25 août 2021

Allemagne : l'industrie préfère le train à batteries

L'association allemande de l'industrie ferroviaire, sur la base de travaux menés par les universités de Dresde et de Berlin, préconise dans son nouveau rapport le développement de rames électriques à batteries pour éliminer la traction thermique sur les dessertes régionales. Il y a encore environ 2000 autorails fonctionnant au gasoil en Allemagne, ce qui représente les deux tiers de la consommation de ce carburant pour l'ensemble du transport ferroviaire.

En parallèle, elle propose la poursuite de travaux destinés à augmenter la part du réseau électrifié par caténaires, en passant de 60% à 70% d'ici 5 ans. L'objectif est assez ambitieux. L'objectif selon elle serait de choisir les sections, de façon combinée à l'usage de trains à batteries : la caténaire partout est considérée irréaliste (du moins à moyen terme) avec une évaluation à 21 MM€ de l'investissement pour la déployer. L'association estime le surcoût du matériel roulant entre 20 et 30% à l'achat mais souligne les meilleures performances et la simplification de la chaîne de traction. Elle rappelle que, sur le plan commercial, 80% des parcours réalisés en traction thermique débutent sur une ligne électrifiée.

De ce point de vue, la France a déjà largement progressé avec le développement des AGC et Régiolis bimodes, réduisant significativement (mais pas encore totalement) la circulation en traction Diesel sous caténaires. Elles constituent une base intéressante pour convertir progressivement ces centaines de rames à cette solution, d'autant qu'on peut espérer une amélioration de la performance des batteries... à condition de pouvoir financer l'électrification des sections les plus adaptées à la recharge des batteries (en ligne et aux terminus).

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30 juin 2021

CAF fournira 60 rames électriques à batteries en Allemagne

Destinées aux lignes non électrifiées autour de Duisburg, Krefeld, Essen, Düsseldorf et Dortmund, ces 60 rames ont fait l'objet d'un appel d'offres dans lequel le constructeur espagnol est désormais dans la dernière ligne droite avant la signature du contrat. Elles seront aptes à circuler en traction électrique sous caténaire 15 kV et sur batteries sur les lignes non équipées, afin d'éliminer la traction thermique recourant au gasoil. Deux versions sont prévues, avec une capacité de 120 ou de 160 places et des accès depuis des quais hauts de 760 mm. Le contrat prévoit aussi les prestations de maintenance durant 30 ans.

L'exploitation de ces rames nécessitera l'installation d'équipements pour la recharge des batteries dans les gares terminus de Kleve et Coesfeld.

VRR-NWL-Niederrhein-Muensterland-Netz

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04 mai 2021

Stadler : 185 km en autonomie pour le Flirt Akku

Résultat intéressant, dont il faudra quand même connaître les conditions (vitesse et profil des lignes d'essai) : après 15 000 km d'essais, y compris avec des températures extrêmes (-25 à +40°C), il ressort du prototype Flirt Akku, électrique par caténaire ou par batterie, qu'une autonomie de 185 km a été atteinte avec les batteries Intilion. A Innotrans 2018, Stadler tablait sur 80 km ! Il semble s'agir d'une autonomie maximale dont il faudra déduire la réserve en cas d'incident afin de maintenir les auxiliaires (éclaiage, climatisation) actifs pendant une certaine durée si la rame devait être immobilisée, et qu'il faudra pondérer selon les caractéristiques de l'exploitation des différentes lignes : sur un profil facile à vitesse modérée, l'autonomie est évidemment plus importante que sur des lignes rapides ou à profil sévère.

Aussi, est-il plus que probable que l'essai s'est déroulé à allure modeste (moins de 100 km/h) et sur un profil facile, sans usage d'auxiliaires (climatisation, éclairage)...

