Pour de nombreuses villes du monde, l’électrification des bus est une priorité essentielle pour lutter contre la pollution atmosphérique. Fin 2017, la ville chinoise de Shenzhen (plus de 12 millions d’habitants) annonçait déjà l’électrification complète de ses 16.359 bus : la plus importante flotte de bus au monde 100 % électrique.
Et en Europe où en est-on ?
L’Europe n’est pas étrangère à cette tendance 100% électrique.
En 2019, la “directive sur les véhicules propres*” de l’UE a fixé des objectifs contraignants en matière d’achat de véhicules à émissions nulles ou faibles par les autorités et les opérateurs de transport public. Ces nouvelles règles s’appliqueront aux services de transport routier public, les services spécialisés de transport routier de passagers, les services d’enlèvement des déchets et les services de distribution de courrier et de colis.
* Directive relative à la promotion de véhicules de transport routier propres et économes en énergie
Tout récemment, l’opérateur Transport for London a annoncé que trois des lignes de bus de la ville fonctionnent désormais entièrement à l’électricité. Et d’ici à 2037, tous les bus de Londres (environ 8 000) seront à zéro émission, aux dires de la City Hall.
En Allemagne, les opérateurs de transport public utilisent 22 000 bus à moteur diesel. Ils représentent jusqu’à 20 % des émissions des véhicules dans les villes. L’objectif est de les remplacer progressivement par des véhicules respectueux de l’environnement. D’ici 2025, près d’un quart des bus de transport public nouvellement acquis devront être des véhicules à émissions nulles ou faibles. Et d’ici 2026, le quota sera même de 65 %. Courant 2019, La Berliner Verkehrsbetriebe « compagnie des transports berlinois » a quant à elle fixé comme objectif la mise à zéro des émissions de gaz à effet de serre de ses 1500 autobus à l’horizon 2030
Janvier 2020, à Marseille, la Régie des transports métropolitains (RTM), Gestionnaire du réseau prévoit d’atteindre son objectif de flotte zéro-émission en 2035, en renouvelant 50 véhicules en moyenne chaque année jusqu’à la conversion à l’électrique de la totalité de sa flotte de 630 bus urbains.
La RATP quant à elle se prépare depuis 2014 à disposer à terme d’un parc 100% propre en île-de-France d’ici 2025 (parc composé de 4700 bus), un projet en cohérence avec ses objectifs de réduction de 20% des émissions de gaz à effets de serre.
Opérateurs de transport, gestionnaires de flotte et autorités organisatrices de la mobilité deviennent chefs de file de la transition énergétique
Les bus électriques jouent un rôle important dans la mise en œuvre de la directive sur les véhicules propres. Déjà en 2015, La Loi sur la transition énergétique pour la croissante verte avait fixé des obligations en termes d’acquisition de bus et de cars à faible émission auxquelles doivent répondre les opérateurs de transport et les autorités organisatrices de mobilité, dès lors qu’ils gèrent une flotte de plus de 10 bus ou autocars. Cette loi influence fortement la mutation des réseaux de transport collectif routier vers des flottes de véhicules propres. Les réseaux de bus deviennent ainsi les chefs de file de la transition énergétique vers une mobilité propre.
En quoi la transition vers les bus électriques bouleverse-t-elle l’exploitation des réseaux de transport ?
Les opérateurs de transport et les autorités organisatrices qui doivent remplacer intégralement leur parc d’autobus et d’autocars par des véhicules à faibles émissions à partir de 2025 sont aujourd’hui confrontés à de nombreuses questions :
Quel système adopter – batterie, hybride ou trolley ? Quels sont les véhicules électriques les mieux adaptés en termes d’autonomie, de capacité et de temps de charge ? Combien de bus sont nécessaires pour assurer un service constant ? À quoi ressemble une infrastructure de recharge efficace ? Et quel est l’impact des stations de recharge sur le réseau de lignes ?
L’autonomie restreinte des batteries est certainement l’un des plus grands défis à relever
Qui dit autobus électrique dit batteries pour stocker l’énergie. Deux critères importants s’imposent alors : les modalités de rechargement et la capacité de stockage embarquée.
