L’hiver arrive, et avec lui la dernière édition 2024 de notre lettre de nouvelles. Dans cette édition, nous vous présentons de nouveaux projets actuels. Plusieurs concernent la décarbonation de nos transports routiers : l’électrification d’une ligne de bus de montagne, des synergies entre un réseau de tram et la recharge de bus et un outil de simulation en libre accès.
Au niveau des trams, il est question de mesure de l’efficacité de films de protection apposés sur les vitres pour limiter le rayonnement solaire. Enfin, dans le ferroviaire, nous vous livrons les résultats d’un projet présenté dans notre édition de mai 2020 et dont les mesures sur le long terme sont désormais disponibles. Il permet aux chemins de fer Appenzellois de réinjecter une partie de l’énergie de freinage dans le réseau 50 Hz.
La ligne de bus reliant Fideris aux Heuberge dans les Grisons doit être convertie à la propulsion électrique. La distance et la pente du parcours, les virages serrés et la neige en hiver haussent le niveau d’exigence pour les bus électriques dans les régions de montagne.
Le minibus de passagers franchit un dénivelé d’un bon millier de mètres en 20 minutes pour se rendre de Fideris aux Heuberge. Sur ce type de parcours de montagne, le futur passage à la propulsion électrique des douze véhicules diesel implique des difficultés supplémentaires. Ainsi, la pente augmente le besoin d’énergie et, en hiver, les routes enneigées réduisent la récupération d’énergie à la descente. De plus, les véhicules doivent avoir quatre roues motrices pour monter. Il n’existe pas actuellement sur le marché de véhicules qui pourraient être utilisés dans ces conditions tout en ayant l’autonomie de batterie nécessaire. Cependant, le contact avec des constructeurs potentiels est établi.
Il reste aussi à clarifier la question de l’approvisionnement en énergie renouvelable. En été, les besoins pourraient être couverts par des installations photovoltaïques, mais en hiver, il faudrait compléter avec de l’énergie éolienne ou hydraulique. De petites éoliennes isolées sont à l’étude. Dans le cadre d’un avant-projet, les responsables souhaitent étudier en détail, d’ici au printemps 2025, les défis liés à l’électrification des bus dans les régions de montagne, à l’exemple de la station de ski Heuberge AG, et développer des modèles de solutions adaptées.
Le passage aux bus électriques est à l’ordre du jour pour pratiquement toutes les entreprises de transport public. Mais quelle est la bonne stratégie ? À la Haute école spécialisée de la Suisse italienne à Mendrisio, un outil en ligne est en train d’être perfectionné afin d’apporter un soutien stratégique notamment aux petites et moyennes entreprises de transport.
Sous le titre « PVxTE », un outil Web est disponible depuis le printemps 2024 pour aider les entreprises de transport public à estimer si une ligne de bus peut être exploitée avec un bus électrique. Dans le cadre d’un projet subséquent, la Haute école spécialisée de la Suisse italienne (SUPSI) va élargir et améliorer cet outil, dans le but d’estimer plus précisément les besoins en énergie, de présenter plus en détail les résultats et d’offrir une meilleure convivialité. Elle utilisera des données de consommation mesurées sur des bus électriques en Suisse alémanique et en Suisse romande pour calibrer les modèles de calcul.
« Nous voulons mettre à disposition une application Web conviviale et en libre accès qui permette de tester à l’avance la faisabilité de l’électrification des lignes de bus », explique Davide Strepparava, chef de projet à la SUPSI. Cette offre doit également contribuer à réduire la dépendance vis-à-vis d’études externes coûteuses.
Les Basler Verkehrsbetriebe (BVB, Transports publics bâlois) vont convertir leur flotte de bus en véhicules électriques à batterie d’ici à l’été 2027. Ces véhicules seront rechargés au dépôt. En complément, pour augmenter la disponibilité, il est prévu de pouvoir recharger les véhicules depuis les lignes aériennes de contact du tram.
Lors du passage du parc de bus aux véhicules à batterie, les BVB estiment que la recharge au dépôt suffit à l’exploitation quotidienne régulière. Par sécurité, il est toutefois prévu de mettre en service une borne de recharge complémentaire afin de pouvoir également recharger les bus depuis les lignes de contact du tram en cas de besoin, par exemple en cas de panne du réseau public d’alimentation 50 Hz du dépôt.
L’installation à courant continu permet également de vérifier si l’énergie électrique produite lors du freinage d’un tram pourrait être mieux utilisée. Toutefois, pour que cette énergie dite « de récupération » puisse être exploitée, il faudrait qu’un bus soit simultanément raccordé à la station de recharge et qu’il puisse absorber cette énergie. La station de recharge supplémentaire pourrait également contribuer à retarder ou à éviter ponctuellement des renforcements du réseau. Le projet, qui devrait durer jusqu’à fin 2026, doit permettre d’étudier, de démontrer et de quantifier ces effets.
