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Jun 26, 2023

Lever les barrières au ravitaillement

Alors que le monde se remet sur les rails, de nombreuses personnes en Allemagne et dans d'autres pays prennent

Alors que le monde se remet sur les rails, de nombreuses personnes en Allemagne et dans d'autres pays prennent le train, en particulier pour se rendre au travail et dans les zones métropolitaines. L'un des avantages est une mobilité économe en ressources et respectueuse de l'environnement. Les systèmes de propulsion ont un rôle important à jouer à cet égard.

En matière de mobilité future, Jens Sprotte s'engage pleinement à protéger le climat et à préserver les ressources. Homme pétillant d'énergie, Sprotte est le cadre supérieur responsable du train de transport local Coradia iLint à hydrogène dans la filiale allemande du constructeur ferroviaire français Alstom. Si les autorités laissaient faire le vice-président du marketing et de la stratégie, les trains à hydrogène respectueux de l'environnement pourraient jouer un rôle important encore plus tôt. Cela serait particulièrement utile dans les transports publics régionaux, qui se caractérisent par des distances relativement courtes et des arrêts fréquents, et où de nombreuses lignes ne peuvent actuellement être exploitées qu'avec des locomotives diesel en raison du manque de lignes électriques aériennes. Le groupe Alstom montre déjà comment une voie différente est possible dans le Land de Basse-Saxe, dans le nord de l'Allemagne, où le Coradia iLint effectue un service régulier dans la région côtière de la mer du Nord autour de Cuxhaven. Le Coradia iLint sera également testé au Canada à l'été 2023. Il transportera des passagers sur le réseau du Réseau Charlevoix le long du fleuve Saint-Laurent. L'hydrogène vert sera fourni par une usine Harnois Énergies à Québec. Alstom a l'intention d'utiliser les résultats du projet pour mieux évaluer le développement de la technologie de l'hydrogène sur le marché nord-américain.

Alstom a été le premier fabricant à établir le nouveau système avec des piles à combustible du Canada en fonctionnement régulier. Ces cellules génèrent de l'énergie électrique à partir d'hydrogène et d'oxygène, et le courant nécessaire à la propulsion du train est stocké dans ce que l'on appelle des batteries de traction. L'énergie générée lors du freinage s'écoule également directement dans les batteries pour y être stockée. Cela réduit la consommation d'hydrogène et augmente l'autonomie.

Pour que les trains à hydrogène circulent sur de nombreux autres itinéraires, Sprotte a besoin de beaucoup plus d'attention. Il s'y implique avec un zeste sportif, et a même organisé un record du monde. Il a réservé un créneau spécial pour son Coradia iLint sur le réseau ferroviaire très fréquenté de la Deutsche Bahn, a invité des équipes de télévision et des rédacteurs de journaux dans les gares de chaque État allemand le long de la route et les a envoyés dans le train à hydrogène de l'extrême nord au sud. frontière.

Sprotte s'attendait à l'origine à ce que son train parcoure au moins 1 000 kilomètres avec un seul réservoir de carburant. L'estimation était volontairement prudente et il en restait finalement assez pour aller beaucoup plus loin. Le voyage s'est terminé juste avant que les deux réservoirs à bord ne soient complètement vides, après 1 175 kilomètres et une consommation de 250 kilogrammes d'hydrogène. Cela équivaut à 21,3 kilogrammes d'hydrogène par 100 kilomètres de voie.

"Notre iLint est si économique qu'il n'a besoin d'être ravitaillé que tous les deux jours dans le cadre d'un fonctionnement régional typique", se vante Sprotte. Mais il y a encore un hic incroyablement frustrant. Après le voyage record du monde, le Coradia iLint n'a pas pu rentrer chez lui par ses propres moyens. Le brillant nouveau venu devait être attelé à une autre locomotive. Mais pourquoi? "Parce qu'il n'y a pratiquement pas de stations de ravitaillement en hydrogène adaptées aux trains sur la ligne", explique Sprotte. Cela doit changer, et il devient maintenant clair que des fabricants comme Alstom interviendront eux-mêmes. "Il ne nous suffit plus de mettre un train sur les rails pour nos clients. Lorsque nous les faisons rouler à l'hydrogène, nous devons également leur fournir l'infrastructure et l'exploiter. Et cela commence par les stations-service à hydrogène."