De quoi dépend l’autonomie énergétique du bus électrique ?
De nombreux facteurs doivent être pris en compte pour que le bus électrique assure l’ensemble de son service journalier. Les véhicules électriques ne consomment pas seulement de l’énergie lorsqu’ils roulent. Leur autonomie dépend de la charge des véhicules, des conditions de circulation (une moyenne vitesse favorisant l’autonomie) et de la température extérieure, puisque chauffage et climatisation peuvent accroître la consommation d’électricité de 25 %.
En outre, les temps de pause ou d’interruptions du circuit ne suffisent généralement pas pour se réapprovisionner en énergie même lorsque l’infrastructure de recharge est disponible là où le bus s’arrête.
“L’autonomie plus courte des batteries par rapport aux moteurs diesel est certainement l’un des plus grands défis. La capacité des batteries électriques est souvent insuffisante pour une journée complète de service”, déclare Sebastian Sielemann, un expert du PTV dans ce domaine. “C’est pourquoi, une stratégie de recharge intelligente et bien planifiée est essentielle”.
Quelles technologies de recharge électrique intelligente adopter ?
Aujourd’hui, il existe au moins 2 types d’autobus 100 % électriques sur le marché :
- les autobus avec une batterie conséquente à recharge lente (de nuit au dépôt), et
- les autobus avec une batterie plus modeste qui se rechargent plus rapidement à des stations tout au long ou à la fin de leur trajet.
Il existe différentes approches pour mettre en place la stratégie de recharge appropriée.
La charge lente dite ‘traditionnelle’ (hors exploitation)
À Paris, par exemple, les responsables ont opté pour la “charge de nuit“. Afin de préserver le paysage urbain historique, ils n’ont pas voulu recourir aux lignes aériennes, et câbles aériens jugés inesthétiques. Le chargement des bus électriques ne s’opère que pendant la nuit grâce à une borne installée au dépôt. Simple et économique, cette solution est adaptée aux bus à grande autonomie équipés de batteries de grande capacité et donc de grande autonomie.
La charge en ligne (en continu)
L’autorité zurichoise des transports publics a en revanche opté pour la “charge en ligne“. Les bus électriques ne sont pas uniquement chargés au dépôt, mais aussi pendant le trajet via les lignes aériennes (par caténaires). Ainsi, seule une batterie de taille plus petite est suffisante.
La charge rapide (en cours d’exploitation)
L’aéroport Schiphol d’Amsterdam a choisi la stratégie de la “charge rapide“. Ses 100 bus électriques sont “rechargés” aux arrêts du terminal dans des stations de recharge rapide avec 450 kW en 12 minutes. Ils parcourent ainsi 500 kilomètres par jour, sept jours sur sept.
Une autre solution consiste à recharger l’autobus à chaque arrêt : on parle alors de « biberonnage ». Cette technique consiste à recharger le véhicule par petites doses rapides à chaque arrêt au moment d’embarquer des voyageurs. Pour ces recharges ultra-rapides, on parlera d’autonomie illimitée. Comment ? Par bras télescopique fixé sur le toit, pantographe inversé ou système de recharge à induction (système de recharge enfoui sous terre permettant la transmission d’énergie).
« Il n’y a pas de solution valable mais plutôt des cas particuliers. La stratégie de recharge des bus électriques dépend des conditions locales respectives et doit être considérée individuellement”, déclare Sebastian Sielemann. »
« Pour les opérateurs de transport public, le passage aux véhicules électriques est un investissement majeur pour l’avenir. Il doit être bien planifié. En utilisant les scénarios de simulation du logiciel PTV, les différentes hypothèses peuvent être modélisées, testées et analysées avec précision dès la phase de planification ».
En attendant les avancées technologiques dans le domaine de l’autonomie électrique, les logiciels de simulation développés par PTV Group peuvent répondre aujourd’hui aux problématiques des opérateurs de transport et autorités organisatrices de mobilité pour les accompagner dans leur prise de décision stratégique.