Les films de protection solaire sur les fenêtres peuvent faire baisser sensiblement la température intérieure d’un tram en été, ce qui permet d’économiser de l’énergie de refroidissement. Mais quelle est l’ampleur de l’effet d’économie par rapport à une éventuelle surconsommation en hiver ? Les Transports publics zurichois (VBZ) veulent répondre à cette question dans le cadre d’un nouveau projet.
Les films de protection solaire sur les fenêtres des bus et des trams sont une mesure connue : ils permettent de réduire la température intérieure d’environ 2 à 3 degrés Celsius en été. Mais leur effet en hiver n’est pas encore bien connu. « Nous voulons savoir quelle est l’économie d’énergie réalisée dans un tram en été par rapport à l’éventuelle surconsommation en hiver », explique Geoffrey Klein, chef de projet VBZ. Les films retiennent le rayonnement solaire à l’extérieur aussi pendant la saison froide, c’est pourquoi il faut alors un peu plus d’énergie pour le chauffage et l’éclairage. Dans ce projet, les économies et la surconsommation seront mesurées sur une année complète.
Au final, on s’attend à une économie d’énergie de 4,0 MWh par an et par tram. Cela correspond à peu près à la consommation annuelle d’électricité d’une maison individuelle. Le projet s’achèvera à l’automne 2025 et les résultats seront ensuite mis à la disposition de la branche.
Depuis 2018, de nouveaux véhicules ferroviaires à récupération d’énergie circulent sur la ligne à forte déclivité des Appenzeller Bahnen AG (Chemins de fer appenzellois), entre Spisertor et Trogen. Lors du freinage, ils peuvent injecter l’énergie excédentaire dans le réseau électrique public via la ligne de contact et un onduleur. Selon les hypothèses du rapport final du projet, l’investissement pourrait être amorti en onze ans.
Depuis plus de quatre ans, les Chemins de fer appenzellois réinjectent l’énergie de freinage dans le réseau électrique des services industriels de St-Gall. Cette réussite est due à des véhicules à récupération d’énergie combinés au nouvel onduleur qui transfère le courant continu généré en descente de la caténaire au réseau public de courant alternatif des services industriels de St-Gall. L’onduleur a été intégré dans la station de redresseur de courant Bavaria.
Lors du lancement du projet, l’objectif était de récupérer entre 650 et 750 MWh d’énergie par an. Dans les premiers temps, on en était très loin. Mais grâce à des optimisations sur les véhicules et l’infrastructure, la récupération effective a pu être poussée à 484 MWh en 2023, soit environ 65 % du montant initial, soit la consommation d’électricité d’environ 120 maisons individuelles par an. Le rapport final explique la différence par rapport à l’objectif initial par différents facteurs : moins de consommation d’énergie globale, moins de transport ferroviaire, mais des véhicules plus lourds que ceux prévus dans les études énergétiques préalables.
En fin de compte, les Chemins de fer appenzellois considèrent le projet comme « un exemple réussi de récupération de l’énergie de freinage ». La rentabilité de l’investissement dépend en grande partie du prix du courant que l’entreprise ferroviaire obtient pour alimenter le réseau. Au prix actuel de l’énergie, la durée d’amortissement de l’onduleur est estimée à environ onze ans.
Depuis la publication des indicateurs énergétiques 2022 pour les transports publics, on dispose pour la première fois d’une série chronologique sur trois ans.
Par rapport aux années précédentes, la situation n’a pas beaucoup changé. Avec une part de 49 %, le train consomme toujours le plus d’énergie, suivi par les bus avec 37 %. En ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre, la plus grande part revient toujours aux autobus, avec 81,5 %. L’ensemble des données est consultable sur le site Web de l’OFT
La décarbonisation de nos transports publics suit bien son cours. Du côté des bus, la technologie est là et fonctionne bien. Il s’agit cependant pour les entreprises de transport d’un tournant important qui affecte des installations et des processus allant bien au-delà du matériel roulant. Notre programme est aussi là pour soutenir les entreprises dans cette transition : dans cette édition, nous vous présentons un projet d’optimisation de l’infrastructure de recharge de bus électriques et une offre de workshops pouvant répondre à vos questions sur l’électrification.
Du côté du transport sur rails, avec un réseau presque totalement électrifié, c’est dans les coulisses que les progrès peuvent être réalisés : principalement dans les machines de chantiers et les tracteurs de manœuvre. Notre lettre de nouvelle présente trois projets allant dans ce sens.
Nous vous souhaitons une lecture agréable et passionnante !
Les quelque 1500 raccordements privés d’entreprises au réseau ferré sont considérés comme une interface vers un transport de marchandises respectueux de l’environnement. Les marchandises sont toutefois le plus souvent récupérées et transportées à l’aide de locomotives de manœuvre qui fonctionnent encore au diesel. Un nouveau projet de CFF Cargo pose les jalons du passage à des locomotives de manœuvre électriques et alimentées par batteries.
