Autobus sans émission : une solution holistique faisant appel aux technologies électriques à batterie et à pile à combustible
Généralement, l’étude des technologies sans émission a mené au choix de l’une des deux technologies suivantes :
Les autobus électriques à batterie (AEB) sont propulsés par des moteurs électriques (avec ou sans interface de transmission) et fonctionnent avec l’énergie de systèmes de batterie embarqués.Ils utilisent généralement la technique du freinage par récupération : ce système permet de récupérer l’énergie du véhicule et de le recharger pendant le fonctionnement, la majeure partie de la recharge ayant lieu soit pendant la nuit dans une installation d’entretien et de stockage, soit en cours de route pour recharger le véhicule tout au long de la journée.On considère qu’il s’agit véritablement d’une solution sans émission.
Tout comme les AEB, les autobus électriques à pile à combustible (AEPC) sont équipés de moteurs électriques, d’un système de batterie et d’une fonction de freinage par récupération.La différence est qu’un AEPC est également équipé d’un réservoir d’hydrogène, qui alimente un système à pile à combustible pour la production d’électricité et recharger les batteries embarquées.Les AEPC ne nécessitent généralement aucune recharge pendant la journée et ils ne sont ravitaillés qu’à la fin du service, comme les parcs de véhicules diesel actuels.
AEB ou AEPC?
Les AEB et les AEPC sont une solution sans émission et présentent des avantages comme des inconvénients uniques.Ces options seront complexes à mettre à œuvre pour les exploitants de service d’autobus, et toute solution nécessiterait vraisemblablement une approche nuancée et adaptée aux circonstances locales.
Un simple tableau de comparaison des principales caractéristiques permettra de mettre en évidence les défis.
| AEB | AEPC | |
|---|---|---|
| Coût du véhicule | De 1,5 à 1,8 million de dollars par autobus | De 1,8 à 2,5 millions de dollars par autobus |
| Autonomie du véhicule | Dans certains cas, on annonce une autonomie de 300 km. Toutefois, elle est fortement limitée par l’autonomie utile de la batterie, le comportement du conducteur et l’environnement.En réalité, la fourchette pourrait être beaucoup plus basse, à environ 40 % des chiffres annoncés par les fabricants. | L’autonomie de la plupart des AEPC est moins variable que celle des AEB, avec des plages allant de 80 % à 90 % de celle d’un autobus diesel. |
| Conséquences pour les itinéraires | Du fait d’une autonomie moindre et d’exigences de recharge plus contraignantes, la recharge en cours de route ou la définition en masse de nouveaux itinéraires plus courts sont nécessaires pour tenir compte du rendement des autobus. | Comme dans le cas des itinéraires actuels pour les véhicules diesel. |
| Exigences relatives au parc de véhicules | En raison des préoccupations liées à l’autonomie, la plupart des exploitants constatent qu’une augmentation de la taille du parc de 10 % à 25 % serait nécessaire. | Les besoins sont identiques ou similaires à ceux des parcs de véhicules diesel actuels. |
| Temps de ravitaillement ou de recharge | La recharge rapide de complément peut se faire en cours de route pour prolonger l’autonomie totale sur une journée, mais la recharge en fin de journée prend généralement quatre heures environ. | Le ravitaillement en hydrogène prend généralement moins de 20 minutes par autobus. |
| Système de recharge ou de ravitaillement |
On peut envisager un grand nombre d’options particulières aux sites : • Recharge rapide/recharge lente* Des changements importants sont nécessaires pour l’alimentation du réseau et la distribution électrique sur le site. |
Le ravitaillement est semblable à la procédure en vigueur pour les véhicules diesel, et les technologies de stockage de l’hydrogène se sont améliorées, ce qui limite la nécessité des systèmes de stockage spécialisés à basse température. |
| Besoins en infrastructure | Des modifications d’envergure des installations de distribution électrique et d’entretien seront probablement nécessaires pour accueillir les systèmes de gestion des batteries et de recharge. | Des modifications de l’infrastructure seront nécessaires pour l’utilisation d’un système de carburant plus léger que l’air, semblable aux installations utilisant le gaz naturel comprimé. |
| Fiabilité du service | En cas de panne d’électricité, le service sera probablement gravement affecté.Il est nécessaire d’envisager une solution faisant appel à un microréseau ou à des systèmes de génératrices de secours. | Ce modèle est semblable à celui des technologies diesel actuelles.Il est possible d’amener plus d’hydrogène, au besoin. |
| Source de carburant | Pour une solution véritablement sans émission, il est nécessaire de tenir compte de l’ensemble de la chaîne énergétique, notamment en ce qui concerne la nature de la source d’électricité (nucléaire, GNC, charbon, énergie éolienne ou hydroélectrique) dans le calcul des émissions totales. | L’hydrogène est classé en catégories auxquelles sont attribuées des couleurs : elles correspondent aux effets environnementaux de la production. L’accès à des quantités économiques d’une source d’hydrogène vert constitue le plus grand défi lié à ce modèle. |
Le tableau vise à démontrer que l’hydrogène est une option viable dans la plupart des cas, SI le combustible de base peut être obtenu en quantité suffisante et à un coût raisonnable.Il convient également de noter que les particularités de l’environnement local telles que la topographie, les risques d’incendie, la conception des itinéraires et l’emplacement des installations d’entretien doivent également être prises en compte.