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Kiel Hauptbahnhof - 14 octobre 2019 - Le prototype Flirt Akku est une rame tricaisse dont l'objectif principal est d'évaluer l'autonomie des batteries selon l'usage, les caractéristiques des lignes et les conditions météorologiques, autant de facteurs influant sur la performance des batteries. (cliché X)

Pour mémoire, le Land du Schlewsig-Holstein a commandé 55 rames de ce type pour un montant de 600 M€, incluant un contrat de maintenance sur 30 ans de ces rames bicaisses.

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24 avril 2021

Pays-Bas : des rames à motorisation évolutive

Arriva, filiale de la DB présente sur le marché régional aux Pays-Bas, a réceptionné le derniers des 18 automoteurs Wink fournis par Stadler dans un marché de 170 M€, incluant 15 ans de maintenance et prévoyant une option pour 6 rames supplémentaires. Les caractéristiques de ces rames, en quelque sorte le mariage Flirt - GTW sont les suivantes :

schema WINK

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Il s'agit de rames hybrides dont les moteurs thermiques fonctionnent avec un carburant synthétique (HVO) réduisant de 90% les émissions de CO². Elles sont dotées de batteries pour récupérer l'énergie au freinage, selon des principes similaires aux autobus. Cependant, leur conception est compatible avec une migration vers une alimentation entièrement électrique par le remplacement des moteurs par des batteries : elles sont en outre livrées avec un pantographe, qui permet la circulation et la recharge sur des sections équipées de caténaires en 1500 V continu.

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Zwolle - 3 novembre 2020 - Le Wink en version électrique classique, pantographe levé. Par rapport aux GTW, le module central est porté par 2 bogies contre un seul, ce qui répartit un peu mieux la masse avec en moyenne 14,7 t par essieu. © S. Dierdorp

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Pikesyl - 17 avril 2021 - Le même en traction autonome et avec la livrée complètement appliquée sur la rame. Ces rames circulent dans le nord des Pays-Bas, plat pays s'il en est, où il n'y a pas nécessairement besoin d'une forte puissance pour disposer de performances correctes. © R. Schots

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03 février 2021

Décarbonation : le panel de solutions se complète

Après les annonces sur le Régiolis hybride et l'AGC à batteries, la SNCF continue de déployer la stratégie du plan PlaneTER présentée l'année dernière pour décarboner le transport régional.

En Normandie, 15 Régiolis engagés sur Paris - Granville vont tester entre avril et juin prochains le remplacement du gasoil par un biocarburant issu des résidus de la filière colza (type B100) qui devrait réduire de 60% des émissions de gaz à effet de serre. L'objectif est d'évaluer les éventuels impacts sur les performances et le cycle de maintenance des moteurs, sachant que ce type de carburant est déjà utilisé par certains opérateurs de fret.

Toujours avec le Régiolis, l'Etat donne un coup de pouce financier à l'expérimentation de 14 Régiolis bimodes transformés pour fonctionner, outre via la caténaire, à l'aide d'une pile à combustible alimentée par de l'hydrogène. L'Etat investit 47 M€ sur un coût total de 130 M€. Le reliquat sera financé par les Régions, dont 42 M€ par la Région Occitanie, intéressée pour la ligne Montréjeau - Luchon. Les rames seront équipées de 2 piles à combustibles, de réservoirs à hydrogène d'une capacité de 160 à 180 kg (contre 260 kg sur les Coradia i-Lint). Restent à définir les autres territoires : il était question de

  • Bourgogne Franche-Comté pour Laroche-Migennes - Auxerre (avec perte des liaisons directes pour Paris...) ;
  • Auvergne Rhône-Alpes sur un axe à préciser (mais ce ne sera pas facile compte tenu des profils parfois sévères sur les lignes non électrifiées)
  • Grand Est également sur un périmètre à définir.

En outre, il semblerait qu'une autre réflexion s'engage sur le recours à l'hydrogène, par un principe plus classique de combution interne dans des moteurs thermiques, sans pile à combustible.


