Le train du futur sera alimenté par batterie

Les États-Unis possèdent le plus grand réseau ferroviaire au monde. À partir du début des années 1800, la pose de voies ferrées est devenue un symbole de l’expansion économique et territoriale de l’Amérique. Aujourd’hui, près de 2 milliards de tonnes de marchandises voyagent chaque année dans les trains américains et des millions d’Américains utilisent Amtrak pour se déplacer dans le pays.

Toute cette activité ferroviaire est un contributeur massif mais sous-estimé aux émissions de gaz à effet de serre. Si nous voulons empêcher les effets les plus dévastateurs du changement climatique de se produire, il sera important pour les États-Unis d’électrifier leurs habitudes de déplacement, non seulement avec les automobiles, mais aussi avec tous les autres principaux modes de transport. Les trains de banlieue et longue distance roulent généralement avec du carburant diesel nocif, contribuant à environ deux fois plus d’émissions de carbone que les trains électriques.

Nous utilisons des trains électriques pour nous déplacer dans les villes (le métro de New York et le système BART de San Francisco en sont peut-être les exemples les plus célèbres), mais ils nécessitent une ligne aérienne (une caténaire) ou un troisième rail qui alimente en électricité en permanence. Chris Rahn, professeur de génie mécanique à Penn State, a déclaré au Daily Beast que mettre des lignes aériennes près des voies ferrées qui facilitent les déplacements sur de longues distances à travers l’Amérique serait tout simplement trop coûteux.

Nous avons donc besoin d’une autre solution pour électrifier le reste des trains américains. Et cette solution semble être de grosses batteries – généralement le même type de batteries lithium-ion éprouvées que nous voyons dans les véhicules électriques, mais beaucoup plus gros. On les appelle des trains électriques à batterie, et ils deviennent de plus en plus populaires. En février, l’Union Pacific Railroad a acheté 20 de ces locomotives pour ses gares de triage à Wabtec et Progress Rail, qui avaient lancé les nouveaux trains l’année dernière. La BNSF Railway Company teste également ce type de trains sur un itinéraire entre Barstow et Stockton, en Californie.

“Je pense que ça arrive, et ça va commencer à attirer plus d’attention”, a déclaré Rahn. “Vous commencerez à voir plus de ces trains sur les rails.”

Un train électrique à batterie fonctionne très bien dans une gare de triage, a déclaré Rahn, mais il ne pense pas que nous soyons tout à fait au point où ils pourraient être utilisés pour parcourir de longues distances. Si vous devez transporter des marchandises à des centaines de kilomètres, dit-il, vous voudrez probablement quelque chose qui a un moteur diesel et une batterie. Bref, un hybride.

« Le rail de fret, bien sûr, nécessite beaucoup d’énergie. Je ne vois pas de solution purement électrique à batterie pour le fret long-courrier pendant un certain temps », a déclaré Rahn.

Il faut du temps pour charger ces batteries – des heures que vous ne voulez probablement pas perdre – et elles ne peuvent durer qu’une seule charge.

Si elles sont déployées à grande échelle, les locomotives électriques à batterie peuvent être économiques.

Amol Phadke, Laboratoire national Lawrence Berkeley

Cela ne semble pas idéal lorsque vous essayez d’acheminer les produits là où ils doivent aller le plus rapidement possible. Les hybrides peuvent être la technologie palliative qui aide à accélérer la transition des trains entièrement diesel aux trains entièrement électriques.

Mais certains sont plus optimistes que d’autres. Amol Phadke, scientifique au Lawrence Berkeley National Lab, pense que nous sommes prêts à avoir des trains entièrement électriques parcourant de longues distances. Il a fait des recherches pour savoir si les trains électriques à batterie sont économiquement réalisables, et il a déclaré au Daily Beast qu’il s’agirait simplement de mettre en place le bon système.

« Les trains de marchandises parcourent en moyenne 150 miles par jour. Un seul wagon électrique à batterie peut parcourir 150 miles avec le train », a déclaré Phadke. “Si vous voulez une autonomie plus longue, vous pouvez ajouter des wagons à batterie supplémentaires parce que c’est tellement modulaire ou lorsque vous vous arrêtez, vous pouvez recharger les wagons ou vous pouvez avoir des wagons supplémentaires que vous pouvez échanger dans et hors.”

La charge de la batterie est de plus en plus rapide, mais même si vous n’avez pas le temps de charger la batterie, Phadke pense que le simple fait d’apporter des batteries supplémentaires ou de les échanger dans les stations pourrait faire en sorte que les choses fonctionnent très bien.

« Nous avons examiné s’il était économique d’ajouter simplement des wagons à batterie… pour éliminer la consommation de carburant diesel. Ce que nous avons découvert, c’est que, si elles sont déployées à grande échelle, les locomotives électriques à batterie peuvent être économiques », a déclaré Phadke. “En plus d’être économiques, ils offrent d’énormes avantages environnementaux.”

Il existe également des arguments de santé publique valables pour passer aux locomotives alimentées par batterie : Phadke a noté qu’en plus de contribuer à l’accumulation de gaz à effet de serre, les émanations des trains diesel peuvent entraîner environ 1 000 décès prématurés par an aux États-Unis.

Si vous ne souhaitez pas ajouter de voitures supplémentaires ou changer de voitures à la gare, Rahn a souligné qu’il pourrait y avoir d’autres moyens de maintenir la charge de ces trains. Il a dit que bien que nous ne puissions pas mettre des lignes aériennes partout, nous pourrions les placer aux bons endroits pour aider à garder les trains chargés.

Par exemple, il pourrait y avoir un mile où le train est attaché à une ligne aérienne ici et là alors qu’il se déplace dans certaines zones, et cela pourrait aider à recharger la batterie et à faire avancer les choses. Vous pouvez même imaginer placer des éoliennes ou des panneaux solaires près des voies afin que la compagnie ferroviaire puisse produire sa propre énergie pour recharger les trains avec de l’énergie propre, a déclaré Rahn.

Bien que les voitures et les camions restent les principaux contributeurs aux émissions de carbone dans le secteur des transports, il y a de moins en moins de raisons d’exclure les trains de la révolution des batteries, d’autant plus que les prix des batteries ont fortement chuté ces dernières années, en baisse de 88 % entre 2010 et 2020. Il semble que beaucoup plus de trains pourraient fonctionner sur batteries dans un avenir pas trop lointain.

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