27 mai 2019

Allemagne : 27 trains à hydrogène en Hesse

Le Rhein-Main-Verkerhrsverbund officialise une commande de 27 autorails munis d'une pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène auprès d'Alstom, avec le Coradia iLint en version 54 m, comme les 14 éléments commandés à Basse-Saxe dont 2 ont été mis en service en septembre 2018. La partie matériel roulant du contrat représente un investissement de 360 M€, soit tout de même 13,3 M€ par élément. Le marché prévoit également la fourniture d'hydrogène et la mise à disposition des réservoirs pendant 25 ans, soit un coût supplémentaire de 140 M€. L'hydrogène sera produite localement dans la zone industrielle de Höscht. Cette acquisition est en partie financée par le gouvernement fédéral qui prend en charge 40% du surcoût par rapport à un matériel ferroviaire fonctionnant au gasoil.

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10 décembre 2018

Train à hydrogène : Montréjeau-Luchon, ligne pionnière ?

C'est en tous cas le voeu de la présidente de la Région Occitanie, qui, annonçant son intention de commander 16 rames Régiolis supplémentaires, a répondu à l'appel - pressant - lancé par Alstom pour engager la production de Régiolis dotés d'une pile à combustible alimentée par hydrogène. Ainsi, 3 des 16 rames commandées seront ainsi équipées. Alstom indique attendre l'officialisation d'une trentaine de commandes pour engager la production.

Rappelons - une fois de plus - que le train à hydrogène est en réalité un train à batteries (éventuellement doté d'un pantographe pour les recharger), embarquant un générateur d'électricité, constitué de cette pile à combustible alimentée par de l'hydrogène. Il est donc vain d'opposer la solution - fortement - poussée par Alstom, relayée par la SNCF et nombre d'élus régionaux, et celle développée par Bombardier et Siemens qui proposent l'installation de batteries sur des trains électriques ou bimodes. En particulier, Bombardier propose de convertir lors des opérations mi-vie (qui approchent) la partie thermique des AGC bimodes en solution à batteries pour une autonomie qui pourrait atteindre 80 km.

Les 3 rames pressenties en Occitanie sont destinées à la desserte Montréjeau - Luchon, pour laquelle la Région et SNCF Réseau vont devoir trouver un terrain d'entente sur le coût de réactivation de cette ligne. En revanche, il faudra aussi préciser les conditions de production, transport et stockage de l'hydrogène (bref la partie la moins propre et la plus sensible compte tenu de la versatilité de la molécule) ainsi que la création des installations de rechargement. Autre point à éclairer, la durée de vie de la pile à combustible par rapport à la durée de vie du train.

Dernière chose : est-il vraiment certain qu'on puisse aussi facilement modifier le cahier des charges du marché Régiolis ?

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26 novembre 2018

Alstom pousse les Régions sur le train à hydrogène

Depuis la présentation des premiers Coradia iLint circulant en Allemagne depuis septembre dernier, dans le Land de Basse-Saxe, le train à hydrogène est de toutes les conversations sur l'avenir du chemin de fer. Récemment, le président de la SNCF a donné un coup d'accélérateur en affirmant l'intention de l'entreprise de se passer du gasoil à horizon 2035, et non plus 2050, et de développer les motorisations à hydrogène.

Alstom de son côté presse les Régions de passer des commandes, affirmant pouvoir proposer une telle motorisation sur le Régiolis et dans le marché en cours (point qui semble tout de même discutable) qui plafonne actuellement à 237 éléments, toutes versions comprises, pour un contrat de 1000 unités : on sent poindre l'appel du pied pour faire tourner le site alsacien de Reichshoffen...

