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De nouveaux trains électriques autonomes à batterie s'apprêtent à prendre le relais du diesel

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Une startup du Missouri repousse les limites des trains électriques avec une flotte d'autorails électriques à batterie fonctionnant de manière autonome.

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Les trains électriques sont monnaie courante dans les systèmes ferroviaires de banlieue, mais ils n'ont pas encore eu d'impact sur le transport de marchandises. Cela commence à changer. Louis (Missouri), Intramotev, qui vise à éliminer le diesel des locomotives grâce à une flotte de wagons autonomes alimentés par des batteries.

Un pas de plus vers les trains électriques

La plupart des trains de marchandises aux États-Unis sont déjà à mi-chemin de l'électrification. Ils sont équipés d'un système d'entraînement électrique fonctionnant avec un générateur diesel. Les locomotives diesel-électriques sont apparues pour la première fois dans les années 1920 et se sont rapidement imposées comme une technologie permettant d'économiser de la main-d'œuvre et de réduire les coûts par rapport aux trains à vapeur.

Contrairement aux multiples équipes requises pour chaque locomotive à vapeur, les trains diesel-électriques peuvent être composés d'une seule locomotive couplée à une autre, ou plus.

Les trains diesel-électriques constituent une amélioration par rapport à leurs ancêtres à vapeur, mais il est toujours possible de faire mieux. Une étude publiée en 2021 dans la revue Nature Energy décrit la situation actuelle.

"Presque toutes les locomotives américaines sont propulsées par des moteurs diesel-électriques, qui émettent 35 millions de tonnes de CO2 et produisent une pollution de l'air causant environ 1 000 décès prématurés par an et représentant approximativement 6,5 milliards de dollars américains en coûts annuels de dommages sanitaires", soulignent les auteurs de l'étude.

La solution de l'électrification

Jusqu'à ces dernières années, le coût relativement élevé et la rareté des énergies renouvelables ont mis un frein à la vision de trains électriques sans diesel. Aujourd'hui, le scénario s'est inversé.

"L'amélioration de la technologie des batteries et l'accès à une électricité renouvelable bon marché ouvrent la voie à des trains électriques à batterie", expliquent les auteurs de Nature Energy. Selon leurs conclusions, un wagon couvert standard pourrait être converti en un wagon électrique chargé de batteries pour atteindre une autonomie de 241 kilomètres en mode tout électrique.

"Si les prix des batteries sont proches de l'avenir, les trains électriques à batterie peuvent atteindre la parité avec les trains diesel-électriques", notent-ils, avec toutefois d'importantes réserves. La parité des coûts devrait également tenir compte de l'accès à l'infrastructure de recharge rapide et des prix de gros de l'électricité, et les règles du jeu devraient être égalisées pour tenir compte du coût environnemental des trains diesel-électriques.

Malgré ces mises en garde, l'électrification pourrait gagner la course aux résultats le plus tôt possible. "En tenant compte de la réduction des principaux polluants atmosphériques et des émissions de CO2, le passage à la propulsion électrique par batterie permettrait au secteur du transport ferroviaire de marchandises des États-Unis d'économiser 94 milliards de dollars sur 20 ans", concluent les auteurs.

L'autonomie engendre la parité pour les trains électriques

L'étude de Nature Energy s'est concentrée sur les solutions actuelles, et n'a donc pas mis l'accent sur les wagons autonomes. Toutefois, la technologie autonome commence à émerger à l'échelle de la démonstration. Elle pourrait potentiellement faire pencher la balance des coûts en faveur de l'électrification complète, et les acteurs du secteur ferroviaire commencent à s'y intéresser (pour en savoir plus sur les trains électriques, voir CleanTechnica ici).

Intramotev est passé sur le radar de CleanTechnica en début de semaine, avec son modèle TugVolt qui permet d'équiper les wagons électriques existants de kits de batteries. Les wagons peuvent fonctionner de manière autonome dans les cours de marchandises et autres arrêts pour les tâches de chargement du "premier kilomètre", être reliés à des trains pour les voyages sur de longues distances et être découplés pour atteindre leur destination du "dernier kilomètre".

Le facteur de découplage ajoute un nouveau niveau d'efficacité. Les wagons n'auraient plus à être rassemblés dans de grandes gares de marchandises centralisées. Ils pourraient potentiellement se rapprocher de leur destination sans dépendre des camions pour la dernière étape du voyage.

Intramotev semble tirer pleinement parti des compléments d'électrification. Les wagons TugVolt font partie d'une suite intégrée de systèmes qui comprend également la technologie de freinage par récupération ReVolt de l'entreprise, qui est devenue indispensable pour les trains électriques. Des systèmes de sécurité automatisés pour les portes, les trappes et d'autres équipements complètent l'ensemble.

Deux pas de plus vers les trains électriques

Intramotev a pris un bon départ en 2021, lorsque le fonds de capital-risque Idealab X a participé au lancement de l'entreprise pour l'aider à passer à l'étape suivante.