Dans le transport de marchandises, le train bénéficie d’un avantage écologique par rapport au transport routier grâce à son haut degré d’électrification. Une lacune existe toutefois dans cette offre écologique en tout début et en toute fin de trajet. Sur la dernière section vers les entreprises et les centres logistiques, il faut souvent utiliser des locomotives diesel sur ces voies de raccordement. Pour cela, CFF Cargo SA dispose entre autres de 44 véhicules diesel de type Am 843. Ceux-ci sont difficiles à électrifier en raison de leur profil de charge exigeant et de leur entraînement actuel diesel-hydraulique. Dans six ans, ils seront néanmoins remplacés par des locomotives capables de rouler aussi bien avec du courant provenant d’une ligne de contact que de manière autonome grâce à une batterie.
Avec l’ambition de devenir climatiquement neutre, les CFF se sont fixé pour objectif de réduire de moitié, par rapport à 2018, les émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici à 2030 et d’atteindre dans une large mesure la neutralité climatique d’ici à 2040. C’est pourquoi le fret ferroviaire de proximité doit également parvenir à zéro émission. Actuellement, le parc de locomotives de manœuvre des CFF émet chaque année environ 10 000 tonnes de GES. Cela correspond aux émissions annuelles de GES d’environ 770 particuliers en Suisse. CFF Cargo veut désormais poser les jalons pour le passage à une propulsion à émission nulle, avec le projet nouvellement lancé « Essai d’exploitation de locomotives de manœuvre entièrement électriques ». Le titre l’indique : il ne s’agit pas d’acquérir directement de nouvelles locomotives, mais plutôt d’utiliser des véhicules neufs de différents constructeurs au cours des quatre prochaines années afin d’en tester la faisabilité technique et opérationnelle.
Le marché des locomotives de manœuvre à batterie est en train de se développer. Les CFF comptent sur trois à quatre véhicules qui pourront être testés au cours du projet d’ici au début 2028. Avant qu’un achat ne soit envisagé, les véhicules doivent prouver qu’ils sont capables de répondre aux exigences du quotidien. Au niveau technique, il s’agit de s’assurer qu’il y a suffisamment d’énergie et de puissance disponibles pour pouvoir affronter différentes pentes, vitesses ou charges remorquées. Au niveau de l’exploitation, il faut voir si les locomotives sont capables d’effectuer des journées de travail typiques sur les sites choisis. La capacité disponible de la batterie dans différentes situations quotidiennes détermine si, où et pendant combien de temps elles doivent être rechargées entre-temps.
La locomotive diesel Am 841, utilisée principalement pour les travaux sur et aux abords des voies, est transformée en véhicule hybride à propulsion diesel et électrique à Frauenfeld. L’avancement des travaux de transformation a été présenté dans le cadre d’une visite du groupe de travail « Energie durable » de l’Union des transports publics (UTP).
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L’entreprise Müller Technologie SA à Frauenfeld est en train de transformer cinq anciennes locomotives diesel de type Am 841 en locomotives modernes et plus écologiques. Au printemps 2024, une dizaine de personnes du groupe de travail « Energie durable » de l’UTP ont été informées des progrès réalisés, qui ont suscité un grand intérêt et généré de nombreuses questions. Lorsque l’on transforme une ancienne locomotive, il faut s’attendre à des surprises, ce qui implique de définir et de discuter beaucoup de choses avec les fabricants des composants ; raison pour laquelle le premier véhicule n’est encore qu’un prototype. Par ailleurs, il est impossible de réutiliser tous les composants comme on l’espérait. Le réservoir de diesel était par exemple plus rouillé qu’attendu. Les participants ont pu admirer la locomotive Aeam 841, remaniée intégralement, dans les ateliers de Müller Technologie SA, comme les photos en témoignent.
Vous trouverez des informations supplémentaires concernant le concept technique de la transformation dans la newsletter de la SETP de mars 2022 :
Suite à la réussite d’un test pratique avec une excavatrice électrique à Minusio, les CFF prévoient un projet-pilote à grande échelle avec divers engins de construction électriques. Ce faisant, ils espèrent aussi provoquer un effet boule de neige pour tout le secteur. En effet, bien qu’il existe de plus en plus d’engins de construction électriques sur le marché, peu d’entre eux sont réellement utilisés.
Les chantiers sont des lieux bruyants. Les excavatrices fouillent la terre, les foreuses s’y enfoncent en vissant profondément et les chargeuses sur pneus pellettent des matériaux dans tous les sens. La plupart de ces machines sont entraînées par des moteurs diesel, qui génèrent également du bruit. Les engins de construction fonctionnant à l’électricité sont donc particulièrement souhaitables dans les zones habitées, où la réduction du bruit et des émissions revêt une importance particulière.
Le bruit n’est pas l’élément principal du nouveau projet des CFF « Engins de construction électriques pour les chantiers de transports publics », mais un effet secondaire bienvenu. La raison première de l’essai technique prévu de cinq grands engins de construction électriques est la réduction des émissions de CO2 dans le cadre de la stratégie climatique des CFF, qui concluent chaque année des contrats d’ouvrage de génie civil pour un milliard de francs. Jusqu’à présent, la question de l’électrification n’a cependant guère été abordée sur les chantiers.