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Saint Aubin sur Scie - 3 novembre 2018 - Alstom veut accélérer la cadence sur l'hydrogène en France, notamment pour doper les ventes de son Régiolis... mais avant de commander du matériel neuf, il faudrait déjà s'occuper du parc existant : le duo pile à combustible + hydrogène est-il une solution adaptée à des opérations mi-vie ? © transportrail

Comme transportrail l'a déjà souligné dans son dossier sur les électrifications frugales, la situation du parc ferroviaire français constitue une donnée d'entrée déterminante. On compte à mi-novembre 2018 pas moins de 501 rames bimodes (AGC et Régiolis) ainsi que 499 rames Diesel (X73500 et AGC thermiques) soit très exactement 1000 engins partiellement ou totalement tributaires du gasoil, et dont la durée de vie résiduelle oscille entre 20 et 40 ans. Par conséquent, l'évolution de ces parcs doit constituer la priorité industrielle de la SNCF en matière d'évolution de la motorisation. Est-il possible de les transformer pour passer à l'hydrogène ? Si oui, à quel coût ? Est-il supportable pour la collectivité ? Ces questions sont centrales... mais insuffisantes, car il ne faut pas oublier que le train à hydrogène, est plus exactement un train à batteries doté d'un générateur de courant fonctionnant à l'aide d'une pile à combustible alimentée par hydrogène.

Par conséquent, la position d'Alstom, qui indique ne pas croire en la solution du train à batteries, est quelque peu biaisée puisque la solution que l'entreprise privilégie ne semble pas en mesure - du moins pour l'instant et probablement de façon assez durable - de s'affranchir de batteries rechargées au terminus, dans des points intermédiaires ou en ligne sur des sections électrifiées de façon classique par caténaire. On rappellera que la puissance délivrée par les 2 piles à combustible des Coradia iLint plafonne à 395 kW soit la puissance des anciens X4750... et avec une autonomie de 1000 km liée à la facilité du profil en Basse-Saxe et à l'usage à régime constant de la pile du fait de la présence des batteries entre la production d'électricité et les moteurs.

Il n'en demeure pas moins que le niveau de connaissance sur ces technologies mérite des recherches approfondies et des expérimentations avant de statuer sur leur pertinence. Les questions de production, acheminement et stockage de l'hydrogène ne seront pas les plus minces, la partie embarquée sur le matériel roulant semblant pour sa part plutôt maîtrisée.

29 septembre 2018

Electrifications frugales pour le transport régional

Mouvement de fond au cours d'Innotrans 2018 et c'est assurément l'une des grandes questions à laquelle devra répondre le transport ferroviaire régional dans les années à venir : comment concourir à la transition énergétique et plus précisément, comment s'affranchir de la traction Diesel, encore très présente, notamment en France, sans pour autant recourir à une électrification conventionnelle par caténaire ? En 2004, l'arrivée des AGC bimodes avait été un progrès considérable, destiné à éliminer les longs parcours en traction Diesel sous caténaire.

Alstom met évidemment en avant son expérience avec pile à hydrogène, mais ne met pas tous ses oeufs dans le même panier car l'accord de financement avec trois Régions françaises (Grand Est, Hauts de France et Occitanie) pour transformer un Régiolis bimode en remplaçant l'un des moteurs Diesel par des batteries. Le projet devrait aboutir d'ici deux ans avec une mise en service commerciale vers 2022.

Bombardier et Siemens ont opté tous les deux pour le développement de solutions à batteries, mais de type différent : lithium-ion pour le premier, titane pour le second. La durée de vie de ces équipements est évidemment au centre des recherches et des expérimentations grandeur nature.

Au-delà de l'évolution de la motorisation des trains, la quête d'une plus grande sobriété énergétique doit conduire à un large réexamen de l'ensemble des composantes du système ferroviaire, d'autant plus que cette logique environnementale doit aussi intégrer une autre frugalité, budgétaire cette fois-ci. 

Quels trajectoires possibles, entre continuité et ruptures ? Eléments de réponse dans notre nouveau dossier.

14 juillet 2018

Les limites de l'autorail à hydrogène

Allemagne : feu vert pour l'exploitation, mais des commandes en moins

Le verkehrsbund Rhein-Rhur (VRR) a annulé le 11 mai dernier la commande d'autorails Alstom Coradia iLint fonctionnant à l'hydrogène avec pile à combustible. C'est un revers pour cette nouvelle technologie, qui fait beaucoup parler, y compris en France. Cependant, l'EBA, l'autorité de sécurité ferroviaire en Allemagne, a autorisé le 11 juin dernier ces rames à assurer un service commercial avec voyageurs. C'est en Basse-Saxe que débuteront les activités des autorails à hydrogène.