La décision de la transition ainsi que la définition de l’orientation sont de nature stratégique comme politique. Ces sujets font actuellement l’objet de débats.L’électrification des parcs de véhicules personnels et municipaux bénéficie d’un soutien conséquent. Toutefois, les essais technologiques des AEB mettant en évidence les limites de ces technologies en ce qui concerne les longs trajets, le rendement par temps froid, les longs délais de recharge et les préoccupations relatives à la durée de vie des batteries jettent un doute sur l’adéquation d’un modèle solution unique pour répondre à tous les besoins en matière de service.
Une solution holistique?
Il n’est pas possible de créer une infrastructure stable du jour au lendemain : cela demande du temps, de l’engagement et de l’innovation.Dans cette industrie, où les changements sont rapides, la densité des technologies de batteries est en hausse, tant du point de vue de la taille que de l’autonomie, et la production d’hydrogène augmente en même temps que la demande.
Les prochaines étapes comprennent le soutien gouvernemental à l’égard de la technologie et la vision d’une perspective à long terme, ainsi que la mise en place de « centres de distribution » d’hydrogène pour permettre un ravitaillement efficace, le soutien local des organismes de transport pour l’examen d’un modèle faisant appel à l’hydrogène comme option viable et la contribution des fournisseurs de véhicules pour poursuivre la mise au point de la technologie.
L’approche optimale est fondée sur l’équilibre.Une analyse précise et à l’échelle locale des besoins des clients est nécessaire avant de déterminer quelle technologie est appropriée, ainsi que la marche à suivre pour la déployer. Il est possible que les AEB puissent être utilisés pour des trajets courts ou un service partiel de jour (autobus scolaires, par exemple), tandis que la technologie des AEPC convient au service sur toute la journée, aux itinéraires longs et aux services interurbains.
Hatch possède des capacités d’ingénierie de classe mondiale dans l’ensemble du secteur des infrastructures et des véhicules faisant appel à l’hydrogène et à des systèmes électriques.Des projets pilotes à la mise en œuvre à l’échelle du réseau, nous participons activement au développement de l’économie de l’hydrogène et investissons dans l’avenir d’une planète plus verte et plus propre.Communiquez avec nous pour savoir comment Hatch continue d’élargir son portefeuille de projets et comment nous pouvons collaborer pour atteindre vos objectifs de durabilité.
À propos de l’auteur
Russell Davies
Directeur régional, Véhicules de transport en commun et exploitation
Russell est un ingénieur professionnel qui compte plus de 35 ans d’expérience dans des organisations municipales, médicales, de transports, de services-conseils et de défense de calibre mondial.Il a dirigé des équipes multidisciplinaires de développement technique pour la spécification, la sélection et l’approvisionnement d’un nouveau véhicule léger sur rail (VLR) et d’autobus à carburant de remplacement pour Calgary Transit, et a négocié de multiples contrats totalisant plus de 750 millions de dollars pour le développement et l’approvisionnement de VLR et d’autobus.
Russell a présenté un exposé au Comité permanent des transports, de l’infrastructure et des collectivités au sujet du paragraphe 108(2) du Règlement sur les technologies de transport novatrices.Il a donné de nombreuses présentations sur l’adoption du gaz naturel comprimé comme carburant viable pour Calgary Transit et a présenté le processus décisionnel relatif au GNC de Calgary Transit à des associations commerciales, à des organismes d’exploitation et à des organismes gouvernementaux.
Daniel Lang, Ph.D.
Directeur, Autobus et Transport durable
Daniel Lang possède 15 années d’expérience relative aux véhicules, à l’infrastructure de voie, à l’ingénierie des systèmes et aux aspects liés à la sécurité des systèmes dans les secteurs du transport en commun, du transport ferroviaire et des autobus. Il dirige actuellement le groupe Autobus et Transport durable de Hatch, qui aide les clients à effectuer l’entretien technique de leurs autobus et de leurs véhicules de transport adapté.
Jason Huck
Directeur, Transport en commun (Alberta)
Jason Huck est le Directeur commercial, Transport en commun de Hatch en Alberta.Professionnel de la gestion de projets et expert en systèmes de transport en commun et ferroviaire, il a planifié et exécuté d’importants projets d’infrastructures de transport en commun partout en Amérique du Nord.Au cours de ses 30 années d’expérience, il a travaillé dans les domaines de la gestion de projets et de programmes, des services-conseils, de l’ingénierie, de la conception et de la rédaction de contrats commerciaux, en plus d’avoir passé plusieurs années en construction et en entretien opérationnel pour un chemin de fer de classe 1.Jason a travaillé sur toutes les étapes du cycle de vie des projets et des programmes, y compris le lancement, la mise en œuvre et la fermeture, et a utilisé diverses méthodes d’exécution de projets comme les partenariats public-privé (PPP), la conception-construction, la conception-construction progressive et la conception-soumission-construction (traditionnelle).Il se passionne pour la formation d’équipes très motivées et efficaces, ce qui lui permet de produire des solutions techniques et des livrables de grande qualité pour divers projets.