Les autobus électriques biberonnés

ILLUSTRATION - L'ancêtre des autobus biberonnés, le Gyrobus de la compagnie Oerlikon, utilisé en Suisse au début des années 1950. L'énergie électrique acquise pendant les 70 secondes de recharge à tous les 2 km s'accumulait dans un volant d'inertie. L'illustration est celle de la page couverture le l'ancienne revue Science and Mechanics du mois d'avril 1954.

Comme nous l’avons vu dans mon billet du 8 février 2009 sur l’épuisement des ressources planétaires, le développement durable du transport des personnes passe par des transports en commun beaucoup plus développés qu’aujourd’hui.

Les véhicules tout électrique sont idéaux pour la qualité de vie (pas de pollution et peu de bruit). Déjà les métros, les tramways et les trolleybus sont en fonction dans plusieurs villes. Mais les autobus demeurent une composante très importante des transports en commun urbains. On voit de plus en plus d’autobus électriques à batterie faire leur apparition, comme la petite flotte de minibus électriques mis en place dans le vieux Québec en 2008, mais leur autonomie est limitée à environ 100 km en raison du coût et du poids des batteries.

Avec l’avènement des batteries à recharge très rapide au titanate de lithium, depuis 2007, il est désormais possible d’avoir des autobus électriques biberonnés. Ces autobus vont faire le plein d’électricité à intervalles réguliers, le long de leur trajet, en se connectant à des postes de recharge rapide pendant moins d’une minute à tous les 5 km.

L’avantage du biberonnage est qu’on n’a pas besoin de fils aériens au-dessus des rues, comme pour les trolleybus, ni de rails comme pour les tramways. Le coût des infrastructures s’en trouve réduit d’autant, ainsi que le coût des batteries puisqu’une autonomie d’environ 20 km est suffisante. Un système d’autobus électriques biberonnés offre également plus de flexibilité, car on peut changer de parcours facilement, ce qui n’est pas le cas des tramways ou des trolleybus, qui doivent suivre leurs tracés pour être alimentés en électricité.

Si on veut augmenter la capacité de transit d’un système d’autobus et s’approcher du tramway, il suffit de faire circuler les autobus dans des voies dédiées où n’ont pas accès les autres véhicules. C’est le concept du busway, de plus en plus populaire car moins cher que le tramway. La ville de Nantes en France, entre autres, vient d’en installer une ligne très populaire en novembre 2006. Les busways actuels utilisent des autobus traditionnels articulés (120 passagers par rame) roulant au diesel ou au gax naturel. La prochaine étape logique serait des busways électriques biberonnés.

Le principe du biberonnage n’est pas nouveau. On l’a essayé en Suisse au début des années 1950 avec le Gyrobus, construit par la société Oerlikon (illustration au début de ce billet). À cette époque, il n’y avait évidemment pas de batteries à recharge rapide de longue durée comme aujourd’hui. Le système de stockage d’énergie utilisé était un volant d’inertie mis en rotation rapide (3 000 tours/min.).

Par ailleurs, la compagnie Suisse Numexia developpe présentement des petits véhicules électriques autonomes biberonnés (recharge en 5 secondes à des postes régulièrement espacés) pour le transport en commun des passagers, sans conducteurs (illustration ci-dessous). Le système sera installé en Suisse, sur le site de l’École polytechnique fédérale de Lausanne en 2010, et desservira un parcours de 4,6 km. Il utilisera 30 petits véhicules et 15 stations de recharge rapide sans contact. Ce système de transport innovant a été présenté à l'émission de télévision Nouvo sur la chaîne TSR en Suisse.



En Californie, la compagnie Proterra vient de présenter en février 2009 son autobus EcoRide BE35 tout électrique (illustration ci-dessous) capable de parcourir 50 km à 60 km sur une recharge de sa batterie au titanate de lithium de Altairnano. La batterie peut être rechargée en moins de 10 minutes grâce à un chargeur à haute puissance également vendu par Proterra. L’autobus est également disponible en version hybride branchable, lui donnant alors la même autonomie qu’un autobus traditionnel. C’est une étape intermédiaire très intéressante avant les véritables autobus électriques biberonnés.

Des monorails à moteurs-roues au lieu des TGV

ILLUSTRATION - Vision artistique du monorail à moteurs-roues imaginé par Pierre Couture dans las années 1990, tirée de mon dernier livre Rouler sans pétrole. (Dessin: Paul Berryman)

L’auteur de ce blog ayant vécu en France pendant deux ans sait à quel point les TGV sont confortables et plus rapides que l’avion pour des parcours inférieurs à 1000 km, si on tient compte des pertes de temps aux aéroports et des trajets entre les aéroports et les centres-ville.

Mais, l’implantation d’une ligne de TGV coûte environ 15 millions d’euros/km (15 M€/km) en France, soit 23 M$ CAN/km. Dans les pays nordiques comme le Canada, il faut des assises plus profondes à l’épreuve du gel et du dégel, et la facture pourrait bien monter à plus de 30 M$/km. Le coût d’un TGV entre Québec et Montréal (250 km) pourrait donc dépasser 7,5 milliards de dollars. Pour rentabiliser de telles infrastructures il faut une grande densité de population, alors qu’au Canada, les villes populeuses sont peu nombreuses et très distancées.