"L'injection de capitaux permettra d'accélérer le développement du véhicule de démonstration commercial d'Intramotev et de son logiciel propriétaire d'autonomie ferroviaire. La technologie promet de bouleverser le transport ferroviaire traditionnel ainsi que les applications dans les mines, les ports et le transport intermodal de marchandises", a déclaré Intramotev dans un communiqué de presse. L'entreprise a également fait remarquer que des centaines de milliers de wagons restent quotidiennement inactifs aux États-Unis, attendant qu'une locomotive les emmène quelque part.

"Nous envisageons un avenir dans lequel le fret pourra se déplacer lui-même sans attendre une locomotive, ce qui rendra le système plus efficace et plus respectueux de l'environnement", a déclaré Tim Luchini, Ph.D., PDG de l'entreprise.

La semaine dernière, Intramotev a reçu une nouvelle impulsion dans la bonne direction, avec une subvention de 200 000 dollars de l'Office of Future Mobility and Electrification (Bureau de la mobilité future et de l'électrification) du Michigan. Cette somme servira à envoyer une mini-flotte de trois wagons TugVolt dans une mine du Michigan dans le courant de l'année.

Le site minier s'inscrit dans les plans à court terme d'Intramotev pour le déploiement de wagons TugVolt dans des cas d'utilisation autonomes, notamment dans les ports, les installations de traitement et les opérations d'usine à usine, ainsi que dans l'exploitation minière.

L'État rouge lance des trains électriques antidiesel au niveau national

La vision des trains de marchandises électriques longue distance devra attendre un peu, même si ce ne sera peut-être qu'un tout petit peu. Dans un communiqué de presse, M. Luchini a souligné que le modèle de "route captive" n'était qu'un tremplin.

"...nous envisageons d'appliquer la mise en paquets du modèle Internet à la logistique du fret, d'abord sur de courts itinéraires captifs et en supprimant la distance réelle, puis en l'étendant rapidement à l'ensemble du réseau de 140 000 miles de voies ferrées américaines existantes, sans infrastructure supplémentaire", a-t-il expliqué. "Nous envisageons un avenir où le fret pourra se déplacer lui-même sans attendre une locomotive, ce qui rendra le système plus efficace et plus respectueux de l'environnement

Dans le même communiqué de presse, Intramotev a également indiqué qu'elle aspirait à aider d'autres acteurs du secteur ferroviaire à atteindre l'objectif "net zéro" fixé pour 2050 dans le cadre du "Climate Challenge" de la Federal Railroad Administration (administration fédérale des chemins de fer).

Le Climate Challenge est un exercice volontaire de fixation d'objectifs qui prévoit trois types de compensations carbone permettant aux parties prenantes de continuer à utiliser des combustibles fossiles : l'achat de crédits carbone, la production d'énergie renouvelable sur site et la séquestration du carbone (plantation d'arbres, par exemple).

Cela peut sembler peu ambitieux en termes de décarbonisation rapide, mais la FRA semble s'attendre à ce que les nouvelles technologies fassent passer le besoin de compensations à l'arrière-plan.

"Atteindre cet objectif [net zéro] contribuera à la réalisation des objectifs clés de la FRA, à savoir construire un système de transport sûr, efficace et moderne qui élargira les opportunités économiques, créera des communautés plus propres et contribuera à éviter les pires effets du changement climatique", déclare la FRA. "Simultanément, le défi encouragera le leadership mondial du pays en matière d'innovation et de protection du climat

Intéressant ! CleanTechnica a pris note de près de deux douzaines d'États américains dans lesquels les fonctionnaires ont travaillé en faveur des acteurs de l'énergie fossile en s'élevant contre les investissements ESG (environnementaux, sociaux et de gouvernance). Pendant ce temps, des entreprises s'installent dans leur propre État pour produire de nouvelles technologies propres qui décarboniseront l'ensemble de l'économie américaine, notamment le stockage de l'énergie en vrac et l'hydrogène vert (voir plus d'informations ici).

Il semble que le Missouri puisse rejoindre la liste. Le 3 avril, le procureur général de l'État, Andrew Baily, a annoncé qu'il se joignait à 20 autres procureurs généraux pour mettre en garde un groupe de 50 gestionnaires d'actifs contre les "investissements environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) réalisés avec l'argent durement gagné des Américains"

"Mon bureau avertit ces entreprises que nous ferons tout ce qui est en notre pouvoir pour empêcher que les investissements des habitants du Missouri ne soient corrompus en faveur d'un programme social radical", a déclaré M. Baily.

Il semble que M. Baily n'ait pas reçu le mémo concernant les trains électriques radicalement sociaux qui détruisent les diesels et qui sont développés par une startup basée à Saint-Louis, dans son propre jardin. Néanmoins, si tout se passe comme prévu, l'État d'origine de M. Baily sera la pièce maîtresse d'un réseau d'électrification ferroviaire s'étendant d'un océan à l'autre.