Il existe une offre d’engins de construction électriques. Les observateurs du marché sont désormais d’avis que les machines et appareils disponibles permettraient de réaliser de petits et moyens chantiers standard en grande partie grâce à l’électricité. Lors des appels d’offres pour les contrats d’ouvrage, les CFF prévoient d’imposer à l’avenir des prescriptions concernant l’alimentation en énergie des machines utilisées. Depuis 2021, le droit révisé des marchés publics prescrit que les fonds publics doivent être attribués non seulement en fonction de critères économiques, mais aussi de critères sociaux et écologiques. Pour les engins de construction, cela ne deviendra toutefois possible que lorsque l’on aura clarifié, sur la base de données de mesure, de rapports d’expérience et d’engagements réels, comment réaliser un changement de système vers un avenir sans carburants fossiles.
Une excavatrice électrique de 8,5 tonnes a déjà été utilisée pendant un an sur un chantier des CFF à Minusio. Les expériences faites dans le cadre de ce projet-pilote ont été encourageantes. L’excavatrice électrique a été bien acceptée et la technologie s’est avérée mûre pour l’utilisation. La crainte que les batteries se vident avant que le travail soit terminé s’est révélée infondée. La plupart du temps, l’excavatrice pouvait être rechargée avant que le niveau de charge ne tombe en dessous de 20 %. Il y avait donc suffisamment de réserves. La batterie de 100 kWh a pu être bien rechargée partiellement à midi ou complètement rechargée pendant la nuit. En outre, les mesures de consommation ont montré que la version électrique consommait environ quatre fois moins d’énergie par an qu’une excavatrice thermique comparable.
Avec ce nouveau projet, les tests pratiques se poursuivent avec des machines plus grandes, qui nécessitent plus d’énergie sur un temps plus court. Pendant dix mois, il s’agira de tester des types de machines largement utilisées sur les chantiers, mais dont la version électrifiée n’a pas encore été éprouvée au quotidien. Il est prévu d’utiliser une excavatrice de 23 tonnes, une foreuse, un générateur, une pelle automotrice de 15 tonnes et une chargeuse sur pneus de 6 tonnes. Le choix final des machines sera défini en fonction de la disponibilité et des offres reçues au cours du projet. À la fin, les expériences seront résumées et publiées dans un guide « Engins de construction électriques sur les chantiers de transports publics », en collaboration avec les planificateurs, les chefs de projet et les entreprises de construction. L’objectif est également de réfuter les réticences à l’égard des machines électriques dans le secteur de la construction et de se mettre en mouvement vers la décarbonisation.
La ville de Coire veut transformer progressivement son entreprise de bus du « tout fossile » à une « neutralité carbone ». C’est un chemin qui comporte de nombreuses questions à clarifier et qui implique une acquisition par étapes des bus électriques et de l’infrastructure de recharge. Fin 2026, la première expérience pratique en la matière se fera sur une ligne tangentielle.
Pas besoin d’être un crack en orientation pour se rendre au centre de Coire en bus. Toutes les lignes passent tôt ou tard devant la gare centrale. Il y a longtemps que le chef-lieu grison a besoin d’une liaison tangentielle supplémentaire entre l’hôpital cantonal et le quartier sportif et commercial de Coire Ouest. Bien que les coûts de construction et d’exploitation aient toutefois retardé son introduction, la ligne tangentielle devrait désormais voir le jour au changement d'horaire de décembre 2026 et avec l’arrivée des deux premiers bus électriques dans la ville de Coire. En avril 2023, le conseil municipal a adopté le « Masterplan Energie und Klima Stadt Chur » (plan directeur pour l’énergie et le climat de la ville de Coire), qui poursuit un objectif clair : en 2040, l’entreprise « Bus und Service AG » doit exploiter le service de bus (réseau urbain) sans carburant fossile ni émissions polluantes. D’après cet objectif, il s’agit, d’ici à 2028 au plus tard, d’acquérir exclusivement des bus équipés de systèmes de propulsion à énergie renouvelable. Cela implique également de disposer d’une énergie électrique provenant de sources renouvelables et de l’infrastructure de recharge correspondante.
Actuellement, l’entreprise « Bus und Service AG » (Chur Bus) dispose de 32 bus standard et articulés, dont 14 hybrides (à moteur électrique et à combustion), les autres fonctionnant entièrement au diesel. La transition représente un grand défi. Ainsi, la recharge de tous les bus au dépôt peut entraîner des pointes de puissance et un fort dégagement thermique au niveau de l’infrastructure de recharge. De plus, les bus circulant sur les longues lignes ont des besoins énergétiques élevés, ce qui requiert des batteries de grande capacité ou une recharge intermédiaire. Bien que l’accent soit surtout mis sur une charge unique au dépôt pendant la nuit, la direction du projet ne veut pas exclure d’autres évolutions potentielles. C’est pourquoi une charge dynamique en cours trajet est également étudiée. Il faut en outre s’assurer de disposer d’une alimentation électrique de secours en cas de coupures du réseau.
