L'autoroute électrique

Sauvons Le Climat

 

 

L’autoroute électrique

 

 

 

 

Les avantages d’une alternative au pétrole
pour les poids-lourds et les autocars
sur autoroute

 

 

Résumé :   L’autoroute électrique consiste à installer au-dessus d’une voie d’autoroute une caténaire. Par le biais d’un pantographe, les véhicules captent l’électricité qui assure leur énergie de propulsion. De tels véhicules pourraient être hybrides (double motorisation) pour pouvoir rouler sur tous types de routes, ou dédiés à l’infrastructure avec changement de tracteurs en bout d’autoroute.   L’autoroute électrique est un concept à mi-chemin entre la route et le rail, visant à prendre le meilleur des deux systèmes. De la route, la desserte fine du territoire, la souplesse d’exploitation, le faible coût de l’infrastructure. Du rail, le coût avantageux de l’électricité et le faible contenu CO2 de cette énergie.   L’autoroute électrique permet une réduction considérable des émissions de CO2 du transport routier (division par environ 7). L’investissement à réaliser est relativement modeste et pourrait être entièrement porté par les acteurs privés. En outre, l’autoroute électrique peut présenter un intérêt pour les véhicules électriques, en leur permettant de recharger leurs batteries sur les aires d’autoroutes.

 

Sommaire

 

I      Les différents types d’électromobilité et ses avantages pour la France

II.      L’expérimentation de Siemens en Allemagne est un élément fort

III      Les arguments en faveur de l’autoroute électrique pour le transport de marchandises

IV      Première évaluation des impacts de l’Autoroute Electrique pour la France

V      Notre projet : monter un consortium d’industriels sur l’autoroute électrique

 

________________________

 

I.       Les différents types d’électromobilité et ses avantages pour la France

 

L’électromobilité consiste à asseoir l’énergie de propulsion du transport sur l’électricité plutôt que sur les carburants fossiles. Son poids dans le système transport est encore faible en France puisque les carburants pétroliers sont aujourd’hui utilisés dans plus de 90% des déplacements motorisés. Cette situation est liée à la suprématie du mode routier qui repose quasi-exclusivement sur le moteur à combustion interne.

Les véhicules électriques et hybrides constituent une première voie intéressante de l’électromobilité. Le transport collectif type tramway, métro et train en constitue une seconde. L’autoroute électrique est la troisième voie, elle vise les poids-lourds et les cars interurbains qui consomment 15% à 20% des carburants en France, et pour lesquels la technologie batterie ne devrait pas être opérante. En France, les politiques publiques cherchent à favoriser l’électromobilité car elle présente plusieurs avantages :

L’électromobilité offre une réponse au problème du réchauffement climatique 

Les énergies fossiles sont responsables d’émissions de CO₂ qu’il est quasi-impossible de capter et séquestrer dès que la consommation est diffuse. Pour lutter contre le réchauffement climatique se dégage l’idée que nos usages diffus devront progressivement utiliser un vecteur énergétique n’émettant pas de CO₂^[1], que ce soit dans le secteur du transport ou du résidentiel. Parmi ces vecteurs, on trouve l’électricité, la chaleur et l’hydrogène. Chacun de ces trois vecteurs peut avoir un contenu CO₂ faible voire nul.

L’électricité a en outre deux autres avantages que la chaleur et l’hydrogène n’ont pas forcément. Premièrement, elle peut être produite grâce à un vaste bouquet de technologies (nucléaire, hydraulique, éolien, solaire, centrale au charbon avec séquestration de CO₂…), en ce sens elle répond aux enjeux de masse. Deuxièmement, le coût de l’électricité est compétitif par rapport aux autres grandes énergies^[2].

 

 L’électromobilité devrait favoriser le développement de notre économie

Substituer du pétrole par de l’électricité n’est pas neutre sur le plan économique. En France, le pétrole est intégralement importé, alors que l’électricité est aujourd’hui produite à plus de 93% sur notre sol. En 2011, les importations de pétrole ont coûté environ 30 Md€ à la France, c’est le premier produit importé en valeur. Au plan économique, il y a un enjeu à essayer de limiter nos importations car celles-ci ne créent pas d’activité et d’emploi, alors que la production d’électricité en créerait.