Néanmoins, les performances de ces autorails peuvent faire question : dotés de 2 piles à combustible de 180 kW, ils embarquent également des batteries d'une puissance moyenne de 221 kW pouvant atteindre 450 kW pendant 40 secondes. Les deux moteurs électriques développent 660 kW chacun, bien plus que ce que peuvent fournir les batteries et la pile. En résumé, le Coradia iLint n'est pas un foudre de guerre...

Le fonctionnement du train s'appuie d'abord sur les batteries, notamment au démarrage, et la pile à combustible viendrait en complément une fois le train lancé, pour le maintien en vitesse et la réalimentation des batteries, qui profiteraient également de la récupération au freinage. Cependant, un autre élément vient quelque peu timorer l'enthousiasme en faveur de ces trains : qu'en est-il sur des lignes à profil difficile avec des rampes de 20 à 30 / 1000 sur plusieurs dizaines de kilomètres ?

Hydrogène : pas si propre que cela ? 

La comparaison du rendement énergétique entre la production et la consommation constitue un point de fragilité important pour les motorisations à hydrogène, surtout en incluant l'acheminement et le stockage de cette énergie : plus il est fait usage d'énergies fossiles, plus l'hydrogène a besoin d'être transporté, par tubes ou plus souvent par voie routière, moins l'hydrogène s'avère pertinente par rapport au gasoil. Et compte tenu des méthodes de production d'électricité en Allemagne, le sujet devient des plus sensibles.

En France, d'après l'ADEME, le rendement énergétique de l'hydrogène, du producteur au consommateur, est de 20%, si elle est produite de façon vertueuse à partir d'une énergie renouvelable : un résultat équivalent aux motorisations thermiques et inférieur aux véhicules à batteries. Outre les méthodes de production de l'hydrogène, entrent en jeu les conditions d'acheminement et de stockage, avec des cycles de compression / décompression lors du transfert et le recours aux poids-lourds pour convoyer cette énergie. L'hydrogène semble donc plus adaptée à une logique de circuits de production courts, en misant sur des sources existantes de production électrique : on pensera à l'hydro-électricité dans les régions de montagne, mais aussi pour le cas français à la gestion des plages d'utilisation des centrales nucléaires en période creuse (la nuit notamment), pour profiter de la capacité à stocker cette énergie primaire qu'est l'hydrogène.

Le dossier n'est pas clos, loin de là, mais on peut déjà retenir cette évidence : il n'y a pas de solution universelle. Pour s'affranchir autant que possible des énergies fossiles, la traction électrique ferroviaire doit donc concevoir de nouvelles méthodes. L'hydrogène peut en être une, mais il y a encore besoin d'en préciser le domaine de pertinence non seulement technique mais aussi économique et écologique. Pour l'ADEME, dans le domaine de la motorisation de véhicules lourds, la pile à combustible à hydrogène viendrait en complément des batteries pour prolonger substantiellement l'autonomie de ces dernières et optimiser les cycles de récupération de l'énergie au freinage. C'est finalement le schéma vers lequel se dirige le Coradia iLint, et on est donc loin d'un train entièrement autonome grâce à sa seule pile à hydrogène.

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19 novembre 2017

Allemagne : Alstom livre les premiers autorails à hydrogène

Il avait été exposé à Innotrans 2016 et l'annonce d'une commande groupée de 80 éléments avait véritablement engagé sa commercialisation. Il fait désormais ses premiers tours de roue avant une mise en service commerciale en fin d'année. Le Coradia iLint, produit par Alstom, est en phase d'essais en Basse-Saxe, Land qui a commandé 14 autorails du type Lint41 à 2 caisses. Le contrat de 200 M€ intègre la maintenance du matériel et pour une durée de 30 ans.