En passant à un mode de propulsion renouvelable, Chur Bus veut répondre progressivement et par phases aux questions en suspens. L’exploitant veut suivre de près les progrès techniques rapides des bus, des batteries ou des infrastructures et n’acheter que des produits fiables. La nouvelle ligne tangentielle prévue pour fin 2026 est un premier objectif. Tous les concepts et stratégies pour l’acquisition ou la recharge des batteries doivent donc être élaborés au plus tard d’ici à l’été 2025. Le projet prévoit à cet égard une infrastructure de recharge modulaire et évolutive en vue d’une acquisition par phases des bus électriques. Le programme SETP 2050 soutient l’élaboration des concepts ainsi que la rédaction d’un guide pour la conception et l’intégration de l’infrastructure de recharge.
Chur Bus prévoit en outre de contribuer à l’efficacité énergétique avec l’infrastructure de recharge. Les besoins en énergie pour la charge des batteries s’élèvent à environ 9300 kWh. Les pertes d’énergie dans le local du transformateur pendant le processus de chargement sont de l’ordre de 550 kWh par jour. Le projet doit montrer si cette chaleur perdue pourra un jour être utilisée pour le dépôt de bus ou d’autres locaux. En outre, une installation photovoltaïque avec une solution de stockage devrait permettre de réduire la consommation d’électricité et d’assurer une certaine autarcie.
Bien que les les bus diesel dominent encore dans les transports publics, de plus en plus de véhicules mis en circulation sont dotés d’une propulsion électrique. Mais comment et dans quel délai le parc de bus diesel peut-il être entièrement converti aux moteurs sans carburant fossile ? La stratégie de la communauté des transports de Lucerne apporte des réponses en la matière.
Après cinq ans seulement, la communauté des transports de Lucerne (Verkehrsverbund Luzern [VVL]) a revu sa stratégie en matière de transports publics sans carburant fossile car l’innovation et le développement de technologies de propulsion alternatives aux bus diesel sont très dynamiques. Il s’agissait de clarifier quelle voie de mise en œuvre permettrait d’atteindre la vision d’un parc de bus sans carburant fossile d’ici à 2040. La stratégie illustre qu’en l’état actuel des choses, le dernier bus diesel commandé par appel d’offres quitterait le dépôt en 2038.
La stratégie se focalise sur le VVL, mais donne dans son introduction un bon aperçu des évolutions en Europe et dans toute la Suisse. En ce qui concerne les nouvelles immatriculations de bus de ligne, la part des véhicules électriques en Suisse a fortement augmenté en 2022 et représentait déjà 36 %. La Suisse se situe ainsi dans la moyenne supérieure en Europe. Toutefois, le nombre de bus électriques dans l’ensemble du parc de véhicules suisse reste encore faible (3 %).
En mars 2023, 9800 bus étaient enregistrés. Parmi eux, à peine 600 bus sont entièrement électriques. Depuis quelque temps, les entreprises de transport ont tendance à miser davantage sur la charge au dépôt. Cette tendance s’explique par les progrès technologiques réalisés au niveau des batteries, qui permettent d’augmenter considérablement l’autonomie entre deux charges.
Les bus publics de l’avenir fonctionneront à l’électricité, et certains éventuellement à l’hydrogène. Dans toute la Suisse, des entreprises de transport sont en train d’en acquérir ou de s’y préparer. Pour que les connaissances déjà disponibles soient partagées, le programme SETP 2050 soutient l’organisation d’ateliers décentralisés afin d’échanger des expériences en la matière.
Pour les commanditaires de bus, le passage aux bus électriques soulève de nombreuses questions nouvelles : s’agit-il d’acheter ou de louer la batterie ? Est-il judicieux de conclure un contrat couvrant l’ensemble du cycle de vie de la batterie (contrat LCC) ? Quel est l’impact financier de la conversion ? Quelles sont les évolutions technologiques à attendre et quand les lignes les plus exigeantes pourront-elles être également électrifiées ? Comment assurer la communication entre la gestion de l’exploitation, l’infrastructure de recharge et les véhicules ? Pour pouvoir répondre à ces questions, le programme SETP 2050 soutient une offre de la société de conseil et d’ingénierie EBP Suisse, qui organise une série d’ateliers dans les trois régions linguistiques de Suisse jusqu’à l’été 2025.
Ces ateliers seront l’occasion de présenter et de discuter les questions principales en collaboration avec de grandes entreprises de transport, qui ont déjà de l’expérience en matière d’acquisition de bus électriques, ainsi qu’avec les offices cantonaux des transports publics. Il s’agit notamment de l’état de la technique, des expériences acquises jusqu’à présent, des stratégies potentielles de commande, des sources d’erreur fréquentes lors des appels d’offres ou des questions relatives au droit des marchés publics. La participation aux ateliers, qui durent quatre ou six heures, est gratuite.