30 janvier 2021

Après le TER hybride, le TER à batteries

Une nouvelle étape dans la décarbonation du transport ferroviaire. Après le lancement du prototype de Régiolis hybride, sur lequel la moitié des blocs-moteurs va être remplacé par des batteries, c'est au tour de l'AGC bimode de servir de plateforme pour une nouvelle solution avec cette fois-ci le remplacement de la totalité de la partie thermique par des batteries pour un fonctionnement uniquement en traction électrique. Bombardier annonce une autonomie de l'ordre de 80 km et une puissance embarquée de 1600 kW, soit près de 300 kW de plus que la puissance actuelle fournie par les moteurs Diesel.

Pour la phase expérimentale, 5 Régions ont répondu à l'appel :

  • Auvergne Rhône-Alpes, manifestement pour un test sur l'axe Lyon - Bourg en Bresse ;
  • Hauts de France, où l'essai serait concentré sur Creil - Beauvais et Beauvais - Abancourt ;
  • Nouvelle Aquitaine, avec un premier cas déjà étudié sur Bordeaux - Le Verdon afin de gérer le renouvellement - probablement partiel - de la caténaire d'origine Midi, puis la liaison Bordeaux - Mont de Marsan ;
  • Occitanie qui envisage un usage sur Nîmes - Le Grau du Roi ;
  • Provence Alpes Côte d'Azur, la plus avancée avec le projet Marseille - Aix en Provence (extension du domaine électrique jusqu'à Saint Antoine, électrification de la gare d'Aix et circulation sur batteries entre Saint Antoine et Aix), et qui par extension pourrait concerner la Côte Bleue (section L'Estaque - Istres non électrifiée et potentiellement onéreuse à équiper compte tenu de la densité d'ouvrages d'art) et Avignon - Carpentras qui est dans le roulement de ces mêmes rames.

Chaque Région investit 5,4 M€ pour une rame modifiée. Bombardier participe à hauteur de 5,5 M€ et la SNCF engage 6 M€ : ces montants intègrent pour bonne partie des frais fixes, liés aux études et à l'organisation industrielle de la transformation. Le potentiel est assez conséquent puisque concernant 185 B81500 (Diesel - 1500 V) et 140 B82500 (Diesel - 1500 V - 25000 V). Il faudra donc aux Régions déterminer le volume de rames pouvant être concernées par cette évolution, avec des échéances à relativement court terme puisque les B81500 arrivent à échéance de la mi-vie. Ce volume dépendra d'une évolution des affectations des rames, pour créer des sous-ensembles cohérents, fruit d'une coordination accrue entre plan de transport, caractéristiques de l'infrastructure et matériel roulant.

Cette démarche n'est pas exclusive de nouvelles électrifications, mais l'intérêt de la solution avec batteries, comme pour les nouveaux trolleybus, est de pouvoir s'affranchir de sections onéreuses à équiper (notamment du fait d'ouvrages d'art ne dégageant pas le gabarit suffisant). Dans ce cas, on peut envisager soit des sections sans aucun équipement, soit des zones neutres servant uniquement à guider le pantographe pour éviter la multiplication des séquences de montée-descente qui restent encore manuelles.

Il faut aussi noter dans l'évaluation économique qu'il faudra prendre en compte le coût éludé de renouvellement des moteurs thermiques, qui constituait jusqu'à présent le scénario de référence pour ce matériel. Cela reste toujours une solution, car le périmètre d'action des AGC n'est pas toujours compatible avec les aptitudes des batteries : outre la longueur des parcours non électrifiés (qui peut évoluer, moyennant finances), les profils sévères ne sont pas un terrain de prédilection pour ce type de motorisation. Par exemple, il est peu probable qu'on voit un train à batteries s'aventurer sur la ligne des Cévennes, du moins au-delà d'Alès...

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08 décembre 2020

Régiolis hybride : premiers essais l'année prochaine

Développé grâce au concours financier des Régions Occitanie, Nouvelle Aquitaine, Grand Est et Centre Val de Loire, dans un partenariat avec évidemment Alstom et la SNCF, l'élaboration d'un premier Régiolis hybride, sur la base d'une rame bimode d'Occitanie, devrait être concrétisée l'année prochaine avec les premiers essais.