Le problème d'infrastructure n'est en aucun cas propre à Alstom. Lorsqu'ils utilisent l'hydrogène, les gens pensent trop souvent en termes de leur propre industrie plutôt qu'en termes de systèmes mondiaux. La logistique, les stations-service et l'utilisation efficace à travers les réseaux en sont encore à leurs balbutiements et ce depuis des années. Certes, différents utilisateurs ont des applications différentes. "Mais l'hydrogène est toujours le même. Et il doit être disponible pour tous ceux qui le souhaitent, directement là où on en a besoin. C'est essentiel pour tirer parti des synergies et réaliser des économies d'échelle", déclare Christian Dittmer-Peters. En tant qu'associé du cabinet de conseil en management Porsche Consulting, il accompagne Alstom dans sa campagne ferroviaire respectueuse de l'environnement. Il s'est engagé à construire un "écosystème hydrogène multi-utilisateurs".

Sur les voies de l'usine d'Alstom Transport Deutschland GmbH à Salzgitter, dans le nord de l'Allemagne, les nouveaux trains à hydrogène sortent des longs halls de production. Depuis fin août 2022, ces trains remplacent progressivement les véhicules à moteur diesel de l'autorité nationale des transports publics de Basse-Saxe (LNVG) sur les services réguliers du réseau de transport local entre Cuxhaven, Bremerhaven, Bremervörde et Buxtehude. La flotte de LNVG comprendra un total de 14 trains Coradia iLint. À Bremervörde, Linde GmbH, le leader mondial des gaz industriels, a construit une station de remplissage d'hydrogène pour les trains. La meilleure chose est que le gaz provient comme un déchet d'une usine chimique de la ville de Stade, à seulement 30 kilomètres. S'il n'était pas utilisé comme énergie dans les trains, il serait éliminé.

L'opérateur, l'autorité locale des transports, est extrêmement satisfait : « En utilisant les trains à hydrogène sur les lignes régulières, nous avons prouvé ces derniers mois que cette forme de propulsion innovante n'est en rien inférieure au diesel. Bien au contraire », déclare Directrice générale de LNVG Carmen Schwabl. "Avec le projet hydrogène, nous avons donné une impulsion au développement des trains à hydrogène en Allemagne et pour faire encore plus pour le climat, nous n'achèterons plus de véhicules diesel."

Et le Dr Mathias Kranz, directeur général des activités sur site et en vrac de Linde en Allemagne, est enthousiasmé par un nouveau domaine d'activité : « Chez Linde, nous nous sommes engagés à diffuser les technologies de l'hydrogène durable depuis plus de 30 ans. En créant la première station-service à hydrogène au monde pour les trains à Bremervörde, nous avons ouvert un nouveau secteur de la mobilité." Le réseau du nord de l'Allemagne est le premier service de passagers régulier au monde avec des trains à hydrogène.

Autre réseau, l'association des transports Rhin-Main (RMV) a mis en service 27 trains à hydrogène en décembre 2022. Ils conduiront les passagers de la métropole bancaire de Francfort-sur-le-Main à Brandoberndorf dans la région du Taunus, une ville de 2 000 habitants. La station-service d'hydrogène nécessaire a été construite dans le parc industriel de Francfort-Höchst par Infraserv Höchst, la société qui exploite le parc industriel. Le directeur général de RMV, le professeur Knut Ringat, souligne fièrement que cette innovation dans la région Rhin-Main est "la plus grande flotte de trains à hydrogène au monde". Les trains RMV sont non seulement aussi silencieux que les véhicules électriques, mais ils n'émettent également que de la vapeur d'eau pendant leur fonctionnement. Cela signifie qu'ils économisent environ 19 000 tonnes de CO2 chaque année. L'hydrogène est produit dans le parc industriel voisin, également en tant que déchet de procédés chimiques. Ringat cite également comme objectif une mobilité publique sans pollution : "Pour y parvenir, nous exigerons des systèmes de propulsion respectueux de l'environnement dans tous nos appels d'offres à partir de 2030", promet le patron de l'association des transports.

Technologiquement mais aussi en termes de procédés de production, le passage à l'hydrogène fait depuis longtemps partie du quotidien du constructeur Alstom. "Les composants essentiels de l'entraînement ont tous été entièrement développés et disponibles sur le marché", explique Sprotte, directeur d'Alstom. Ce qui est beaucoup plus compliqué, c'est quelque chose que le client s'attend à avoir dès le jour de la livraison des trains : « En tant que constructeur, nous devons fournir à nos clients tout un écosystème de l'infrastructure hydrogène nécessaire afin qu'ils soient sûrs d'acheter une haute -des moyens de transport performants et durables », déclare Sprotte. Depuis le début du projet, il a reçu des visiteurs de 35 pays désireux d'en savoir plus. D'autres projets dans le nord de l'Italie, en France et aux Pays-Bas sont sur le point de démarrer.