Si la chaîne de traction est fabriquée en France, à Tarbes et Ornans, le cœur de cet autorail à hydrogène sort de l'usine allemande de Salzgitter. L'autorail embarque 1,5 t d'hydrogène sous pression de 450 bars, lui procurant selon Alstom une autonomie moyenne comprise entre 800 et 1000 km selon la configuration des lignes et un niveau de sécurité comparable au gasoil selon Alstom. La pile à combustible transforme l'hydrogène en electricité chargeant les batteries lithium-lion.

Coradia-iLint

La vitesse maximale est de 140 km/h et les aptitudes du train sont similaires à un engin électrique classique, du moins sur une ligne à profil facile. Reste à évaluer dans la durée la pertinence écononomique, environnementale et fonctionnelle, en particulier sur des terrains plus montagneux, de cette solution.

Alors que nombre de voix critiquent le maintien de lignes de chemin de fer pour la desserte de territoires peu denses en insistant sur le moindre impact environnemental du transport par autocars ; alors que justement l'autocar évolue rapidement avec l'essor d'une filière GNV et des premiers véhicules de ligne entierement électriques (avec une autonomie de seulement 200 km), il serait peut-être temps de ne pas enfermer le chemin de fer régional dans des solutions techniques de motorisation qui le mettent dans une situation de fragilité. En France, il est de plus en plus question d'un bilan carbone pour évaluer la pertinence du train, une méthode contestable s'agissant de circulations sur un réseau construit il y a plus d'un siècle (la méthode englobant les coûts environnement de construction de la ligne). L'essentiel du parc autorail français est doté de moteurs aux normes Euro2 : en comparaison, les derniers autobus et autocars Diesel disposent de moteurs Euro6. Le train est ici victime de sa longévité avec un cycle de renouvellement tous les 40 ans en moyenne contre 12 à 15 ans pour le parc d'autocars.

Par conséquent, la recherche d'autres formes d'exploitation ferroviaire électriques - alternatives à la solution classique mais coûteuse par caténaire sur l'ensemble de la ligne - devient urgente si on veut asseoir un argumentaire en faveur du chemin de fer hors des grands axes et des grandes métropoles, comme certains l´envisagent, y compris parmi ceux qui devraient le défendre. Sous réserve de confirmation de la pertinence de cette solution, l'autorail à pile à combustible peut-il être le moyen de passer à l'électrique sans avoir besoin de coûteuses installations fixes de traction électrique ? Il lui faudra répondre à de nombreuses questions, d'autant que le besoin en matériel neuf est aujourd'hui relativement limité en France, après les commandes successives de ces 20 dernières années. Le sujet sera plutôt de réduire l'empreinte carbone de ces séries,  X73500, AGC (thermiques et bimodes) et Régiolis (bimodes).

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29 janvier 2017

La Belgique s'intéresse aussi aux trains à hydrogène

Après l'Allemagne, où 4 Landers ont franchi le pas en finançant l'acquisition de 80 automoteurs Alstom Coradia iLint fonctionnant avec une pile à combustible produisant de l'électricité avec de l'hydrogène, la Belgique s'intéresse à son tour à cette technologie. Pas encore de commandes, mais un intérêt certain, confirmé par le ministre fédéral des transports en réponse à un député écologiste.

Enjeu : se défaire de la traction Diesel sur les lignes qui ne sont pas électrifiées par caténaire. En effet, aujourd'hui, une petite musique s'installe, y compris en France, minorant la vertu environnementale du transport ferroviaire, surtout sur des lignes en traction thermique et a fortiori lorsqu'elles sont peu fréquentées. Avec une autonomie de 600 km, le Coradia iLint pourrait assurer des journées de service assez conséquentes, mais pourrait encore manquer d'autonomie pour certains segments de marché où le besoin serait plutôt de 1000 km par jour. L'hydrogène à l'état gazeux, certes trois fois plus dense que le Diesel (120 MJ / kg contre 42 pour le gasoil), présente néanmoins une moindre densité énergétique que l'hydrogène liquide : peut-être une marge de manoeuvre pour augmenter l'autonomie du train.

C'est bien ce que semble attendre la Belgique : une maturation de la technologie. Quant à la France, elle semble pour l'instant absente... alors que c'est Alstom, notre "champion national", qui a pris un temps d'avance en remportant cette commande en Allemagne. Etonnant non ?

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