Rappelons que ce projet prévoit de retirer 2 des 4 moteurs thermiques fonctionnant au gasoil et de les remplacer par des batteries lithium-ion, qui récupèreront l'énergie au freinage pour la redistribuer au démarrage et en appoint des 2 moteurs maintenus. Un fonctionnement comparable aux voitures et autobus hybrides pour amorcer la transition énergétique du transport ferroviaire régional, où l'usage du gasoil est encore assez important.

La mise au point du dispositif est en cours de finalisation dans l'usine Alstom de Tarbes. Elles devraient procurer une réduction de la consommation de 20% (un chiffre comparable à celui annoncé pour les autobus). Ce premier train hybride devrait pouvoir démarrer en mode électrique, et la motorisation thermique servirait à assurer la montée et la stabilisatoin de la vitesse.

La rame expérimentale devrait faire des essais en 2021 et 2022, sur plusieurs lignes et dans chacune des Régions partenaires de cette démarche, avant d'être engagée en exploitation commerciale en 2023.

L'enjeu de ce prototype sera notamment d'évaluer la tenue de vitesse en ligne et notamment en rampe, éléments assez déterminants pour la tenue de l'horaire, sachant qu'une bonne partie du terrain de jeu de ces matériels est à voie unique. Ainsi, par exemple, il sera intéressant d'évaluer le comportement de ce prototype sur un Toulouse - Rodez, dans les rampes de 20 / 1000 entre Carmaux et Rodez, sur le versant sud de la ligne des Cévennes (avec 46 km entre 20 et 25 / 1000), ou a contrario sur le profil facile d'un Bordeaux - Périgueux, qui doit accrocher 160 km/h sur les 76 km non électrifiés depuis Coutras. 

En parallèle, Bombardier et la SNCF planchent toujours sur l'évolution des AGC bimodes, pour cette fois-ci remplacer toute la partie thermique par des batteries, avec l'objectif d'une première rame en 2023.

04 septembre 2020

Royaume-Uni : décarbonation ferroviaire aussi

Pour s'affranchir progressivement du gasoil, le transport ferroviaire doit encore développer la traction électrique. La situation est cependant variable selon les contextes. En Allemagne, la circulation de matériels thermiques sous caténaires est assez courante, faute de matériel régional bimode : de ce fait, la solution passe d'abord par l'électrification des lignes, combinée à l'arrivée de matériels neufs munis de batteries (en attestent les commandes à Siemens de rames Mireo et à Bombardier de rames Talent 3 avec alimentation mixte pantographe + batteries). Quelques expérimentations de trains électriques autonomes fonctionnant avec une pile à combustible et de l'hydrogène apparaissent avec un peu plus de 60 rames commandées.

En France, avec maintenant plus de 15 ans de pratique des trains bimodes (AGC et Régiolis), la stratégie envisagée devrait d'abord mixer l'électrification de certaines sections de ligne et l'évolution du matériel roulant avec l'introduction de batteries.

Voyons ce qu'il en est de l'autre côté de la Manche, où la traction Diesel est encore très présente : sur les 16 253 km de lignes, 4500 sont électrifiés dont environ 3100 km en 25 kV 50 Hz et 1400 km en 750 V par 3ème rail au sud de Londres.

L'électrification de la Great Western Main Line entre Londres Paddington, Bristol et Cardiff (environ 190 km) a été enfin mise en service le 5 juin dernier, avec près de 4 ans de retard et avec une facture qui a triplé (2,8 MM£ au lieu de 873 M£ estimés en 2013), pour un projet réduit à l'essentiel puisque la plupart des ramifications ont été sacrifiées. Le retard a été provoqué par les difficultés rencontrées dans les tunnels dont les voûtes sont en briques, représentant près de 13 km. L'électrification a parachevé un programme de modernisation de la GWML, incluant plusieurs relèvements de vitesse à 200 km/h, procurant un gain de l'ordre de 17 minutes, avec les nouvelles rames bimodes class802 fournies par Hitachi Rail.

