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Si l’Europe s’engage dans une série de mesures qui généralisent l’utilisation de l’hydrogène, le réseau ferroviaire ouvre aussi sa filière d’hydrogène. Aujourd’hui, plusieurs acteurs (grands groupes, TPE, ou encore start-ups) se lancent de nombreux projets innovants dans ce secteur d’activité.
Le géant de l’hydrogène Alstom, nouveau partenaire d’Engie
Le 6 avril dernier, Alstom et Engie ont signé une convention de partenariat en vue de proposer une solution de décarbonation aux locomotives de ligne à partir d’hydrogène renouvelable.
Alstom apportera son expertise en matière de mobilité à hydrogène en se chargeant de la conception d’un système de piles à combustible de forte puissance à partir d’hydrogène. Ces piles alimenteront les locomotives électriques dans des secteurs non électrifiés.
« Notre ambition est d’accélérer l’adoption de l’hydrogène dans l’industrie ferroviaire et de développer des solutions innovantes dans le cadre du verdissement des mobilités lourdes, incluant le fret ferroviaire. Pour développer la filière hydrogène, il faut une mobilisation de l’ensemble des acteurs de ce secteur. C’est le sens de notre partenariat avec ENGIE » déclare Raphaël Bernardelli, Vice-président de la stratégie d’entreprise chez Alstom.
Engie, leader de la transition énergétique et pionnier des gaz renouvelables, fournira de son côté l’hydrogène renouvelable pour cette solution via le déploiement d’une chaîne logistique innovante.
Ce partenariat apportera une solution décarbonée et zéro émission en réponse aux enjeux climatiques y compris sur les lignes secondaires et les embranchements non électrifiés. Le marché ciblé est celui des grands pays de fret ferroviaire européens.
En effet, la moitié du réseau ferré européen n’est toujours pas électrifiée. Les consommations de gazole des trains de fret sont donc très conséquentes : de l’ordre de plusieurs centaines de millions de litres par an pour certains.
Des partenaires tablent déjà sur plusieurs commandes de piles à combustibles, pour des mises en service à l’horizon 2025.
D’autres pourraient suivre rapidement, puisque la SNCF, qui compte doubler sa part dans le secteur du transport de marchandises en 2030, envisage aussi de bannir l’usage du gazole en 2035.
L’émergence du composite dans le ferroviaire
En 2012, malgré la forte demande du composite dans le ferroviaire, le manque de connaissances et d’expériences sur les éléments de structure ne permettaient pas d’envisager l’utilisation du composite à 100%.
C’est pourquoi l’association européenne de l’industrie ferroviaire, a lancé en septembre 2013 le projet européen REFRESCO. Ce projet qui comptait une dizaine de partenaires tel que Bombardier, Alstom, SNCF, Siemens, Talgo, Dupont, CAF avait pour ambition d’évaluer les possibilités d’utilisation des composites dans les parties de structure des trains.
Les résultats ressortis de ce projet ont été très encourageants. Ils ont démontré que les composites avaient tout à fait leur place dans la partie de structure (locomotives ou wagons).
De plus, de nombreux avantages ont été relevés tels que : l’allègement des structures mais aussi une meilleure résistance à l’impact et une réduction des besoins d’entretien.
En réponse aux retours favorables de ces projets, de nombreuses initiatives ont vu le jour telles que : le projet Roll2Rail, et une initiative européenne technologique collective pour le ferroviaire Shift2Rail.
Elles auront pour objectif la réalisation de démonstrateurs et la mise en place de certification adaptée.
Des résultats prometteurs
Grâce à leur légèreté et leur forte résistance, l’utilisation des matériaux composites est devenue incontournable dans le domaine ferroviaire, t-elle que le précise Tanguy Choupin : « Si les premiers usages de ces matériaux pour les pièces d’habillage des trains remontent aux années 1960, l’utilisation des matériaux composites pour les pièces dites structurelles du train, son squelette, est une grande nouveauté »
Ainsi, depuis février 2021, une traverse en composite est testée sur un train TER 2N NG en circulation commerciale. Outre le gain de poids de 43% par rapport à une traverse métallique, le recours aux matériaux composites permet également d’améliorer la résistance et la durée de vie des pièces. « Si nos pièces en composite tiennent plus longtemps que les pièces métalliques, cela pourrait permettre une maintenance allégée qui se répercuterait sur des prix de billets à la baisse pour les voyageurs. C’est la promesse de ces matériaux, qui doit être vérifiée sur le terrain ».
De plus, un nouveau carénage en composite est également testé, depuis avril 2021 sur les TGV INOUI et OUIGO. Le changement de la forme de la pièce permettra des gains d’aérodynamisme et d’énergie en évitant une émission de 537 tonnes de CO2 par an.
L’utilisation de ces nouveaux matériaux composites pour le nez du TGV permet également une meilleure résistance du carénage aux chocs légers et donc moins de pièces jetées. D’ici 2028, 95% des TGV à deux niveaux devraient être équipés de ce nouveau nez.
Les nouveaux réservoirs en composite pour les transports à hydrogène
De nouvelles technologies permettant le stockage d’hydrogène dans des réservoirs ont récemment été créés. Ces réservoirs sous pression seront utilisés pour des applications à la fois fixes et mobiles, parmi lesquelles :
- Les infrastructures de stockage de l’hydrogène
- Le transport de l’hydrogène en vue du ravitaillement
- Les véhicules ferroviaires à hydrogène
- Les bus, camions et autres véhicules à hydrogène
- Les voitures à hydrogène.
Composés de matériaux composites, ils présentent des avantages notables par rapport aux autres réservoirs sous pression.
Tout d’abord, la structure renforcée de fibres de carbone génère un meilleur rapport résistance /rigidité-poids. Ceci représente un gain de poids potentiel d’environ 450 kg pour les systèmes de confinement de gaz à bord des bus et des camions.
De plus, cette structure contribue à optimiser de manière significative la consommation de carburant
Et enfin, l’utilisation de réservoirs sous pression offre d’autres avantages en termes de durabilité et de résistance chimique car sont transparents aux rayons X et ne se dilatent pas à la chaleur.
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