Les solutions de traction verte d'Alstom : des technologies durables pour les voies ferrées non électrifiées
Alstom est un pionnier de la mobilité durable en proposant des solutions alternatives pour remplacer le diesel sur les lignes non électrifiées et est actuellement le seul acteur à disposer de flottes alimentées à l'hydrogène en service commercial. Aujourd'hui, Alstom propose une gamme complète de technologies ferroviaires sans émission directe de carbone : des solutions de trains à hydrogène et à batterie électrique, qu'il s'agisse d'une nouvelle construction ou d'une modernisation. Nous proposons également l'infrastructure nécessaire pour une alimentation électrique durable, comme l'électrification partielle et les stations de recharge pour les batteries. En outre, nous apportons notre soutien grâce à notre connaissance de l'écosystème complet de l'hydrogène. Notre expertise unique en matière de fourniture d'une gamme complète de solutions de traction écologique nous permet de conseiller et d'identifier les meilleures solutions pour nos clients.
Le choix de la technologie de traction par batterie ou par hydrogène pour l'exploitation sans caténaire
Les technologies de propulsion par batterie et par hydrogène sont des alternatives crédibles et complémentaires au diesel. Chaque technologie a son propre usage, en fonction du contexte opérationnel et des spécifications techniques. Au-delà des exigences fonctionnelles, plusieurs autres facteurs influencent le choix de la technologie appropriée, tels que les coûts d'exploitation et l'investissement. C'est pourquoi une approche fondée sur le coût total de possession et sur l'empreinte environnementale doit être prise en compte lors du choix technologique, en tenant compte de la disponibilité de l'infrastructure et de l'achat des véhicules.
Optimisation de la conception des trains pour une meilleure consommation d'énergie
Le dimensionnement des piles à combustible et le stockage de l'hydrogène, ainsi que la taille et le type de batterie, la charge rapide et la conversion d'énergie, doivent tenir compte des besoins énergétiques des systèmes d'exploitation, des systèmes de refroidissement et des auxiliaires. Alstom définit le bon équilibre en utilisant son propre outil numérique de calcul de l'énergie.
La chaleur résiduelle réutilisée pour la climatisation et l'énergie cinétique renvoyée dans la batterie des trains à batterie et à hydrogène réduisent également la consommation totale d'énergie du train.
L'aérodynamique et le poids du train sont optimisés pour une meilleure consommation d'énergie pendant le service, soutenue par l'intégration des différents composants dans les systèmes de traction : Mitrac B™ pour les trains à batterie ou Mitrac H™ pour les trains à hydrogène.
En outre, la gestion intelligente de l'énergie permet de contrôler et de diriger le train afin d'assurer un service ininterrompu. Le système de recommandations au conducteur d'Alstom utilise les informations relatives au train, à la voie et à l'horaire pour déterminer la manière la plus économe de conduire le train tout en respectant l'horaire prévu.
Par exemple, le système permet de réduire jusqu'à 15 % la consommation d'énergie de traction, ce qui augmentera la portée opérationnelle des trains non alimentés par des caténaires.
Alstom a obtenu de la Commission européenne un financement au titre des projets importants d'intérêt européen commun (IPCEI Hy2Tech) pour poursuivre le développement de piles à combustible à hydrogène et du stockage de l'hydrogène, ainsi que des batteries et des convertisseurs dédiés aux applications de mobilité lourde.
Reconversion écologique du matériel roulant existant
Le catalogue FlexCare Modernise™ d'Alstom propose un re-tractionnement vert sans émissions directes de carbone pour le matériel roulant existant, en remplaçant le diesel par des solutions à base d'hydrogène et de batteries. Pour les clients cherchant à réduire leur consommation de diesel et les émissions de CO2 liées à l'exploitation des trains, nous proposons un re-tractionnement qui consiste à moderniser la traction diesel en la combinant de technologies de batterie ou d'hydrogène.
Avantages du re-tractionnement écologique
Le re-tractionnement du matériel roulant existant permet aux exploitants de respecter les nouvelles normes environnementales, de diminuer la consommation d'énergie et de réduire les émissions. Nos clients peuvent capitaliser sur leur matériel roulant existant tout en réduisant les coûts et en devenant plus durables.
Le re-tractionnement peut également être utilisé pour prolonger la durée de vie d'un train, ce qui permet aux clients d'améliorer les performances et de réduire la consommation d'énergie et l'impact sur l'environnement tout en ajoutant 20 ans de durée de vie utile à un train existant. À partir d'une étude de faisabilité sur la réduction des émissions, les coûts et les performances de la flotte, Alstom construira un prototype/pilote pour les essais afin de trouver la solution la plus adaptée aux besoins du client.