La tâche d'Alstom est désormais d'éliminer les obstacles externes. Sprotte l'explique en prenant comme exemple le projet de Bremervörde : « L'emplacement est géographiquement favorable, presque au milieu du réseau de transport régional. S'ils y étaient autorisés, Alstom et Linde pourraient approvisionner conjointement plusieurs communes environnantes en hydrogène prêt à l'emploi, pour exemple pour les véhicules utilitaires municipaux. Mais ils ne le peuvent pas, car le financement public du projet n'a été accordé qu'à la condition expresse que la station-service soit utilisée exclusivement pour le transport ferroviaire. Cela a été accueilli avec incompréhension par les partenaires impliqués.

Sprotte dit qu'il s'est engagé à amener les décideurs politiques à s'éloigner d'un état d'esprit "transport uniquement" ou "énergie uniquement". Une révolution de l'énergie et des transports ne réussira que s'il y a une réflexion commune, c'est-à-dire si les stratégies de l'hydrogène et des transports en Allemagne sont liées. D'un point de vue économique, la station-service serait beaucoup plus efficace si elle desservait plus que les trains qui passent tous les jours ou deux pour se ravitailler, et pouvait à la place être utilisée par plusieurs services de transport. La demande est abondante – en plus des flottes exploitées par les autorités locales, les bénéficiaires potentiels pourraient inclure des services d'autobus réguliers, des transitaires, de grandes exploitations agricoles ou des services de colis et de messagerie.

Le constructeur ferroviaire Alstom est convaincu que la propulsion à hydrogène a un bel avenir, même si les experts sont conscients que dans le transport ferroviaire, rien ne surpasse l'efficacité de l'électricité d'une ligne aérienne. "Mais il existe des arguments importants et très plausibles en faveur de l'hydrogène dans de nombreux endroits", déclare Sprotte : "L'infrastructure d'électrification est très coûteuse et vaut à peine la peine pour le transport régional dans les zones rurales." L'électrification d'une ligne à voie unique coûte de 1,4 à 3,6 millions d'euros par kilomètre, selon la topographie, qu'il s'agisse de plaines ou de collines. Ces chiffres ont été publiés par le ministère fédéral allemand des Transports en 2021 selon les calculs de DB Netz AG, la filiale de la Deutsche Bahn en charge des infrastructures ferroviaires.

L'hydrogène a aussi d'autres avantages. En effet, idéalement, le gaz est disponible en tant que déchet. Lorsque ce n'est pas le cas, il est possible d'utiliser des technologies telles que l'éolien, qui est parfois produit en excès et peut être converti en hydrogène. De cette façon, les éoliennes coûteuses n'auraient plus à être arrêtées lorsque la demande d'électricité est satisfaite et qu'il n'y a pas de clients pour l'énergie.

En Allemagne, de nombreux trains régionaux actuellement en circulation ont été achetés lors d'un boom peu après le tournant du millénaire. Ils sont maintenant en service depuis deux décennies et sont à peu près à la moitié de leur cycle de vie. Cela comprend une grande partie des plus de 1 000 trains diesel LINT d'Alstom actuellement en service dans le système de transport régional allemand. Leurs systèmes de propulsion, ainsi que ceux de nombreuses locomotives de manœuvre, pourraient, selon Sprotte, être convertis de l'huile minérale à l'hydrogène pour une "dépense raisonnable". L'essentiel est de supprimer les obstacles au ravitaillement.

Jens Sprotte est né en 1973 et est titulaire d'un diplôme en économie de l'Université des sciences appliquées d'Ostfalia à Wolfenbüttel. En 2003, il rejoint Alstom à Salzgitter en tant que chef de projet et compte parmi ses clients pour le train de transport local LINT Deutsche Bahn. En dehors du rail, il a géré pendant un an le programme d'échange de jeunes cadres entre Alstom et le gouvernement allemand au sein du ministère fédéral de la Coopération économique et du Développement. Depuis 2021, il est vice-président du marketing et de la stratégie pour la région DACH.

Alstom SA, cotée en bourse, est un fabricant international de matériel roulant basé à Saint-Ouen-sur-Seine, en France. Avec plus de 74 000 employés dans le monde, le constructeur de trains a réalisé un chiffre d'affaires de 15,5 milliards d'euros au cours de l'exercice 2021/2022. Le siège social d'Alstom en Allemagne se trouve à Berlin. Environ 10 000 personnes développent, produisent et entretiennent des véhicules ferroviaires, des composants et des technologies de signalisation pour les marchés nationaux et internationaux sur 13 sites allemands de Bautzen à Hennigsdorf et de Salzgitter à Mannheim. Il s'agit notamment du premier train régional à plusieurs unités au monde alimenté par des piles à combustible, le Coradia iLint. Dans les grands aéroports de Francfort-sur-le-Main et de Munich, Alstom exploite et entretient les trains-navettes automatiques (appelés people movers) qu'il produit pour le transport des passagers entre les terminaux. Les produits de référence d'Alstom en Allemagne comprennent les trains S-Bahn ultramodernes fournis à Hambourg, où la technologie d'exploitation automatisée des trains (ATO) est installée pour la première fois en Allemagne sur de nouveaux véhicules S-Bahn. Dans ce que l'on appelle la deuxième étape d'automatisation, le trajet lui-même est contrôlé automatiquement. Le conducteur est seul responsable de la commande de départ et du contrôle des portes.