En plus de substituer des importations par une production nationale, les technologies de l’électromobilité peuvent offrir à notre pays des opportunités en matière de réindustrialisation. La France possède des atouts significatifs sur les technologies de l’électricité. Il existe de fait un cluster France-électricité avec des industriels majeurs comme Schneider Electric, Legrand, Nexans, EDF, Areva… Dans le transport individuel, Renault-Nissan est aujourd’hui le constructeur automobile le plus actif au monde pour développer le véhicule électrique. L’essor de l’électromobilité est donc susceptible de dynamiser l’offre industrielle française, et par là de favoriser le développement de notre économie.

 

L’électromobilité-route répond aux préférences des acteurs

Aujourd’hui, la route a une part de marché prépondérante dans le transport. Il est permis de penser que dans beaucoup de situations, ce mode de transport devrait rester largement plébiscité. La route permet en effet des déplacements de porte à porte, en des temps relativement courts, et pour un coût finalement acceptable.

Les raisons pour lesquelles les usagers préfèrent la route (système individuel) au ferroviaire (système collectif) sont nombreuses. Penser qu’il est possible d’opérer un basculement massif vers les transports collectifs n’est pas forcément réaliste. En outre, le soutien public aux modes collectifs se fait au prix d’efforts financiers importants, alors que l’argent public est de plus en plus rare.

Dans le domaine du transport de marchandises, les chargeurs comme les transporteurs sont particulièrement attachés à conserver le plus de maîtrise possible sur la chaîne logistique. La route est perçue par les professionnels comme offrant le plus de fiabilité. Le paradigme actuel du transport fondé sur l’association du bitume et du pneumatique devrait rester en place pour longtemps. Le fait que l’électromobilité puisse s’inscrire dans ce paradigme est un atout indéniable.

 

II.       L’expérimentation de Siemens en Allemagne est un élément fort

 

Siemens est un très grand groupe industriel, leader mondial sur de nombreuses technologies ayant trait au transport et à l’énergie. Depuis l’été 2011, Siemens expérimente près de Berlin un démonstrateur d’autoroute électrique. Une ancienne piste de décollage a été équipée de caténaires sur 1,8 km. Deux camions équipés de pantographe y circulent pour tester les configurations d'utilisation (accélération, freinage, changement de file, doublement, mouvements latéraux…).

La réalisation de ce démonstrateur par un groupe comme Siemens est une indication forte sur le potentiel de cette technologie. Ce démonstrateur a été inauguré en mars 2012 en présence du gouvernement allemand. Siemens a fait une grande publicité autour de cet évènement. Il faut aller voir le site internet que Siemens a consacré à cette technologie, et notamment le film montrant en situation réelle deux poids-lourds roulant sur autoroute électrique^[3].

En dehors de l’Allemagne, il semble que les Etats-Unis et la Suède soient également en train d’évaluer le potentiel de cette technologie.

En France, peu de travaux ont été menés sur l’autoroute électrique. Citons le projet MAREL (Marchandises Electriques) porté par le CEA-Grenoble et qui a rassemblé plusieurs partenaires industriels. L’animateur du projet MAREL ayant quitté le CEA, le projet n’a pas été poursuivi. Peu d’articles ont également été écrits : Brieuc Bougnoux (revue Futuribles 2011, revue Transports 2010), Robert Giraudon (revue Mines et Carrières 2010), Jean Leroy sur le site de l’association « Sauvons le Climat » (2010), et un post sur internet de Jacques Schaefer (2007).

En février 2012, une réponse au PREDIT a été faite par un consortiumanimé par Brieuc Bougnoux et rassemblant trois entreprises (Enerdata, Siemens, Cofiroute). Ce consortium proposait de mener une recherche technico-économique sur les autoroutes électriques pour le compte du Ministère. Cette étude n’a pas été sélectionnée dans le cadre de cet appel à projet.

L’autoroute électrique repose sur une technologie fondamentalement simple, bien connue et déployée à grande échelle au XIXème siècle. C'est une solution peu coûteuse et facile à mettre en œuvre. Nos amis allemands semblent l’avoir parfaitement compris. La France peut-elle rester à l’écart ? Peut-elle se faire imposer des normes qui ne lui conviendraient pas ? Peut-elle se priver d’un moyen de développer ses industries ?