Stations de charge et de ravitaillement pour les trains à hydrogène et à batterie et leurs écosystèmes
Les analyses de rentabilité des véhicules électriques à batterie et à hydrogène, ainsi que les performances opérationnelles, dépendent davantage des solutions de recharge que les trains diesel, en induisent une gestion plus complexe. Fort de sa connaissance du matériel roulant et de ses premières expériences avec ces nouvelles technologies de traction, Alstom peut proposer un portefeuille de produits et de services de solutions de recharge en partenariat avec des entreprises spécialisées.
Nous nous engageons à élargir notre offre pour soutenir l'introduction de la traction par hydrogène et par batterie en fonction des besoins des clients (réduction de la consommation d'énergie ou la fourniture d'une solution de charge rapide...)
Solutions de charge de batterie
Au cours des 20 dernières années, Alstom a développé un portefeuille de solutions d'infrastructure électrique pour faciliter l'intégration des véhicules dans leurs environnements opérationnels, tels que les centres-villes pour les applications de tramway. Cette offre comprend des solutions d'alimentation électrique au sol - telles que nos technologies APS™ et SRS™, notre sous-station électrique réversible avancée Hesop™, des lignes aériennes, ou encore la recharge en îlots ou en dépôt.
Le portefeuille de solutions de charge pour les trains à batterie d'Alstom présentera :
- une possibilité de recharge par pantographe, ou via des alternatives telles que par prise ou par patins de contact
- l'inclusion de solutions dynamiques et statiques, en fonction de l'équipement du véhicule (pantographe), de la modalité de charge, de la puissance maximale nécessaire ou encore de l'accessibilité aux zones de charge
- une approche systémique entre la batterie de traction du véhicule et la station de recharge afin de trouver le meilleur compromis entre le stockage d'énergie à bord du véhicule, le nombre de stations de recharge, leur emplacement et la puissance maximale disponible par le réseau électrique.
Solutions de ravitaillement en hydrogène
Fort de son expérience dans l'introduction des premières flottes de véhicules à hydrogène au monde pour le transport commercial de passagers, Alstom permet une transition en douceur du diesel au ravitaillement en hydrogène dans le monde entier :
- l'application d'une approche systémique optimale entre le système de stockage de l'hydrogène à bord du véhicule et la station de ravitaillement pour faire face aux phénomènes physiques pendant les opérations de ravitaillement, tels que les hausses de température et les baisses de pression
- la prise en compte du calendrier de l'opérateur ferroviaire pour dimensionner la capacité de compression de la station de ravitaillement en hydrogène et le stockage haute pression sur site
- la collaboration avec les principaux acteurs du secteur sur les protocoles de ravitaillement et les technologies de communication entre le véhicule et la station de ravitaillement, afin de créer des solutions de qualité et de participer à la définition de normes internationales
Technologie à batteries
Plus de 20 ans d'expérience dans les technologies de batteries
Nos solutions de modernisation verte permettent aux clients d'atteindre de nouveaux niveaux de flexibilité opérationnelle en convertissant les flottes existantes. Les solutions de modernisation existantes permettent de remplacer une traction diesel par une traction électrique à batterie et également d'améliorer les trains électriques à l'aide de batteries de traction.
Coradia Stream B™, notre solution de batterie haute performance, est conçues pour une longue durée de vie et différentes méthodes de recharge sont possibles, en fonction du programme d'exploitation du train : stations de recharge fixes, recharge de nuit en dépôt ou recharge rapide à l'aide de pantographes fixes ou flexibles pendant les arrêts en gare ou à via les lignes aériennes pendant la conduite. La méthode de recharge choisie influence le choix de la technologie et de la taille des batteries.
La durabilité est une considération essentielle tout au long de la chaîne de valeur, les batteries étant composées à 95 % de matériaux recyclables. L'utilisation en seconde vie peut être envisagée pour des applications spécifiques en fonction du projet du client.
Alstom produit des trains à batterie pour les réseaux régionaux et périurbains connus sous le nom d'unités multiples électriques à batterie (BEMU). Le dimensionnement et l'optimisation du groupe motopropulseur des trains de passagers dépendent de divers paramètres tels que la longueur et la topographie de la ligne non électrifiée, ainsi du planning d'exploitation. Alstom est capable d'optimiser son système de traction par batterie en utilisant son outil avancé de suivi de la consommation d'énergie, capable de simuler le comportement des trains dans des conditions spécifiques au client. Par exemple, les taux d'accélération élevés en gare dans les zones urbaines nécessitent plus d'énergie tandis que dans les zones périurbaines la présence de nombreuses stations sur une ligne entraîne la fourniture d'énergie cinétique lors du freinage qui est ensuite réinjectée dans la batterie. En outre, les trains sont plus efficaces sur le plan énergétique lorsqu'ils roulent à vitesse constante sur des voies régionales plus longues. De plus le système d'aide à la conduite d'Alstom peut fournir des recommandations.
