La route, socle de l’électrification des mobilités ?

D’après Leonard, plate-forme de prospective et d’accélération de projets innovants du groupe Vinci, la route électrique grandeur nature est peut-être en train de voir le jour. Entre réduction des émissions et amélioration de l’autonomie des véhicules, elle présente de sérieux atouts. Il reste à dépasser un certain nombre de freins et en particulier politiques. État des lieux.

Les transports représentent 30 % des émissions de CO2 de l’Union européenne et la route y contribue à hauteur de 72 %. Décarboner la circulation par le transport et la mobilité électriques, tel est le défi de la route de demain pour atteindre l’objectif ultime d’une mobilité neutre en carbone à l’horizon 2050. Imaginons par exemple qu’on puisse recharger son véhicule électrique tout en continuant à rouler : voilà la promesse de la route électrique, aujourd’hui répartie dans trois familles de technologies, plus ou moins matures.

Les 3 technologies opérationnelles

La première, sans doute la plus éprouvée, consiste à installer des caténaires au-dessus du sol, comme on le voit dans le secteur ferroviaire ou pour les trolleybus. Cette solution est, certes, efficace mais elle est réservée aux véhicules de haute taille, essentiellement des camions. Le concept réclame par ailleurs l’installation de pantographes sur les véhicules. Le système eHighway, développé par Siemens, est sans doute le projet de ce type le plus avancé.

La seconde piste technologique est la conduction par rail au sol. Les véhicules doivent alors être équipés de patins de captation frottant sur un rail central, à l’image des voitures miniatures sur les circuits d’enfants. Les tramways de Bordeaux, Angers ou Tours sont parmi les rares exemples concrets d’Alimentation Par le Sol (APS), le nom de la technologie de conduction par rail au sol développée par Alstom.

L‘inscription discrète de cette technologie dans l’environnement urbain a également séduit les villes de Barcelone et Rio, qui souhaitent en équiper leurs tramways. En Suède, Elways a déployé une section de route en test, près de l’Aéroport d’Arlanda à Stockholm.

Elonroad, l’un des acteurs les plus avancé sur ce type de technologie, opère quant à lui actuellement un tronçon de 1km à Lund dans le sud de la Suède sur lequel il parvient à charger plusieurs catégories de véhicules.

La dernière option s’appuie sur l’induction pour une recharge sans contact des véhicules. Une bobine réceptrice placée sous le châssis communique avec une boucle intégrée à la chaussée : l’énergie est transmise par un champ magnétique. De nombreuses expérimentations sont menées dans le monde, alors que la limitation de puissance reste le frein majeur pour l’induction. Des filiales de Vinci – Omexom et Eurovia – mènent actuellement des projets pilotes à Karlsruhe et à Cologne avec la start-up israélienne ElectReon, à l’origine de la technologie.

Outre-Atlantique, le Canadien Bombardier développe déjà des bus électriques à induction dotés d’un système de batterie et de charge sans fil. L’Américain Qualcomm, expérimente quant à lui avec BMW une version électrique de championnat de Formule 1 : Formule E, qui permet la recharge par induction.

Il demeure que toutes ces technologies en faveur de la mobilité électrique passent par la construction d’une voie de circulation dédiée entièrement électrique et chacune suppose de lever différents verrous techniques.

À l’occasion du Grenelle de l’environnement, l’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (IFSTTAR) a été chargé de relancer la recherche dans le domaine des routes en France à travers ce concept de Route 5e génération destiné à montrer le rôle de la route dans la transition énergétique et écologique. Programme de recherche financé par la Commission européenne, le projet FABRIC cherche la voie de la route électrique à induction en Europe. L’objectif est d’étudier la faisabilité de la recharge en mouvement du véhicule électrique à grande vitesse via une piste d’essai de 200 mètres en ligne droite à Versailles.

Des freins importants à surmonter 

L’avènement des mobilités électriques ne fait plus aucun doute, même si les véhicules 100% électriques représentent aujourd’hui autour de 10% des ventes totales d’automobiles dans le monde. Pour autant, de nombreux constructeurs se sont fixés des objectifs de vente de véhicules électriques très ambitieux à horizon 2030-2035.

