Alors que le monde est aux prises avec le spectre du soi-disant graphique du «bâton de hockey» du changement climatique, diverses solutions ont été proposées au problème des émissions de carbone provenant de secteurs tels que les transports, devenus inséparables du maintien du XXIe siècle. la vie. Parfois, ce sont des idées de ciel bleu qui peuvent être juste un peu barmy, tandis que d'autres fois, elles vous font vous arrêter et penser: «Cela pourrait bien marcher!».

Une telle idée est celle de remplacer les moteurs diesel des camions par des moteurs électriques alimentés non pas par des batteries mais par des câbles aériens. Un tracteur électrique transporterait une batterie relativement petite pour le transit du dernier kilomètre, mais tirerait sa puissance de la route en étendant un pantographe de son toit à un câble haute tension au-dessus de la route. C’est extrêmement séduisant dans la mesure où il y a même eu des essais du système dans plus d’un pays, mais cela va-t-il à un peu d’analyse?

Le temps est écoulé pour ces gros équipements

Siemens et Scania sont à juste titre fiers de leur tronçon électrifié d'autoroute et de camions électriques en Allemagne.
Siemens et Scania sont à juste titre fiers de leur tronçon électrifié d'autoroute et de camions électriques en Allemagne.

Une chose qui devrait être évidente pour tous est que déplacer notre fret longue distance au moyen d'un moteur diesel individuel alimenté par des combustibles fossiles pour chaque conteneur de fret de 38 tonnes environ peut être pratique, mais il est à peine économe en carburant ou respectueux de l'environnement On dit que les moteurs diesel les plus efficaces sur la route ont un rendement de 43%, et lorsqu'ils transportent une seule charge, ils n'utilisent aucune des économies d'échelle offertes aux moteurs diesel qui transportent par exemple un train de marchandises. De même, ils diffusent toute pollution qu'ils émettent sur l'intégralité de leur parcours, et encore une fois ne parviennent pas à bénéficier des économies d'échelle présentes par exemple dans un laveur de gaz d'échappement de centrale. Même si j'ai un faible pour la vue d'un gros gréement en pleine extension, même je dois admettre que son jour est passé.

La technologie de batterie recherchée pour les voitures particulières est une alternative tentante, comme nous l'avons vu avec Tesla Semi. Mais malgré toute sa technologie, ce véhicule marche toujours à la fine pointe entre le gain de rentabilité et le coût de transport de suffisamment de batteries pour transporter cette quantité de fret. Par contre, le camion à câble suspendu semble offrir le meilleur des deux mondes, la légèreté et la facilité de ravitaillement d'un diesel par rapport au manque d'émissions d'un électrique. Dans le monde idéalisé d'une brochure, il fonctionne sur l'énergie renouvelable du vent, du soleil et de l'eau, donc tous nos problèmes sont résolus, non? Mais le fait-il vraiment empiler?

Le problème avec l'évaluation des allégations concernant les camions électriques à câbles aériens est qu'il y a peu de points comparables à partir desquels établir des parallèles. Les trains électriques longue distance existent depuis plus d'un siècle, mais bien qu'ils aient infiniment plus de sens pour le transport à très longue distance, ils ne sont pas assez comparables à une myriade d'itinéraires individuels pour une comparaison directe. De même, les transports urbains électriques sous forme de tramways et de trolleybus sont assez vieux pour avoir été inventés, abandonnés et redécouverts, mais leurs cas d'utilisation du transport urbain sur des itinéraires définis ne correspondent pas à ceux d'un camion libre. Il vaut peut-être mieux examiner les coûts liés à la fois à la fourniture de l’infrastructure de distribution et à la capacité de production supplémentaire.

Out Comes The Hackaday Back of An Enveloppe

Vous aurez besoin de plus de 1,21 Jiggawatts pour alimenter tous les camions du Royaume-Uni! MsSaraKelly (CC BY 2.0)
Vous aurez besoin de plus de 1,21 Jiggawatts pour alimenter tous les camions du Royaume-Uni! MsSaraKelly (CC BY 2.0)

De toute façon, combien d'énergie un utilisateur de camion par kilomètre coûte-t-il et quel serait l'effet de tous les camions électriques sur le réseau? Il est temps de faire un calcul au dos de l'enveloppe. Ce document de 2017 du Oak Ridge National Laboratory (PDF) met quelques chiffres sur la table, en dérivant un chiffre de 1,89 kWh par mile pour un camion électrique à batterie contre 2,02 kWh pour son équivalent diesel. Cette disparité est due à la récupération d'énergie prévue par le freinage par récupération.

Depuis le Gardien l'article lié en haut de l'article s'applique au Royaume-Uni, un rapide coup d'œil aux statistiques du fret routier du gouvernement britannique révèle que 152 milliards de tonnes-kilomètres de fret ont été transportées par route sur 18,7 milliards de kilomètres parcourus en 2018, avec une longueur moyenne de transport de 108 km ou 108,1 miles. Cela nous donne 173 148 148 de ces trajets de 67,1 milles et compte tenu des chiffres énergétiques d'Oak Ridge, 23 468 846 276 kWh de diesel ou 21 958 474 981 kWh de consommation d'énergie électrique. C’est un chiffre annuel, donc en divisant par 365 et en partant de l’hypothèse douteuse que ces trajets sont répartis sur 12 heures de jour, nous arrivons à 5 013 350,45 kW de capacité de production supplémentaire. 5,013 GW peuvent suffire pour vous ramener quatre fois dans l’avenir, mais ce n’est pas sans conséquence en termes de capacité de production.

