Les voitures électriques sont très en vogue en ce moment, alors que le monde essaie de nettoyer ses émissions et de passer à un avenir plus durable. Cependant, ces véhicules nécessitent d’énormes batteries telles quelles. Pour les applications plus lourdes comme les camions et les trains, les batteries ne coupent tout simplement pas la moutarde.
Normalement, la solution pour électrifier les chemins de fer consiste simplement à enfiler quelques fils et à s’arrêter là. La Chine essaie cependant une solution alternative, sous la forme d’un train à hydrogène rempli de supercondensateurs.
L’hydrogène monte sur les rails
CRRC est une entreprise publique chinoise active dans le domaine du matériel roulant. Il est à l’avant-garde des projets ferroviaires dans le pays et a beaucoup investi dans les technologies ferroviaires conventionnelles à grande vitesse et même mag-lev. Son dernier projet à hydrogène n’est pas conçu pour la vitesse, avec une vitesse maximale citée de seulement 160 km/h, ainsi qu’une autonomie de 600 km avec un réservoir plein. Ce n’est peut-être pas rapide selon les normes ferroviaires modernes, mais c’est suffisant pour en faire le train à hydrogène le plus rapide au monde. Il est également équipé d’une technologie autonome pour des opérations automatiques sans conducteur ni équipage. Le train fonctionne comme un train composé de quatre voitures et est chargé du service des passagers.
Le train utilise des piles à combustible pour produire de l’électricité à partir de son hydrogène. Les piles à combustible sont généralement considérées comme une source d’énergie neutre en émissions, car leur seule production est l’eau. Bien sûr, l’approvisionnement en hydrogène de manière propre peut encore être difficile, mais les piles à combustible elles-mêmes ne contribuent pas directement aux émissions nocives dans l’atmosphère.
Notamment, le train associe les piles à hydrogène à un banc de supercondensateurs. Les piles à combustible ne suffisent pas à elles seules à répondre aux demandes de puissance instantanée élevées. Une conception pourrait évidemment être construite avec une plus grande banque de piles à combustible pour répondre aux demandes de puissance de pointe, mais cela serait coûteux et inefficace.
Au lieu de cela, les supercondensateurs sont utilisés comme banque de puissance pour couvrir tout pic de demande de puissance. Les supercondensateurs peuvent être chargés lentement au fil du temps par les piles à combustible, puis fournir une puissance élevée lorsque cela est le plus nécessaire. L’autre avantage de l’ajout de supercondensateurs est qu’ils peuvent stocker l’énergie captée par le freinage régénératif. Cela peut être particulièrement avantageux lorsqu’un train circule sur une longue pente. Cette énergie potentielle gravitationnelle peut être capturée et stockée sous forme d’énergie électrique pour une utilisation ultérieure.
L’effort du CRRC se compare habilement à d’autres projets ferroviaires à hydrogène à l’étranger. Les chemins de fer allemands exploitent déjà une flotte de 14 trains Alstom fonctionnant à l’hydrogène. Les trains de voyageurs Alstom Coradia iLint sont entrés dans un essai de pré-service en 2018 et sont depuis entrés dans le service public grand public. Ils ont une vitesse de pointe inférieure, à seulement 140 km/h, bien que cela soit plus que suffisant pour les vitesses de déplacement habituelles de 80 à 120 km/h sur le réseau ferroviaire EVB. Les trains allemands offrent une autonomie plus longue, avec 64 réservoirs d’hydrogène embarqués capables de propulser les trains jusqu’à 1 000 km. Un seul remplissage des réservoirs d’hydrogène suffit pour une journée complète de service sur des itinéraires typiques. Les nouveaux trains ont remplacé une flotte de 15 unités diesel, ce qui aurait permis d’économiser 1,6 million de litres de diesel et 4 400 tonnes de CO2 par an. Alstom prévoit d’expédier davantage de rames à hydrogène vers d’autres villes allemandes, ainsi qu’en France et en Italie à l’avenir.
L’Allemagne compte déjà 14 trains à pile à combustible à hydrogène Coradia iLint, assurant des services réguliers de transport de passagers. Alstom
Nous ne plaisantions pas avec les décalcomanies. Alstom.
La recherche et le développement sont également en cours dans le domaine du fret. Un projet australien étudie si les trains de marchandises dans les zones minières éloignées pourraient fonctionner à l’hydrogène au lieu du diesel. Ces longs trajets ne sont pas électrifiés et sont actuellement parcourus par des locomotives diesel conventionnelles. Les trains de marchandises ont tendance à nécessiter des locomotives beaucoup plus puissantes, et le défi est donc un peu plus grand que de produire un train de voyageurs à hydrogène. Cependant, si ce transport lourd pouvait fonctionner à l’hydrogène, il existe d’énormes possibilités de réduire les émissions de manière drastique.
Les piles à combustible à hydrogène peuvent sembler un choix curieux pour les trains. Dépenser des ressources pour créer de l’hydrogène, uniquement pour le retransformer en électricité, est évidemment moins efficace que de simplement alimenter directement les trains en électricité. Les nombreux chemins de fer électriques à fil aérien et à troisième rail dans le monde indiquent qu’il s’agit d’une technologie résolue.
Cependant, dans certaines circonstances, les trains à pile à combustible ont du sens. Les trains peuvent circuler sur des voies ferrées conventionnelles non électrifiées à la place des trains diesel, mais sans les émissions habituelles de gaz à effet de serre ou de particules. L’utilisation d’un train à pile à combustible élimine le besoin d’installer des câbles aériens sur plusieurs milliers de kilomètres de voies. Cela réduit les dépenses d’infrastructure initiales. Cependant, les trains comportent certaines dépenses qui leur sont propres. La maintenance des trains à pile à combustible est susceptible d’être supérieure à celle des trains électriques conventionnels. Il est également nécessaire de mettre en place une infrastructure de ravitaillement en hydrogène le long du parcours du train. Avec un nombre limité d’arrêts, c’est moins onéreux que de mettre à disposition des stations hydrogène pour les véhicules routiers, mais l’infrastructure est encore loin d’être gratuite. Il est également nécessaire de fournir de l’hydrogène aux différentes stations de ravitaillement du réseau, que ce soit via des camions-citernes, des trains-citernes ou des réseaux de pipelines.
Les trains à pile à combustible offrent une opportunité unique de réduire les émissions du transport ferroviaire. Pour y parvenir correctement, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Les trains doivent desservir des itinéraires actuellement inaccessibles aux trains électriques réguliers et doivent être alimentés en hydrogène aussi propre que possible. Toute la chaîne d’approvisionnement de cet hydrogène doit également être prise en compte, afin de ne pas générer d’émissions excessives le transportant des installations de production aux stations de ravitaillement. Les coûts doivent également être évalués pour savoir s’il serait moins cher, plus facile et plus propre d’installer simplement une alimentation électrique caténaire à la place.