Dans ce contexte, explique Leonard, « l’électrification des infrastructures routières apparaît comme un mouvement naturel. Elle permet en effet d’atténuer certains freins à l’adoption des mobilités électriques. » Les principaux attraits des Electric Road Systems (ERS) sont la diminution de la taille des batteries nécessaires (un poids lourd ERS a besoin d’une capacité de 350 kWh contre 1200 kWh pour un poids-lourd électrique “classique”), la diminution radicale du nombre de bornes de recharge nécessaires, et bien sûr de manière plus générale des gaz à effet de serre et des besoins en matières premières des batteries.

La réduction des émissions de CO2 est ainsi estimée à 87% par rapport au parc “diesel” diesel et 64% par rapport à un scénario poids lourd “tout batterie », celle des besoins en matières premières à 1,7 Mt sur 20 ans.

Ces systèmes offrent aussi des bénéfices opérationnels notoires pour les transporteurs routiers par rapport aux véhicules « tout batterie » : réduction du temps d‘immobilisation des véhicules pour la recharge, meilleure charge utile et réduction du prix d’acquisition des véhicules (constitué pour 1/3 par le coût de la batterie).

En s’appuyant sur le principe physique que l’électricité se transporte mieux qu’elle ne se stocke, les ERS ambitionnent d’atteindre un objectif séduisant : moins de batterie pour plus de rayon d’action.

POUR L’INSTANT IL S’AGIT DE DÉMONTRER QUE LES TECHNOLOGIES FONCTIONNENT

Malgré la validité technique de la route électrique, les freins restent importants. Le premier se situe du côté des véhicules, qu’il faut adapter quelle que soit la technologie employée… “L’industrie automobile est occupée à fabriquer des batteries et des logiciels, la question de la charge par induction est une préoccupation lointaine. Pour l’instant il s’agit de démontrer que les technologies fonctionnent”, précise dans le New-York Times Mauricio Esguerra, CEO et co-fondateur de Magment.

L’autre frein majeur concerne le modèle de gouvernance de la route électrique qui se situe au croisement de nombreux marchés peu habitués à travailler ensemble, certains très régulés et d’autres moins. “L’introduction des ERS dépendra du soutien gouvernemental, seul à même d’équilibrer les perspectives économiques du secteur des transports et du secteur de l’énergie”, indique un rapport du projet CollERS: Connecting countries by Electric Roadsmené en collaboration par la Suède et l’Allemagne. Enfin le déploiement de la route électrique devra forcément s’aligner sur le parc des énergies renouvelables.

Une nécessaire coordination politique

Au-delà des technologies, la dimension politique du développement des routes électriques est incontournable. En France, le gouvernement a mené trois groupes de travail liés à l’autoroute électrique, sur les enjeux et stratégies, les solutions techniques et l’expérimentation en grandeur réelle. L’initiative a donné lieu à un appel à projets autour de l’expérimentation d’ERS, dans le cadre du 4ème volet du Programme d’Investissement d’Avenir (PIA 4). Dans l’un des rapports des groupes de travail on peut lire : “L’ERS sera européen ou ne sera pas, tant les trajets longue distance des poids lourds et VUL traversent l’Europe en tous sens”.

Dans ce contexte, le projet CollERS est exemplaire. Les résultats (détaillés ici) mettent en avant un certain nombre de points moteurs liés à la collaboration trans-européenne.

Au-delà de la conduction de l’électricité, avance Leonard, les routes de demain pourraient également servir à la production d’énergie et mettre à profit leur emprise foncière. Dans cette logique, un grand nombre de projets de routes solaires (Solaroad ou WattWay par exemple) – fonctionnant comme des panneaux photovoltaïques – ont vu le jour, avec des résultats encore mitigés.

Plus prometteuses, les ombrières solaires pour autoroute– développées par l’Austrian Institute of Technology – pourrait faire coup double en produisant de l’électricité tout en rafraîchissant la route.

Chez Eurovia, la technologie Power Road ambitionne de capter l’énergie thermique du rayonnement solaire et de la transmettre aux infrastructures environnantes, via un système de pompes à chaleur. D’autres explorent le potentiel de l’éolien autoroutier, dont les rendements seraient améliorés par le passage des voitures…

EDF travaille également sur la route recyclable et biosourcée à faible impact carbone et à faible empreinte sur les ressources naturelles, comme par exemple sur du bitume d’origine organique à base de micro-algues... L’énergéticien étudie également les perspectives de la route intelligente et connectée, capable, par exemple, d’établir un auto-diagnostic de son état.

Quelle que soit la technologie envisagée, conclut Leonard, la route évolue et cherche aujourd’hui à prendre sa part dans les efforts de transition énergétique.