Après une période de 20 ans sans grands projets d’électrification, de 1995 à 2015, la fin de la décennie écoulée a été marquée par un sursaut dans la politique d’équipement du réseau par Network Rail.

L’objectif gouvernemental étant de s’affranchir du gasoil à horizon 2040, 17 membres de la Railway Industry Association ont produit en avril 2021 un rapport intitulé Why Rail Electrification ? destiné à alimenter la stratégie de décarbonation de la traction ferroviaire (Traction Decarbonation National Strategy) du gestionnaire d’infrastructure.

Il est intéressant d’abord de remarquer cette forte mobilisation de l’industrie ferroviaire – certains diront « lobbying » - sur ce thème : si le transport ferroviaire est globalement peu émetteur par unité transporté, l’exemplarité est un argument à faire valoir dans la compétition médiatique entre les modes de transport. Ceci étant, il y va aussi d’enjeux économiques, car structurellement, le coût des énergies fossiles augmentera, même avec des à-coups.

Evidemment, le regard de « froggies » ne manquera pas de souligner l’esprit de ce rapport qui soutient l’électrification par caténaire quand d’autres n’ont d’yeux que pour l’hydrogène. Ce gaz ne semble pas atteindre le flegme légendaire des britanniques…

Ce document montre d’abord que le report modal vers le chemin de fer est un important facteur de réduction des émissions polluantes : basculer 4% des flux voyageurs et 4% des tonnages de fret entraînerait pour chacune de ces activités une hausse de 35% du trafic, et une réduction des émissions de CO² correspondant à la part actuelle du transport ferroviaire dans le total de la production du Royaume-Uni.

310121_68005urlay-nook_lmulrine

Urlay Nook - 31 janvier 2021 - La 68005 de Direct Rail Services tracte un train complet de caisses mobiles sur une ligne non électrifiée entre Mossend Up Yard et Tees Dock. Le fret ferroviaire au Royaume-Uni ne se limite pas aux seules lignes équipées de caténaires... © L. Mulrine

250616_68005+68021carisle-citadel_lmulrine

Carisle Citadel - 25 juin 2016 - La même locomotive renforcée de la 68021, toujours dans ce rôle de traction d'un train complet de caisses mobiles : pour l'instant, n'ont été livrées que des locomotives bimodes de petite puissance en traction thermique pour les dessertes terminales. Le rapport Why Rail Electrification ? mise surtout sur la relance de l'équipement des infrastructures. © L. Mulrine

Le rapport met en avant le primat de l’électrification par caténaire, qui présente le meilleur rendement énergétique et l’effet le plus large en profitant au transport de voyageurs comme au fret ferroviaire. La Railway Industry Association préconise l’électrification de 85% du réseau ferroviaire.

La particularité du Royaume-Uni est en effet la part écrasante du fret assuré en traction thermique : 96% contre une moyenne de 56% en Europe. La mise en œuvre de 10% de la TDNS permettrait de passer à 70%, ce qui montre d’ailleurs la forte concentration du trafic.

Le rapport considère que l’hydrogène et les batteries sont des solutions de transition, qu’il faut encore perfectionner, mais s’avère tout de même assez critique avec l’hydrogène. En outre, leurs applications concernent uniquement le transport de voyageurs : pour le fret, la batterie ne peut être utilisée que pour de très courtes distances (« short lines », manœuvres sur site), tandis que les performances de traction requises pour le fret écartent durablement toute tentative de développement d’une locomotive à hydrogène.

Pour le transport de voyageurs, l’usage des batteries, avec une autonomie de l’ordre de 60 à 80 km, devrait progresser avec l’évolution technologique de ces composants : leur densité énergétique au kilo pourrait augmenter de 50% d’ici 2035 avec une réduction de moitié du coût au kWh. Néanmoins, le rapport ne semble pas véritablement miser sur la combinaison entre des électrifications sélectives et l'usage de trains équipés de batteries, pour lisser dans le temps les investissements et éviter des coûts élevés lorsqu'il faut dégager le gabarit d'ouvrages d'art. C'était d'ailleurs le sens de la proposition de Keolis pour la franchises Wales & Borders, avec le recours aux batteries et à des zones neutres sous les nombreux ouvrages (dont un grand nombre de passerelles métalliques), pour circuler en traction électrique de bout en bout.

110421_195-109garforth_lmulrine

Garforth Station - 11 avril 2021 - Ce récent automoteur Diesel série 195 de Northern Rail Services dessert cette gare dont la passerelle à structure métallique constitue un point délicat pour une électrification, surtout en 25 kV. Certains sacrifieraient cet ouvrage coquet. D'autres feront une zone neutre non alimentée, pour éviter d'avoir à l'éliminer, moyennant le recours à des batteries sur le train. © L. Mulrine

De ce point de vue, en France, les études semblent un peu plus poussées et misent sur la possibilité d'alterner des sections sur batteries et des zones de recharge par caténaire quand elles sont utiles pour l'autonomie et quand elles ne coûtent pas trop cher à installer (proximité des réseaux haute tension, pas d'ouvrage d'art...). Notre dossier pour aller plus loin sur ce volet.

Pour l’hydrogène, la performance globale de cette source d’énergie est jugée comparable à celle du gasoil. Les membres de la Railway Industry Association esquissent d’une part le stockage non plus à 350 bars mais à 700 bars, pour augmenter la performance de tels trains, moyennant des réservoirs encore plus complexes pour assurer une étanchéité et une sécurité maximales à cette pression, ou le passage à l’hydrogène liquide : cette solution à la densité énergétique 3 fois supérieure à la formule gazeuse suppose cependant un stockage à -253°C. Tout est possible... à condition d’en accepter le coût.

Les conclusions de cette étude rejoignent celles réalisées en Belgique par l'université de Louvain (un extrait en français de l'étude qui n'a été pour l'instant publiée qu'en néerlandais), montrant que l'électrification par caténaire reste bien la solution la plus efficiente.

Heureusement, en France, si les regards sont très orientés vers les trains à hydrogène, d'autres solutions sont mises en oeuvre : la Normandie a testé les biocarburants, la Région Centre et d'autres devraient s'orienter vers des biogaz pour les matériels non compatibles avec des batteries soit pour hybridation soit pour élimination totale de la partie thermiqe, avec des réalisations à venir d'ici 2023.