologique ?

L’hydrogène peut être obtenu de trois manières :

1. l’hydrogène « fatal », sous-produit d’usines chimiques, actuellement brûlé dans des torchères et qui « ne coûte rien »

◦ C’est ainsi que les KVB (transports de Cologne) ont des bus à hydrogène « fatal ». C’est une solution excellente, mais d’application très limitée.

2. L’électrolyse. C’est un très bon moyen de stocker les énergies renouvelables et intermittentes.

◦ En Allemagne on a récemment inauguré la première installation pour fournir de l’hydrogène à partir de l’éolien

3. Le reformage. Comme indiqué, c’est une solution polluante et de mauvais rendement, surgénératrice de C02.

◦ Cependant Alstom fait valoir que le rendement est (serait) meilleur que celui d’un train diesel, car ce dernier ne récupère pas d’énergie au freinage. Qu’en serait-il si les trains diesel étaient « hybrides » au sens où on l’entend en automobile, c’est à dire avec une batterie de traction ?



Enfin, notons que la conservation et la distribution de l’hydrogène, gaz qui traverse presque toutes les enveloppes, pose de nombreux problèmes, tant dans son déploiement que par sa consommation énergétique et les pertes d’hydrogène. C’est toute une logistique à repenser et à construire.



Si l’application de l’hydrogène au ferroviaire pose des problèmes spécifiques, il faut également prendre en considération les avantages et les inconvénients de l’utilisation de l’hydrogène comme carburant en général.

[Alix]

Chapitre 5: La caténaire de la ligne Perpignan Villefranche a été mise hors tension en 1971, pour être à nouveau alimentée en 1500 v continu en 1984 après l’électrification de la ligne Narbonne à Port Bou en 1981!

[Rémi]

L'ajout du 9kV DC dans le paysage me fait penser à https://xkcd.com/927/



J'ai vraiment du mal à me convaincre que c'est une solution pertinente. Ou alors il fau(drai)t un plan pour vraiment remplacer tout le réseau 1500 V (quid des tunnels de RER sous Paris ?) afin de n'avoir - à terme - que deux standards.



Est-ce que d'autres gestionnaires de réseau européens seraient intéressés ? Histoire au moins de pas faire ça tout seul dans notre coin… Est-ce qu'il ne faudrait pas mieux avoir des fonds européens pour réduire le nombre d'incompatibilités : écartements des rails (portugal, espagne, pays baltes), gabarit (on en aurait bien besoin en France), signalisation (accélérer le déploiement d'ERTMS aussi en fonction du nombre de km d'anciens systèmes déployés, je pense au bénélux, la suisse et l'autriche) et alimentations électriques (par ex supprimons le 1500 et pê même le 3000V au profit du 25 kV et du 15 kV) ?



Avec du 9 kV sur la ligne des Landes, il faudrait du matériel tri-systèmes : de nouveaux TER (qui sont certes actuellement mono-courant en Nlle Aquitaine, donc pas dramatique), de nouveaux TGV et de nouvelles locs pour le fret. Ou alors un pool de locomotives spécialisées pour faire des relais traction dans cette zone. Rien d'insurmontable, mais est-ce que la complexité de la transition est bien "rentable" une fois qu'une grande partie du 1500 V sera converti ?



Bref, je sors de cette partie du chapitre 5 avec bien plus de questions que de réponses. Est-ce que d'autres études sont en cours ?



Salutations :)

[julien03]

les x 72500 sont amputés d'une trentaine d'éléments désormais,ça sent la fin pour cette série..............