Capturer l'énergie gaspillée dans nos villes
Pensez à tout ce qui bouge : un coureur qui sprinte, une voiture qui roule ou un train qui roule sur les rails. Tous ces mouvements nécessitent de l'énergie. Les scientifiques appellent l'énergie du mouvement l'énergie cinétique. Plus un objet se déplace rapidement et plus il est lourd, plus il transporte d'énergie cinétique.
Imaginez maintenant un train massif et puissant qui accélère à pleine vitesse. Il accumule une énorme quantité d'énergie cinétique. Mais lorsqu'il doit ralentir ou s'arrêter, que ce soit pour une gare ou un signal, qu'advient-il de toute cette énergie ?
Traditionnellement, les systèmes de freinage reposaient sur la friction ou sur des résistances de freinage, convertissant cette énergie cinétique en chaleur qui se dissipe simplement dans l'air. C'est comme si le sprinter s'arrêtait soudainement et que tout son élan disparaissait sous forme de chaleur. Sur les lignes de métro très fréquentées, où les trains s'arrêtent fréquemment, cela représente une quantité stupéfiante d'énergie, accumulée puis gaspillée.
Dans le monde d'aujourd'hui, on lit souvent dans les journaux qu'il est urgent de réduire la consommation d'énergie. Cette pression mondiale provient de plusieurs facteurs essentiels : la nécessité de lutter contre le changement climatique en réduisant les émissions de carbone, le désir d'une indépendance et d'une sécurité énergétiques accrues, et la simple réalité économique que l'énergie coûte de l'argent. Trouver des moyens de faire plus avec moins d'énergie n'est donc pas seulement un objectif environnemental, mais un impératif stratégique et économique pour les villes et les opérateurs ferroviaires du monde entier. Dans ce contexte, il est primordial d'éviter le gaspillage d'énergie.
Le rail est déjà l'un des moyens les plus efficaces sur le plan énergétique pour déplacer de nombreuses personnes et transporter des marchandises lourdes.
Depuis les années 1990, l'introduction du freinage par récupération a permis d'améliorer encore cette efficacité. Au lieu de gaspiller l'énergie cinétique sous forme de chaleur, les trains peuvent désormais utiliser leurs moteurs pour freiner et convertir le mouvement en électricité. Celle-ci sera utilisée par un autre train qui accélère à proximité. Mais que se passe-t-il s'il n'y a pas de train à proximité ? L'énergie précieuse est-elle perdue ?
C'est là qu'intervient l'ingénierie intelligente, avec des systèmes conçus pour récupérer ce surplus d'énergie. La technologie Hesop d'Alstom en est un exemple majeur. Hesop est une voie à double sens pour l'électricité dans le réseau ferroviaire. Les sous-stations électriques standard ne permettent à l'électricité de circuler que dans un seul sens : du réseau vers le train pour le faire avancer. Hesop est différent ; il est réversible. Lorsque l'énergie de freinage disponible est supérieure aux besoins des autres trains circulant sur la même ligne, Hesop peut recevoir cette énergie et la renvoyer vers les gares voisines ou vers le réseau électrique principal pour une utilisation plus large.
"Notre technologie de sous-station réversible transforme essentiellement le train en source d'énergie temporaire pendant le freinage. Au lieu de dissiper cette énergie sous forme de chaleur, nous la convertissons et la renvoyons."
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136Alstom est le leader mondial des sous-stations réversibles avec 136 unités vendues dans le monde et 110 en service commercial
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20%de sous-stations en moins pour une nouvelle ligne
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99%d'énergie récupérable capturée
"Notre technologie de sous-station réversible transforme essentiellement le train en source d'énergie temporaire pendant le freinage", explique l'expert en gestion de l'énergie d'Alstom Carsten Söffker, Ph.D., "Au lieu de dissiper cette énergie sous forme de chaleur, nous la convertissons et la renvoyons. Nous constatons des rendements de récupération qui étaient auparavant impossibles à atteindre pour ce type d'application, en capturant près de 100 % de l'énergie disponible pendant le freinage et en la renvoyant dans le système ou le réseau où elle peut être utilisée."
Les résultats pratiques de la mise en œuvre de ce type de technologie sont significatifs et fournissent des exemples concrets de progrès. À Hambourg, en Allemagne, où Hesop aide le métro depuis 2020, le système a récupéré un nombre impressionnant de 1042 mégawattheures (MWh) d'énergie en un an seulement. Pour vous donner une idée de l'échelle, cela équivaut à peu près à la consommation annuelle d'électricité d'environ 300 à 400 ménages européens moyens. Bien sûr, ce chiffre peut varier en fonction de la taille de la maison, du climat et des types de chauffage, mais il vous donne une idée générale de l'alimentation en énergie d'un petit quartier.
La récupération de cette énergie permet de réduire la quantité d'électricité à produire ailleurs, ce qui réduit les émissions de carbone dans les villes. De plus, HESOP minimise la poussière de freinage, créant ainsi un environnement plus frais et plus sain pour les passagers du métro.
Au-delà des avantages environnementaux et des économies sur les factures d'électricité pour les opérateurs, cette gestion intelligente de l'énergie permet également de rendre le réseau ferroviaire plus fiable en contribuant à la stabilité de l'alimentation électrique, même lorsque le système est fortement sollicité. Le déploiement réussi de cette technologie dans divers environnements ferroviaires à travers le monde, tels que les métros de Londres, Panama, Riyad, Hambourg et Dubaï, ainsi que les tramways de Sydney et Hanovre, met en évidence son efficacité et son potentiel.
Soutenir les objectifs de développement durable de l'ONU
Les technologies telles que le freinage régénératif et la récupération d'énergie renforcent l'efficacité ferroviaire et contribuent à la réalisation des objectifs de développement durable de l'ONU. En réduisant les émissions et en optimisant l’utilisation de l’énergie, les solutions de mobilité intelligente peuvent aider les villes à atteindre les objectifs mondiaux en matière de développement durable.
"La récupération de l'énergie n'est pas seulement un avantage opérationnel ; c'est un élément essentiel de la construction des systèmes de transport en commun résilients et à faible émission de carbone dont nos villes en pleine croissance ont besoin pour atteindre les objectifs environnementaux mondiaux. Il s'agit d'intégrer la durabilité dans la manière même dont nous concevons et exploitons les chemins de fer".
"En regardant de telles solutions, on voit se dessiner l'avenir de l'infrastructure", déclare Philippe Bertrand, Directeur des solutions d'infrastructure. "Elle est intelligente, interconnectée et fondamentalement axée sur la durabilité. La récupération de l'énergie n'est pas seulement un avantage opérationnel ; c'est un élément essentiel de la construction des systèmes de transport résilients et à faible émission de carbone dont nos villes en pleine croissance ont besoin pour atteindre les objectifs environnementaux mondiaux. Il s'agit d'intégrer la durabilité dans la manière même dont nous concevons et exploitons les chemins de fer".
L'innovation dans l'industrie ferroviaire, comme le développement et la mise en œuvre de systèmes qui récupèrent l'énergie, offre des solutions tangibles au besoin pressant d'une plus grande efficacité énergétique. Elle transforme ce qui était autrefois simplement gaspillé en une ressource précieuse, montrant comment une technologie intelligente aide le rail à jouer un rôle dans la construction d'un avenir plus efficace sur le plan énergétique et plus durable pour le transport, un mégawatt récupéré à la fois.