Vous trouverez des informations supplémentaires et un lien pour l’inscription sur le site Web suivant :
Il y a un peu plus d’un an, je reprenais ad interim la direction du programme SETP 2050. Cette nouvelle mission a bouleversé mon travail quotidien, même si j’avais déjà travaillé pour le programme au cours des années précédentes. Mais j’ai surtout pris encore plus conscience du nombre de personnes compétentes et extrêmement engagées qui font avancer les innovations en matière d’efficacité énergétique dans les TP. Les projets que nous présentons ici en sont un bon exemple. Les rencontres avec ces personnes ont été une belle expérience et me permettent maintenant de passer progressivement et avec un bon sentiment la direction du programme à Stany Rochat. Je te souhaite la bienvenue et un bon démarrage, Stany !
Stephan Husen, responsable du programme SETP 2050 a.i.
(Interview et photo de Stany à la fin de la présente newsletter).
L’espace passagers du métro m1 de Lausanne n’est plus chauffé qu’à 15 degrés au maximum, contre 18 degrés auparavant. Une mesure simple, à peine remarquée par les voyageurs, mais qui permet à l’entreprise de transports urbains d’économiser beaucoup d’énergie.
La ligne de métro m1 est très appréciée des étudiants lausannois, car elle relie le Flon, le quartier des sorties et des achats, à la gare de Renens, en passant par l’École polytechnique fédérale (EPFL) et l’Université de Lausanne. Les Transports publics de la région lausannoise (tl), après avoir augmenté l'efficacité énergétique des trolleybus, ont lancé un projet similaire pour la ligne m1. Afin de disposer d’une base de données transparente, ils ont mesuré en détail pendant un an la consommation d’énergie pour la traction, le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC) et pour les systèmes auxiliaires comme les batteries, les pompes ou les compresseurs.
Les chiffres ont montré que la traction consomme 73,7 % de l’énergie, mais aussi que le secteur CVC en consomme 14,9 %, dont 97 % pour le chauffage. De plus, en mode veille, lorsque tous les systèmes du train sont réduits au minimum en dehors des heures de circulation, la consommation d’énergie de chauffage était presque aussi élevée qu’en mode normal. Dans ce contexte, il a été décidé d’abaisser la température dans le compartiment voyageurs de 18°C à 15°C au cours de la deuxième année de mesure, en 2021. La température en mode veille a été réduite encore davantage, à 8°C dans le compartiment voyageurs et à 17°C dans la cabine de conduite. Ces mesures simples ont permis à elles seules de réduire de plus de moitié la part du chauffage, de la ventilation et de la climatisation dans la consommation d’énergie du train, qui est ainsi passée de 14,9 à 6,5 %. La consommation énergétique nette totale du véhicule a ainsi été réduite de 8,4 %. Les températures plus basses ont été bien acceptées par les clients – il n’y a du moins pas eu de réclamations.
Les responsables du projet des tl espéraient économiser 10 000 kWh par véhicule et par an. Or l’économie s’élève à 24 206 kWh, soit plus du double. Entre-temps, les mesures ont été mises en œuvre sur les 22 véhicules de la ligne m1. Les tl prévoient des économies annuelles de 484 MWh, ce qui correspond à la consommation d’électricité de près de 120 ménages (4 personnes, maison individuelle).
Bien connue, la locomotive rouge Re 460 des CFF est une machine puissante. Cependant, l’exploitation ne requiert pas toujours toute la force de traction et une partie des moteurs peut être arrêtée. Cela permet d’économiser de l’électricité, mais constitue une charge supplémentaire pour les engrenages. Des études approfondies sont donc en cours avant qu’une « exploitation à bas régime » puisse être introduite sur toutes les locomotives.
Le dispositif de commande est prêt : un logiciel a été développé pour les 119 locomotives de type Re 460 des CFF, qui permet de déconnecter un bogie moteur lorsque son effort de traction n’est pas nécessaire. Cette « exploitation à bas régime » n’a toutefois été introduite et testée que sur quelques locomotives. Les premières évaluations montrent que l’exploitation réduite permet de réduire la consommation d’énergie de l’ensemble du parc de 1,5 % (ou 5 GWh par an), soit la consommation annuelle d'électricité de 1200 ménages.
L’introduction de cette mesure sur l’ensemble du parc des Re 460 doit cependant être préparée soigneusement : en exploitation à bas régime, certains groupes motopropulseurs sont désactivés et il faut s’assurer que les roulements des engrenages ne soient pas endommagés lors du fonctionnement sans charge. C’est pourquoi, dès 2019, les premiers véhicules équipés du mode d’exploitation à bas régime ont été mis en service et surveillés de près. Ensuite, l’état des roulements intermédiaires critiques a été examiné à intervalles réguliers. Après 250 000 kilomètres, soit un quart de la durée d’utilisation des roulements, on a bien constaté des traces d’usure sur les roulements, imputables au fonctionnement sans charge. Mais celles-ci étaient si minimes que d’autres véhicules ont été mis à l’essai depuis le printemps 2021 – cela également dans le but d’obtenir une plus large base de données. Dans l’optique d’une éventuelle pénurie de courant, l’exploitation à bas régime a même été temporairement activée sur 30 % des locomotives durant l’hiver 2022/23.
Les économies d’électricité réalisées en exploitation à bas régime sont dues au fait que l’arrêt des moteurs réduit les pertes du convertisseur et de l’entraînement. En même temps, les moteurs et convertisseurs restés actifs peuvent fonctionner dans une plage offrant un meilleur rendement.