Pour donner une idée du coût, et en admettant que toute cette capacité sera de l'énergie éolienne renouvelable, une éolienne de 3,5 MW coûte 3,13 millions de livres sterling à installer. Pour générer 5,013 GW, nous aurions besoin de 1433 d'entre eux pour lesquels nous avons probablement de l'espace offshore, nous devrons donc trouver 4 485 290 000 £ supplémentaires (5 895 667 014,05 $). 4,5 milliards de livres, c'est beaucoup d'argent, mais ce n'est pas hors de vue pour un gouvernement qui dépense plus de 100 milliards de livres pour un chemin de fer à grande vitesse à l'heure actuelle, même s'il pourrait bientôt avoir une incertitude économique à affronter.

Qu'en est-il du coût d'installation de ces câbles électriques? Pour cela, nous n'avons aucune comparaison car il n'y a pas de grands réseaux routiers qui ont été convertis en fils aériens. Mais nous avons un parallèle dans le système ferroviaire, comme l'électrification en cours du Great Western Railway d'Isambard Kingdom Brunel de Londres au sud du Pays de Galles. Il est embourbé dans la controverse et s'est considérablement éloigné de son estimation de coût et de sa portée d'origine, mais en 2017, les 129 miles entre Londres et Cardiff ont été estimés à 2,8 milliards de livres sterling, soit plus de 21,7 millions de livres sterling par mile. La taille probable du réseau routier britannique à convertir est estimée à 4 300 miles, ce qui nous donne une facture finale de 93,31 milliards de livres sterling, soit environ 122,506 milliards de dollars. Ajoutez à cela nos 4,5 milliards de livres sterling désormais relativement dérisoires pour ces éoliennes, et nous atteignons un chiffre final de 97,81 milliards de livres sterling (environ 128,67 milliards de dollars).

Ainsi, notre calcul de fond pour un réseau national se situe à moins de 100 milliards de livres sterling, certainement dans le même sens que le projet de train à grande vitesse qui ne dessert que Londres et Birmingham, distants d'environ 125 miles. Je suis sûr qu’il y aura d’autres coûts et que les lecteurs de Hackaday me reprocheront si j’ai commis des erreurs de calcul, mais je dois avouer que je suis agréablement surpris de voir à quel point cela est relativement abordable pour un pays. Les observateurs cyniques de longue date vous diront que tout ce que le gouvernement britannique touche coûte deux fois plus cher, mais même à 200 milliards de livres sterling, ce n'est pas hors de vue pour le bénéfice qu'il pourrait offrir.

Cela peut être abordable, mais est-ce que cela évolue?

MK à Vladivostok, en train électrique.
MK à Vladivostok sur Google Maps, en train (s) électrique (s). Dites-moi encore une fois que la traction électrique n'est pas pratique sur de longues distances.

Les sceptiques indiqueront bien sûr la taille et la densité du Royaume-Uni par rapport aux grands espaces du Midwest américain, par exemple, comme preuve de la raison pour laquelle il ne pourrait pas fonctionner sur des distances plus grandes que celles d'un petit pays. À eux, je voudrais signaler l'expérience du système ferroviaire. Depuis de nombreuses décennies, je suis en mesure de prendre un train électrique (avec quelques changements) sur des milliers de kilomètres de la côte atlantique du Royaume-Uni à travers le tunnel sous la Manche à travers l'Europe et en Russie, et depuis 2002 de Moscou plus loin via le Trans- Chemin de fer sibérien vers la Chine et jusqu'à Vladivostok. Ce n’est pas vraiment un voyage facile à plus d’une semaine, mais je peux prendre un train électrique puis une traversée en ferry depuis mon hackerspace à Milton Keynes pour arriver au Japon, et ce n’est pas une distance sans importance. Il n’ya rien dans la technologie qui la rende impossible ou irréalisable sur une grande distance, et comme elle existe depuis longtemps, il n’ya rien de prouvé à le faire.

En examinant la viabilité du transport routier électrifié, nous avons constaté à notre grande surprise qu’il pouvait effectivement être viable, et pour le démontrer, nous nous sommes largement appuyés sur l’expérience analogue de l’industrie ferroviaire. Mais ce faisant, nous avons démontré par inadvertance autre chose, à savoir que les chemins de fer peuvent mieux être électrifiés sur de très longues distances. La vraie histoire ici est peut-être que ce qui pourrait fonctionner le mieux pour décarboner le transport de marchandises utilisant l'électricité serait d'électrifier les voies ferrées pour le fret comme les branches d'un arbre transcontinental, et de traiter les réseaux routiers régionaux comme ses fines racines électrifiées et ses feuilles plutôt que essayez d'électrifier chaque route. Après tout, une locomotive électrique peut déplacer une centaine de charges à la fois.

Image d'en-tête: Scania.

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