Décarboniser le transport ferroviaire : Créer des solutions novatrices complémentaires

Le transport ferroviaire est le mode de transport le plus efficace dans la lutte contre le réchauffement climatique. En raison de la faible résistance au roulement entre les roues en acier et les rails, le transport ferroviaire est intrinsèquement l’un des modes de transport public les plus durables pour les personnes et les marchandises. Cela dit, certaines activités ferroviaires offrent encore un potentiel de décarbonisation pour soutenir les efforts mondiaux visant à ralentir les changements climatiques. L’industrie ferroviaire a reconnu ce potentiel et déploie maintenant de grands efforts pour améliorer sa durabilité.

Trois options technologiques importantes ont émergé pour aider à atteindre les objectifs de durabilité : la distribution par contact, les batteries et les systèmes à hydrogène. Chacune présente des avantages et des inconvénients potentiels qui doivent être soigneusement évalués avant leur application dans le monde ferroviaire. Hatch travaille à l’avant-garde de ces déploiements technologiques et collabore avec ses clients pour sélectionner la bonne technologie pour leurs activités.  

Distribution électrique par contact 

La méthode la plus efficace et la plus établie pour assurer un transport ferroviaire durable consiste à utiliser la distribution d’électricité par contact, comme les systèmes à ligne de contact aérienne ou les rails conducteurs. Les principaux inconvénients de cette technologie sont le coût de construction élevé et les importantes activités politiques requises en raison des défis liés à la réglementation et aux parties prenantes. Par conséquent, la majorité du réseau ferroviaire nord-américain n’est pas électrifié et dépend plutôt d’une énergie fossile pour soutenir ses activités. À l’heure actuelle, les activités qui entraînent beaucoup de transport ferroviaire, comme les lignes de métro, sont les plus susceptibles d’être électrifiées, car les avantages se concrétisent plus rapidement que sur les réseaux de transport de marchandises moins fréquentés.

Stockage d’énergie par batterie 

En raison des difficultés liées à la mise en œuvre de systèmes d’alimentation par contact, les exploitants commencent à chercher des moyens de stocker de l’énergie propre à bord des véhicules ferroviaires. La principale technologie étudiée est l’utilisation de batteries. Hatch contribue au déploiement de cette technologie depuis des décennies en soutenant des projets comme des tramways aux États-Unis qui utilisent des batteries chargées par des systèmes de contact traditionnels et qui fonctionnent sur l’énergie des batteries sur de courtes distances où le contact est coupé. Les principaux inconvénients des batteries sont leur faible densité d’énergie, leurs exigences en matière d’infrastructures de recharge (longs délais de recharge [https://www.hatch.com/About-Us/Publications/Blogs/2023/04/Investing-in-our-planet-How-safe-and-sustainable-transportation-is-driving-a-greener-future]), et leur poids important. Ces facteurs limitent l’autonomie que peuvent offrir les véhicules ferroviaires à batterie. On les utilise donc principalement pour le transport de courte distance et à faible densité de circulation. 

Hydrogène 

Les trains à l’hydrogène offrent une autonomie accrue par rapport aux systèmes à batterie et peuvent être alimentés beaucoup plus rapidement qu’un système de stockage à batteries. Les principaux inconvénients de l’hydrogène sont liés à une efficacité énergétique réduite, à la durabilité de la production d’hydrogène, à l’approvisionnement en combustible et aux exigences en matière d’infrastructures. Il y a des pertes d’efficacité qui surviennent lorsque les véhicules à hydrogène convertissent l’énergie chimique contenue dans l’hydrogène gazeux en énergie électrique. De plus, environ un quart de l’électricité est automatiquement perdue pendant le processus d’électrolyse. Et l’hydrogène ne se trouve [généralement pas tel quel dans la nature] (https://www.hatch.com/About-Us/Publications/Blogs/2023/11/The-hydrogen-conundrum-Unraveling-the-pros-and-cons-of-blue-and-cons-of-blue-and-green-hydrogen-production), ce qui complique la distribution de la substance produite au consommateur. L’hydrogène doit être extrait de composés comme l’eau ou le méthane, ce qui nécessite une énergie immense, et le procédé de production peut entraîner des émissions.  Pour ces raisons, il est préférable d’utiliser l’hydrogène sur les routes à longue portée pour exploiter ses avantages, et dans les exploitations qui ont une densité de circulation plus faible pour limiter l’effet d’une efficacité réduite. 

Outil de modélisation énergétique pour le transport intelligent et la durabilité  

Pour aider ses clients à évaluer les avantages et les inconvénients de chacune de ces technologies, Hatch a mis au point un outil de simulation de pointe, Energy Modeling for Intelligent Transportation and Sustainability (EMITS). Le système EMITS a été utilisé pour modéliser tous les types d’exploitations ferroviaires, y compris le transport de marchandises et de passagers. Hatch utilise EMITS pour effectuer des analyses comparatives entre ces trois technologies et déterminer la solution optimale pour chacun de ses clients. Il est essentiel d’évaluer les répercussions de chaque technologie sur les finances, l’exploitation, la main-d’œuvre et l’infrastructure.  De nombreux scénarios technologiques de rechange doivent être évalués, parce qu’une solution technologique peut être très avantageuse pour une partie d’une organisation, comme les activités, mais présenter des exigences complexes en matière d’infrastructure. Par exemple, il est essentiel de comparer les compromis sur les plans culturel, économique, environnemental et social. 

EMITS : Simulation transformative du transport
EMITS évalue les véhicules fonctionnant au diesel, à l’essence, au gaz naturel, à l’électricité, à batterie, aux mélanges de carburants ou à l’hydrogène. Il tient compte de variables comme le poids du véhicule, l’âge de la batterie, la météo, l’inclinaison de la route et plus encore. Les clients obtiennent une vision globale de la transition vers une technologie à zéro émission ou à faibles émissions, ce qui permet la prise de décisions stratégiques. 

EMITS produit des études de faisabilité, des rapports de planification et des simulations personnalisées. Il développe des profils de vitesse précis, modélise des véhicules selon les principes de la physique et procure des simulations automatisées au moyen d’algorithmes de contrôle intelligents.  

En misant sur une approche collaborative et sans conflit, EMITS est un partenaire révolutionnaire pour nous aider à recommander des technologies et solutions adaptées aux besoins uniques de la clientèle. 

Quelle est la prochaine étape? 

À la fin de l’année dernière, Hatch s’est rendue au Québec pour faire un tour à bord du premier véhicule de transport ferroviaire de passagers alimenté à l’hydrogène en Amérique du Nord. Ce train à l’hydrogène fonctionnait sur une voie ferrée allemande depuis 2019 et a été importé au Québec pour faire une démonstration. Des exploitants ferroviaires en Californie prévoient également recevoir des trains à l’hydrogène sous peu.

Les dangers des changements climatiques ne cessent de croître, mais il est encourageant de voir que l’industrie ferroviaire continue d’explorer des options de décarbonisation. Nous prévoyons que la prévalence des systèmes alimentés par contact ainsi que les systèmes à batterie et à l’hydrogène augmentera et que la technologie continuera de s’améliorer. 

Hatch est prête à soutenir l’industrie en mettant à profit ses décennies d’expérience et ses outils de pointe pour donner à chaque exploitant l’assurance que la technologie choisie convient le mieux à ses activités.