Dans l’intervalle, les essais d’exploitation sont presque terminés. Les premiers roulements des engrenages arrivant au terme de leur durée d’utilisation normale, ils sont démontés et évalués par des experts. Actuellement, les rapports d’analyse sont rédigés et les résultats évalués. Si l’exploitation à bas régime n’affecte pas la durée d’utilisation normale ni les performances kilométriques du fait de l’usure supplémentaire des roulements, rien ne s’oppose à son extension à l’ensemble du parc de Re 460.
Dans quelques années, sur le lac des Quatre-Cantons, le MS Saphir pourrait être le premier grand bateau à passagers en Suisse exploité selon un horaire cadencé dense et sans émettre de substances polluantes. Une étude est en cours pour évaluer la faisabilité et la rentabilité de cette transformation.
Lors de la mise en service du MS Saphir il y a 12 ans, la presse régionale lucernoise l’a salué comme un « nouveau joyau sur le lac des Quatre-Cantons », faisant notamment l’éloge du toit moderne en cabriolet, qui peut être ouvert ou fermé selon les conditions météorologiques. À l’époque, les techniciens avaient plutôt remarqué le système énergétique innovant dans la coque : une propulsion combinée avec des moteurs diesel et électriques, qui permet de réduire la consommation de carburant d’environ un cinquième par rapport à une propulsion purement diesel.
Aujourd’hui, la Compagnie de navigation du lac des Quatre-Cantons (SGV) et sa filiale Shiptec prévoient de passer à une nouvelle étape de l’innovation en équipant le MS Saphir d’une alimentation en énergie par pile à combustible, soutenue par une batterie pour les pics de puissance du moteur nécessaires à court terme. Le projet s’appelle « Zero-Emission-Saphir ». La faisabilité d’une propulsion à émission nulle dans un horaire dense a déjà été étudiée en 2019 dans le cadre du projet « Helios ». Sur la base des connaissances acquises à l’époque, il s’agit à présent de planifier la transformation du bateau et d’étudier la rentabilité de l’exploitation. L’hydrogène nécessaire à la propulsion doit être « vert », c’est-à-dire produit à partir d’énergie hydraulique de la vallée de la Reuss.
Les investissements sont estimés à environ 5,4 millions de francs. En contrepartie, les initiateurs promettent une exploitation totalement non polluante d’un bateau à passagers sur un lac intérieur suisse. Mais le projet n’en est pas encore là. Cette année, les phases « Initial-Design » et « Basic-Design » permettront d’abord de clarifier toutes les bases de la transformation du bateau, puis de planifier la mise en œuvre concrète. Il s’agit notamment de comparer les émissions de CO2 de la propulsion actuelle et future ainsi que les coûts totaux des deux variantes. Un rapport intermédiaire, qui devrait être disponible à la fin de l’année, servira de base pour décider si le programme SETP continuera à soutenir la transformation du bateau, prévue d’ici à la fin de 2026.
En ce qui concerne les économies de CO2 possibles, le plan du projet « Zero-Emission-Saphir » voit au-delà de l’horizon de ce seul bateau. Un MS Saphir à émission nulle permet d’économiser 75 000 litres de diesel par an. Cela correspond aux émissions annuelles de gaz à effet de serre de 15 personnes en Suisse (équivalent CO2). Si les 150 bateaux de croisière naviguant sur les lacs suisses étaient tous non polluants, les émissions de gaz à effet de serre dues au transport de voyageurs en Suisse pourraient être réduites de 7 %. Et qui plus est, le bruit et les vibrations des moteurs diesel seraient plus faibles pour les passagers à bord.
Aujourd’hui, un bus articulé de la société Busbetrieb Solothurn und Umgebung AG (BSU) parcourt jusqu’à 350 kilomètres par jour sur le réseau. Or les bus articulés électriques n’atteignent pas encore une telle autonomie sans recharge intermédiaire. En collaboration avec le constructeur de bus de Bellach « Carrosserie HESS AG », la BSU veut maintenant chercher comment optimiser ces bus de 18 mètres de long sur le plan énergétique. Le résultat jouera un rôle important dans le remplacement complet prévu de tous les bus articulés diesel.
Il y a bientôt 100 ans, les premiers bus de la société « Autokurs Solothurn-Wasseramt » transportaient les voyageurs de Soleure à Recherswil sur une distance de 10 km. Aujourd’hui, l’organisation s’appelle « Busbetrieb Solothurn und Umgebung AG » (BSU) et exploite 12 lignes sur un réseau de 160 kilomètres. Ainsi, 47 bus de ligne parcourent chaque année plus de 3 millions de kilomètres et transportent plus de 6 millions de voyageurs. La première ligne vers Recherswil est restée la ligne 1.