 

 

III.       Les arguments en faveur de l’autoroute électrique pour le transport de marchandises

Il nous semble que les autoroutes électriques ont toute leur place dans le système de transport de marchandises. Nos dix arguments sont résumés ci-après :

 

1- La technologie caténaire est connue et éprouvée

La technologie caténaire est connue des ingénieurs depuis plus de 150 ans. Pensons aux tramways qui équipaient nos villes au XIXème siècle. Cette technologie est fondamentalement simple, elle ne nécessite ni batteries, ni système de pile à combustible avec hydrogène, ni investissement lourd. Le risque de rupture de caténaires est très faible. Il est établi que les quelques incidents de ce type survenus sur le réseau TGV sont liés à la très grande vitesse de ce mode de transport.

 

2- L’autoroute électrique permet une considérable division des émissions de CO2 du transport routier de marchandises

 

Le moteur électrique a un bien meilleur rendement que le moteur thermique. Et l’électricité est une énergie qui peut avoir un faible contenu carbone. Actuellement en France, un poids-lourds roulant à l’électricité pourrait émettre environ 140 g CO2 par km, contre 900 grammes pour un poids-lourd roulant au diesel. Cette division par sept est considérable. A titre de comparaison, une bonne isolation d’un logement permet une division par deux ou trois de ses émissions de CO2. En Allemagne où l’électricité est plus carbonée, un tel poids-lourds devrait émettre 750 g CO2 par km. Etant engagés dans une décarbonation de notre système électrique, à terme le bilan CO2 pourrait être encore meilleur.

 

3- Offrant un service indéniable, le camion est très largement plébiscité par les entreprises

La France dispose de plus de 1.000.000 km de routes et autoroutes, lesquelles assurent une desserte très fine du territoire. Ce réseau permet un transport de porte-à-porte sans rupture de charge, ce qui est très apprécié des transporteurs. En comparaison, on compte 31.000 km de voies ferroviaires. L’autoroute électrique répond aux attentes des professionnels qui plébiscitent largement le transport par camion. En France, la part de marché du fret par camion est en constante progression depuis 40 ans, elle atteint aujourd’hui en moyenne 90%. Sur les parcours inférieurs à 300-400 km, le transport ferroviaire ne se conçoit presque plus car les ruptures de charge deviennent trop pénalisantes par rapport au gain sur le tronçon principal. Quant aux navettes de cars entre villes, ce type de service devrait se développer en France, à l’instar de la place qu’il occupe déjà dans la plupart des pays développés. Si le car est moins confortable que le train, il est a contrario moins cher, plus facile à mettre en place et bénéficie d’un réseau de transport nettement plus dense.

 

4- Les trains de marchandises ont de plus en plus de mal à rester compétitifs. La SNCF pourrait souhaiter la solution autoroute électrique

Depuis plusieurs années, le fret ferroviaire accuse une perte de plusieurs centaines de M€ dans les comptes de la SNCF. En réalité, le modèle économique du ferroviaire est adapté aux voyageurs, moins aux marchandises. Le ferroviaire se caractérise par un niveau de service appréciable (vitesse du TGV, confort du TER…), mais par un coût du transport élevé. C’est typiquement une offre qui plaît aux voyageurs. Assurant l’essentiel des recettes du système, les trains de voyageurs resteront prioritaires sur le réseau. Avec le développement de l’offre voyageurs, il sera de plus en plus difficile aux trains de marchandises d’avoir accès au réseau. Les trains de fret posent en outre d’autres difficultés. Etant plus lourds, ils usent davantage l’infrastructure et étant plus lents, il est compliqué de les insérer dans le trafic. Incontestablement, les marchandises créent un problème pour la gestion du système ferroviaire. L'avenir du ferroviaire, c'est le TGV et le TER performant, pas le train de marchandises. Beaucoup de gens n'ont pas compris cela.