"En tant que consultants en gestion, nous contribuons à faire de l'hydrogène plus qu'un simple carburant de niche", déclare Christian Dittmer-Peters, associé chez Porsche Consulting. "Il était important pour le succès des nouveaux trains à hydrogène de mettre en relation le constructeur Alstom avec des acteurs potentiels qui jouent des rôles importants dans l'écosystème." Quelqu'un doit produire l'hydrogène, quelqu'un d'autre doit le transporter et le stocker, et autant d'utilisateurs que possible doivent consommer le carburant afin de rentabiliser le système », explique Dittmer-Peters.

Les clients d'Alstom, les entreprises de transport, voulaient non seulement acheter les trains, mais avaient également besoin d'une infrastructure pour la nouvelle alimentation en énergie qu'ils ne pouvaient pas construire eux-mêmes. Cela signifie qu'il faut s'assurer que l'hydrogène reste entièrement disponible pendant la longue durée de vie des trains régionaux. "Dans le Land de Basse-Saxe, nous avons trouvé des entrepreneurs qui souhaitaient aller au-delà de leur cœur de métier et devenir également exploitants de stations-service", explique Dittmer-Peters. L'objectif : "Le futur réseau de stations-service devrait rendre l'hydrogène disponible non seulement pour une compagnie ferroviaire, mais aussi pour des modes de transport complètement différents, comme les flottes de camionnettes et de camions des transitaires ou des services de livraison."

Suite au succès du projet pilote en Basse-Saxe, le consultant en gestion Dittmer-Peters voit également de bonnes opportunités ailleurs pour rendre l'hydrogène disponible et utilisable pour différents modes de transport en Allemagne. Les emplacements potentiels incluent la Rhénanie du Nord-Westphalie avec Duisport - le plus grand port intérieur d'Europe dans la ville de Duisburg - l'État de Schleswig-Holstein et la ville portuaire de Hambourg . Dittmer-Peters : « Nous devons maintenant convaincre les politiciens des avantages de la technologie. Nous avons besoin d'encore plus d'interaction entre toutes les personnes impliquées. Et selon Porsche Consulting, le financement public devrait à l'avenir être lié aux succès et aux résultats économiques. De telles incitations peuvent garantir que les bonnes idées s'amortissent le plus vite possible et que les projets ne durent pas tant que les financements sont disponibles."

Le consultant y voit également un autre aspect économique : "Au lieu de payer une compensation pour l'électricité non produite par des éoliennes ou des centrales solaires, vous pourriez fabriquer de l'hydrogène avec le surplus d'électricité pour utiliser l'énergie plus tard." Par exemple, les agriculteurs qui exploitent des éoliennes dans leurs champs pourraient utiliser un petit appareil spécial appelé électrolyseur pour convertir le surplus d'électricité verte en hydrogène sur leur ferme. Cela pourrait ensuite être utilisé pour alimenter les tracteurs et autres machines agricoles selon les besoins, c'est-à-dire avec de l'énergie produite sur place de manière écologique et sans logistique d'approvisionnement compliquée. Cela aurait également un autre avantage pratique dans la mesure où les futurs entraînements électriques rendraient les machines agricoles nettement plus lourdes qu'avec les systèmes de propulsion à hydrogène en raison des grandes batteries. Des véhicules encore plus lourds ne seraient pas souhaitables pour les travaux agricoles, car ils compacteraient trop le sol et réduiraient par conséquent les rendements.

Fabricant:Alstom S.A.Taper:Train automotrice hybride à deux voitures pour le transport régionalSystème de propulsion:Moteurs électriques alimentés selon les besoins par des batteries ou des piles à hydrogèneStockage: 16 x 380 litres d'hydrogène dans des réservoirs de toit. Batteries lithium-ion sous l'habitaclePouvoir:jusqu'à 544 kWVitesse de pointe:140km/hGamme:au moins 1 000 kmLongueur: environ. 54 mètres Max. charge de l'essieu:18 tonnesCapacité:138 passagers assis et 144 debout

Texte publié pour la première fois dans Porsche Consulting Magazine.