Le bus articulé diesel n° 50 a été utilisé pendant de nombreuses années sur cette ligne 1. Entre-temps, le véhicule a atteint la fin de sa durée de vie et a été mis au rebut. Selon la stratégie du parc de véhicules de la BSU, les bus articulés ne seront remplacés par des bus électriques qu’à partir de 2028. Le véhicule n° 50 devait donc être remplacé par un véhicule hybride diesel. Les bus articulés parcourent jusqu’à 350 kilomètres par jour sur le réseau de la BSU et constituent l’épine dorsale des transports publics routiers dans la région de Soleure. En l’état actuel de la technique, les modèles entièrement électriques n’ont pas encore une autonomie suffisante pour être utilisés sur les lignes de la BSU.
La simulation dans le cadre du projet « Swiss eBus Plus » a déjà montré que les bus électriques peuvent parcourir plus de 250 kilomètres grâce à de nouveaux concepts. La BSU et le constructeur Hess veulent maintenant appliquer ces connaissances aux longs bus articulés. Avec leur grand compartiment voyageurs, leurs nombreuses portes et leur soufflet à peine isolé, ces véhicules posent des exigences supplémentaires en matière d’exploitation efficace sur le plan énergétique. Pendant la saison froide, jusqu’à 50 % de l’énergie totale est utilisée pour le chauffage. La réduction de la consommation d’énergie est donc une clé essentielle de l’aptitude à l’utilisation quotidienne des grands véhicules à batterie.
Les responsables du projet ne savent pas encore quel rayon d’action est possible sans recharge. L’entreprise doit encore développer, affiner et tester les mesures d’optimisation de la consommation d’énergie. L’objectif est, d’une part, d’optimiser l’approvisionnement en énergie et, d’autre part, de réduire massivement la consommation secondaire du véhicule. Les mesures suivantes sont par exemple étudiées ou mises en œuvre :
Batteries de type nouveau à densité énergétique maximale ;
Isolation optimisée de la caisse (y.c. vitrage) ;
Isolation du soufflet ;
Récupération de la chaleur des moteurs de traction ;
Rideaux d’air pour portes ;
Système intelligent de gestion de la température.
Le bus électrique est en construction sous forme de prototype et devrait être prêt pour les premiers tests au début de l’été. Il sera mis en service sur les lignes 1 et 4 de la BSU à partir de novembre 2024. Le véhicule sera ensuite optimisé et perfectionné en cours d’exploitation.
La BSU poursuit cependant déjà un objectif à long terme : il s’agit de remplacer progressivement les 19 bus articulés en même temps que tous les autres bus à énergie fossile. L’objectif est de pouvoir convertir l’ensemble du parc de bus à l’alimentation par batterie au cours des 12 prochaines années – si possible sans augmentation du nombre de véhicules – grâce à la plus grande autonomie.
En janvier, Stany Rochat a pris ses fonctions comme responsable du programme SETP 2050. Ingénieur en génie électrique de formation, il a travaillé depuis l’obtention de son diplôme en 2007 dans un bureau privé sur des projets d’alimentation électrique dans les transports publics. Il se présente et nous explique ce qui le motive dans ce programme.
Je travaille dans le domaine des transports publics depuis plus de quinze ans. Ma formation et une expérience professionnelle passionnante ont contribué à développer en moi une certaine fascination pour tout ce qui tourne autour de la mobilité électrique. Les dizaines de systèmes d’alimentation en énergie de traction que j’ai dimensionnés m’ont aussi montré les immenses quantités d’énergie qui sont en jeu. J’ai donc vu en ce programme une occasion taillée sur mesure pour apporter ma contribution afin de rendre le système plus durable et plus efficient, sans pour autant faire de compromis sur la qualité attendue par les utilisateurs de nos transports publics.
Quelles priorités souhaites-tu mettre en avant dans le programme ? J’aimerais m’appuyer sur l’excellent travail qui a été fait par mes prédécesseurs pour aller plus loin : parce que nous avons gagné en expérience, parce que les technologies évoluent et parce qu’il n’est pas bon de stagner. Mon objectif : que les acteurs des transports publics trouvent dans le programme SETP 2050 un partenaire fiable et efficient qui se tient à leurs côtés pour avancer, dans l’innovation, vers l’avenir des transports dans notre pays. En particulier, je souhaite augmenter la visibilité du programme, évaluer le retour sur investissement de ses dix premières années et affiner les outils qui permettent son évaluation continue.
Quelles expériences as-tu acquises dans le cadre de tes activités antérieures ? Une large connaissance du monde des transports publics, des processus qui le régissent et des entités qui en font tourner les rouages. Un vaste réseau de contacts couvrant tout le pays au-delà des barrières linguistiques et une capacité à rejoindre les entreprises dans leur réalité « du terrain » pour les convaincre de faire le prochain pas. Mais je garde aussi un grand respect pour la complexité des interactions entre les parties prenantes : les politiques, les entreprises publiques et privées et les voyageurs.
Qu’est-ce que tu aimes faire quand tu n’es pas au travail ? J’aime passer du temps avec ma famille, souvent dans la nature ou aussi dans les transports publics - pour admirer le paysage qui défile ou pour m’émerveiller de tout ce qui fonctionne bien et qui ne saute pas toujours aux yeux.