Ce problème du transport en commun interurbain rapide, Pierre Couture, l’inventeur du moteur-roue moderne (à l’Institut de recherche d’Hydro-Québec en 1994) y a longuement réfléchi. Il aboutit à un concept tout à fait révolutionnaire. Jugez-en par vous-même.

Afin de minimiser les travaux d’assise des voies qui doivent résister au gel, la solution proposée par Pierre Couture est de construire un monorail ultraléger, à deux voies, dont la structure est supportée par des poteaux simples se terminant en Y. Les wagons autonomes, suspendus et motorisés par 16 moteurs-roues, sont capables de transporter une soixantaine de passagers et voyagent séparés l’un de l’autre, à une vitesse de 250 km/h environ. Pour éviter d’avoir à exproprier des terrains pour les lignes, les rails sont disposés entre les deux chaussées des autoroutes ou le long des emprises pour les rails des trains. Les surfaces utilisées au sol sont à peine de quelques mètres carrés à tous les soixante mètres. Pour les virages trop serrés, il suffirait de déborder légèrement des tracés et d’incliner les travées. Les roues étant équipées de pneus en caoutchouc, elles offrent une meilleure adhérence que les roues en fer des trains, ce qui permet au monorail de gravir les pentes des autoroutes et d'enjamber les viaducs. La travée étroite sur laquelle roulent les moteurs-roues est recouverte et englobée par une enceinte légère, suffisamment en pente pour que la neige ne s’y accumule pas.

À bien y penser, ce monorail léger et rapide à moteurs-roues, imaginé par Pierre Couture, serait très avantageux un peu partout sur la planète, pas seulement dans les pays froids. Surtout que le coût des infrastructures est au moins 3 fois moins élevé que celui d’un TGV, compte tenu du faible travail du sol, de l'absence d'expropriation, et de la construction automatisée des structures en usine, 12 mois par année ! On pourrait mettre ces monorails au point seulement avec l’argent économisée en implantant une ligne de 250 km, puisque cette ligne coûterait environ 5 milliards de dollars de moins que pour un TGV ! Par la suite, la commercialisation de cette technologie ferait vite récupérer les investissements.

Ces monorails légers et rapides seraient idéaux également pour relier les centres-villes aux aéroports, ou désengorger les ponts à l’heure de pointe, en accrochant les rails aux structures latérales des ponts. Les gens qui habitent la rive sud du fleuve Saint Laurent et qui vont travailler sur l’île de Montréal apprécieraient un tel service de transport en commun, beaucoup moins cher qu’un métro sous le fleuve.

Avis aux gens de chez Bombardier qui vont voir chuter l’industrie aéronautique dans les années qui viennent, et qui sont également dans les trains, ou à d'autres entrepreneurs. Soyez visionnaires…

L'épuisement des ressources planétaires commande plus de transports en commun

ILLUSTRATION - Nombre d'années avant l'épuisement de diverses ressources au niveau planétaire, en supposant une exploitation géologique égale à celle de 2006. Les données proviennent de l’US Geological Survey, du rapport BP Statistical Review of World Energy, June 2008 et d'un article de Paul Mobbs sur les réserves d’uranium. Graphique tiré de Rouler sans pétrole.

Même si les voitures à motorisation électrique sont beaucoup plus efficaces que les voitures traditionnelles, il n’en demeure pas moins qu’il n’est pas très sage de déplacer constamment un véhicule de 1500 kg pour transporter une personne de 75 kg. Il ne faut pas considérer seulement la consommation de pétrole des véhicules. Il faudra aussi se montrer très vigilants sur la consommation des métaux dont plusieurs vont disparaître dans quelques décennies, si on continue à les exploiter aux taux actuels (voir le graphique plus haut).

Face à ce constat sur les ressources planétaires, l’auteur de ces billets est convaincu qu’un véritable développement durable des transports routiers passe par un investissement très important dans les transports en commun, que nos gouvernements ont le devoir d’améliorer, pour attirer une plus grande clientèle. Le covoiturage et les voitures urbaines communautaires électriques sont d’autres éléments très importants pour nous aider à éliminer notre dépendance au pétrole tout en diminuant notre consommation de matières premières. Le vélo et la marche complètent bien l’ensemble des moyens écologiques responsables. Mais, il va falloir également repenser l’étalement urbain, favoriser les semaines de 4 jours et le télétravail.

Pour minimiser la consommation de matières premières dans la construction des véhicules comme tels, le groupe de traction à moteurs-roues est celui qui permet la plus grande économie, comme nous le verrons dans un autre billet. Sans compter que les moteurs-roues sont idéaux pour le transport en commun urbain, puisqu’ils permettent aux autobus de récupérer le maximum d’énergie lors de leurs nombreux freinages, ce qui réduit au maximum leur consommation d’énergie. En fait, les autobus constituent probablement les véhicules qui bénéficieraient le plus de la technologie des moteurs-roues.