Nos solutions de modernisation verte permettent aux clients d'atteindre de nouveaux niveaux de flexibilité opérationnelle en convertissant les flottes existantes. Les solutions de modernisation existantes remplacent le diesel par une traction électrique à batterie et améliorent les trains électriques avec des batteries de traction.
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Modernisation de Talent 3 pour E-Netz Saar (ENS), Allemagne
Six rames automotrices électriques sur une flotte de 21 seront transformées en véhicules électriques à batterie pour E-Netz Saar. La mise en service des trains est prévue pour décembre 2025.
Technologie hydrogène
Des solutions novatrices pour la traction par hydrogène
Un train alimenté à l'hydrogène peut parcourir jusqu'à 1 000 km, est silencieux et confortable et ne rejette que de l'eau. Les véhicules fonctionnant à l'hydrogène peuvent parcourir de plus longues distances que les véhicules à batterie. Nos trains à hydrogène, qui ont déjà fait leurs preuves, ont parcouru plus de 1,5 million de kilomètres en service passagers dans 10 pays. Alstom investit également dans le développement de piles à combustible pour les trains, avec l'acquisition de HELION Hydrogen Power.
Les trains à hydrogène doivent être ravitaillés en hydrogène à partir de stations de ravitaillement fixes ou mobiles. L'hydrogène est stocké à bord du train dans des réservoirs spéciaux qui répondent à toutes les exigences de sécurité. L'utilisation d'hydrogène vert est recommandée pour limiter davantage les émissions locales directes de CO2 pendant les opérations.
Train à hydrogène Coradia iLint - le premier train de passagers à hydrogène au monde
Depuis 2022, deux flottes alimentées à l'hydrogène sont en service régulier en Allemagne : 14 trains dans la région allemande de Basse-Saxe et 27 trains dans la région métropolitaine de Francfort. Le Coradia iLint a été utilisé avec succès dans neuf autres pays, dont le Canada et l'Arabie saoudite.
En septembre 2022, un Coradia iLint a parcouru avec succès 1 175 kilomètres sans ravitaillement en hygrogène. Ce record a démontré l'efficacité des solutions à base d'hydrogène pour le transport de passagers sur de longues distances.
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Traction à l'hydrogène pour les trains périurbains
Le train périurbain à hydrogène Adessia Stream H™ est une solution verte pour les réseaux de banlieue non électrifiés, offrant des unités multiples à plancher haut à un étage alimentées à l'hydrogène, de 2 à 10 voitures, pour un service de banlieue de 120 à 160 km/h, adaptable à différents écartements de voies.
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Adessia Stream H pour l'Amérique du Nord
Les trains périurbains à hydrogène Adessia Stream H™ offrent une solution sans émission directe de carbone pour une exploitation sans caténaire. Les trains sont conçus pour une application nord-américaine et présentent une architecture à unités multiples qui peut être adaptée à différents types de service.
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Coradia Stream H pour FNM
En 2020, 6 trains à hydrogène Coradia Stream H™, avec une option pour 8 autres, ont été vendus à FNM en Italie. En 2023, 2 trains supplémentaires ont été commandés dans le cadre de l'option. Le premier entrera en service commercial de passagers dans la région de Lombardie en Italie en 2025. Il s'agira des premiers trains à hydrogène opérationnels en Italie. En décembre 2023, 2 trains Coradia Stream H ont été commandés par la région italienne des Pouilles (FSE).
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Coradia iLint pour LNVG, Allemagne
En 2017, Alstom a remporté un contrat auprès de LNVG pour la livraison de 14 trains à pile à combustible. Pour ce projet, Alstom s'est associé à la société de gaz et d'ingénierie Linde pour fournir l'hydrogène. Le premier train a été livré en 2022.
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Coradia iLint pour RMV, Allemagne
En 2019, fahma, filiale de RMV, a commandé 27 trains à pile à combustible. Outre les trains, la commande comprenait également la fourniture d'hydrogène, la maintenance et la mise à disposition de capacités de réserve pour les 25 prochaines années. La livraison a commencé en 2022.
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Combustion à hydrogène pour les locomotives de manœuvre
Alstom développe une technologie de rétrofit pour permettre aux locomotives de manœuvre diesel de diminuer les émissions locales de CO2 pour le trafic lourd, répondant ainsi à la nécessité du marché d'accélérer la décarbonation du secteur ferroviaire. En novembre 2022, sur notre site à Stendal, en Allemagne, nous avons présenté un re-tractionnement vert sur une locomotive de manœuvre existante pour la première fois, en l'équipant d'un moteur à combustion interne à l'hydrogène.