 

5- Un des meilleurs investissements en termes d'efficacité énergétique selon le ratio Euro par tonne de CO2 évitée

Il existe des dizaines de solutions pour économiser l’énergie et le CO2. Certaines ont un bon ratio €/tCO2 gagnée, d’autres un moins bon. Il est important d’arriver à établir cette hiérarchie. Dans la mesure où les autoroutes ont des réserves de capacité, seule la pose d’une caténaire est nécessaire pour assurer un transport de marchandises à faible émissions de CO2. C’est un investissement raisonnable. L’installation d’une caténaire sur autoroute pourrait coûter environ 1 M€ par km, alors que par exemple la construction d’une ligne de chemin de fer coûte environ 10 M€ par km. L’entretien d’une autoroute revient à environ 20.000 € par an et par km, alors que l’entretien d’une ligne de chemin de fer revient à au moins 100.000 € par an et par km (le changement du ballast se fait la nuit…). Comparée à d’autres solutions (isolation des logements, éoliennes, chauffe-eau solaire, transport combiné rail-route…), l’autoroute électrique possède l’un des meilleurs ratios €/tCO2 évitée.

 

6- Une infrastructure a priori entièrement finançable par les acteurs privés

Un poids-lourds sur autoroute consomme 35 litres de diesel aux 100 km, soit environ 45 € de carburant. Pour la même distance sur autoroute électrique, le transporteur devrait débourser environ 15 € en électricité. Une différence qui permet de payer la TIPP mais aussi l’investissement dans la caténaire et dans le pantographe du poids-lourds. L’électricité est une énergie très compétitive dans le transport, notamment quand on peut se passer de batteries, et ces investissements pourraient être assez vite rentabilisés.

 

7- Des avantages pour l’économie nationale : une électricité produite en France, moins de pétrole importé, environ 100.000 emplois créés

En France, environ 15% du carburant est consommé par les poids-lourds et les cars sur autoroute. Ces importations nous coûtent beaucoup en termes de richesse perdue et d’emplois. A l’inverse, produire notre propre énergie (électricité) permettrait de créer des emplois en France. Si les allemands s’intéressent à l’autoroute électrique alors que pour eux le gain CO2 est moins important, c’est notamment en raison de cet avantage économique.

 

8- Une infrastructure qui rendrait également service aux véhicules électriques individuels

L’autoroute électrique apporte en outre un service aux véhicules électriques des particuliers, en rendant possible la recharge de leurs batteries tous les 20-30 km sur les aires d’autoroutes. Si le véhicule électrique rencontre un succès commercial, on ne pourra pas se passer d’une infrastructure de transport d’électricité le long des autoroutes pour alimenter en énergie les aires et les stations services.

 

9- La France dispose des moyens de produire suffisamment d’électricité décarbonnée pour répondre à cette nouvelle demande

En supposant que la moitié du trafic poids-lourds passe en alimentation par caténaire, le besoin d’électricité serait de seulement 10 TWh par an, soit 2% de notre production actuelle. Nos moyens de production semblent donc largement suffisants. Par ailleurs, l’autoroute électrique peut servir à mieux gérer le réseau électrique, notamment en incitant les transporteurs à ne pas faire rouler les poids-lourds lors des pointes de demande (le soir autour de 19 heures). Des tarifs différenciés peuvent aussi inciter les transporteurs à rouler la nuit.

 

10- A terme, encore plus d’économies d’énergies et de sécurité

L’autoroute électrique offre à terme la possibilité d’automatiser la conduite des poids-lourds, ce qui permet de diminuer la distance de sécurité entre eux (le platooning). Ce gain supplémentaire sur l’aérodynamisme permet de réduire la consommation d’énergie de l’ordre de 20% à 30%. Cette technique peut aussi améliorer la sécurité, le facteur humain (endormissement, inattention…) est aujourd’hui la première cause d’accident dans le transport routier de marchandises.

 

 

 

IV.       Première évaluation des impacts de l’Autoroute Electrique pour la France

Supposons pour la France que deux tiers du réseau autoroutier concédé soit électrifiés, soit environ 6000 kilomètres. Essayons de mesurer l’impact d’un tel programme. Il s’agit d’ordres de grandeur qu’il faudra approfondir.

L’installation de caténaire sur notre réseau autoroutier représenterait entre 5 et 10 milliards d’euros de travaux. C’est un chantier comparable à celui que l’on peut constater sur plusieurs projets ferroviaires récents (6,0 Md€ pour la LGV Paris-Strasbourg, 6,7 Md€ pour la LGV Tours-Bordeaux…).