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Southwall - 22 avril 2018 - 2 rames bimodes série 800 GWR, composées de 5 voitures, sur une liaison Bristol - Londres sous une caténaire récente. La bimodalité a permis d'utiliser la traction électrique au fur et à mesure de l'avancement de l'électrification. Cette version est apte à 201 km/h (125 mph) et peut atteindre 225 km/h (140 mph) sous ERTMS. Chaque élément comprend 3 moteurs thermiques de 560 kW et peut développer 1440 kW en traction électrique, pour une masse à vide de 300 tonnes grâce à une structure en aluminium. Une version 9 caisses existe également. (cliché X)

Network Rail engage désormais le programme de modernisation de l'axe Manchester - Leeds, évalué à 589 M£ incluant l'électrification du parcours en 25 kV et l'augmentation de capacité, prévoyant le passage à 4 voies des sections les plus chargées, l'agrandissement des gares de Leeds et Manchester et le redécoupage de la signalisation.

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Millbrook - 28 juin 2020 - Un élément triple série 185 sur la liaison Manchester - Leeds, qui devrait donc être électrifiée, en principe au cours de cette décennie. L'amélioration des liaisons Londres - Manchester et Londres - Leeds, avec le projet HS2 (qui ne sera pas non plus une sinécure) motive l'amélioration de la liaison transversale entre ces deux villes des Midlands. (cliché X)

Le gouvernement écossais a pour sa part défini sa stratégie d'élimination du gasoil dans le domaine ferroviaire en 2045 : ce délai assez long s'explique par une situation de départ assez défavorable puisque seuls 29% des 2776 km d'infrastructures de ScotRail sont électrifiées, principalement les radiales vers Londres et autour de l'axe Edimburg - Glasgow. Ainsi, la boucle Edimburg - Dundee - Aberdeen - Inverness - Perth - Edimburg et la ligne Glasgow - Carisle seront électrifées classiquement par caténaire. Pour les autres sections écossaises, la solution passe par l'introduction de trains à batteries, alternant les parcours sur des lignes électrifiées et en autonomie, avec une réflexion sur le recours à l'hydrogène, associée à la politique de renouvellement du matériel thermique en fin de vie.

26 juillet 2020

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 ?

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18 février 2020

Autriche : nouveau désir de Désiro

Entre renouvellement des séries anciennes, rationalisation du parc et développement de l'offre, les ÖBB continuent de commander des automotrices Desiro à Siemens. Après une première tranche de 101 suivie de deux options respectivement de 64 et 24 unités, une quatrième tranche a été notifiée pour 11 rames. Comme la précédente, elle sera équipée ERTMS, tandis que les 165 premières rames le seront par retrofit. Il faut également noter que les tranches 3 et 4, soit 35 rames, sont également prédisposées pour recevoir ultérieurment des batteries afin de pouvoir circuler en mode électrique sans caténaire sur certaines antennes aujourd'hui exploitées en traction Diesel.

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Attnang-Puchheim - 16 mai 2015 - La série 1142 n'est plus de première jeunesse mais fait encore office de solution pour les courtes rames tractées qui sont encore de mise sur une partie du trafic régional, comme ici la correspondance sur l'axe Vienne - Innsbruck pour rejoindre Bad-Ischl et Hallstatt, lieux - très - prisés des touristes (notamment asiatiques et russes). © transportrail

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Vienne - Hauptbahnhof - 1er juin 2018 - Les nouvelles automotrices Desiro ont été l'occasion d'une évolution de la livrée du matériel régional, inspirée des couleurs du Railjet pour la partie inférieure. En revanche, ces rames sont mal commodes en service régional car les voitures d'extrémité ne comprennent qu'une seule porte et une grande partie de l'espace est perdue dans l'une d'elles pour installer 2 toilettes accessibles aux fauteuils roulants. © transportrail

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