Par contre, les économies de pétrole et de CO2 seraient bien plus importantes. Grâce à l’autoroute électrique, on peut viser une réduction d’au moins 10% du carburant consommé en France. Nous n’avons pas connaissance d’un investissement, comparable sur le plan financier, permettant d’économiser autant de pétrole. Pour arriver à une économie équivalente dans le système ferroviaire, il faudrait investir au minimum 100 Md€, et dans l’isolation des logements autour de 40 Md€.

Quant à l’impact économique, selon notre propre évaluation^[4], l’électrification de deux tiers du réseau autoroutier pourrait créer environ 100.000 emplois durables en France. Soit 30.000 emplois dans la production d’électricité, la fabrication et l’entretien de l’infrastructure et les pantographes, et déductions faites des emplois perdus dans la filière carburants pétroliers. A ces emplois directs, il faut ajouter environ 70.000 emplois induits résultant de l’impact macro-économique positif d’une réduction des importations de pétrole pour notre économie.

Comment le système pourrait se mettre en place ? Différentes solutions peuvent être avancées. Il est possible que les tracteurs soient hybrides ou électriques purs. Chaque solution ayant ses propres avantages. Au démarrage, les premiers véhicules tracteurs pourraient être purement électriques et appartenir aux sociétés d’autoroutes qui vendraient ainsi aux transporteurs un service de traction de péage à péage. Ensuite des tracteurs thermiques viendraient chercher les remorques pour effectuer les liaisons terminales. Il y a dans ce système « rupture de charge », mais elle est infiniment plus simple que celle que l’on observe sur le ferroviaire, et les chauffeurs routiers font ce type d’opération fréquemment. Alternativement, on pourrait avoir des véhicules hybrides, avec double motorisation.

Illustrons cette première approche sur un exemple concret. L’électrification du tronçon entre Paris et Lyon pourrait coûter environ 400 M€, et cette infrastructure pourrait accueillir environ 8.000 poids lourds par jour et par sens. En demandant 10 € par poids lourd, la caténaire serait remboursée en dix ans. Le gestionnaire facturerait aussi 70 € pour l’électricité fournie aux camions sur l’ensemble du trajet, plus éventuellement une somme à définir s’il assure le service de traction. Ce système semble compétitif dans la mesure où sur ce même trajet, un poids-lourds roulant au diesel devrait débourser environ 180 € en carburant.

 

V.       Notre projet : monter un consortium d’industriels sur l’autoroute électrique

Sauvons le Climat et le cabinet Reverdy ont décidé d’associer leurs efforts pour mobiliser les entreprises susceptibles d’être parties prenantes au projet. Nous souhaitons mobiliser des industriels français autour de ce concept (EDF, ERDF, Michelin, Alstom, société d’autoroute, Renault Trucks, la SNCF, Schneider Electric, Arcelor-Mittal…).

Nous engagerons des premiers contacts avec ces entreprises au début de l’année 2013. Obtenir l’adhésion d’EDF nous paraît déterminant dans la poursuite de ce projet. Nous avons eu des premiers contacts encourageants avec certaines sociétés d’autoroute (Cofiroute par exemple) ou avec la Fédération Nationale des Transporteurs Routiers (FNTR).

Une fois le consortium monté, la première mission consistera à entreprendre une étude approfondie sur l’autoroute électrique pour valider un certain nombre d’éléments techniques, économiques et sociologiques. Les contours de cette étude pourraient notamment être :

·         Tâche 1 : Recensement des expérimentations d’autoroute électrique dans le monde

·         Tâche 2 : Validation technique, sociologique et économique du concept

·         Tâche 3 : Analyse des bénéfices de l’autoroute électrique pour la Collectivité

·         Tâche 4 : Identification d’un opérateur potentiel pour porter un tel projet en France

·         Tâche 5 : Organisation d’un séminaire

Nous espérons trouver auprès des pouvoirs publics un appui pour coordonner les industriels et les sociétés de service concernées.

L’autoroute électrique nous semble être une solution réaliste et peu coûteuse. Elle réduira nos émissions de CO2, elle profitera à notre tissu industriel et renforcera notre économie nationale. Ne soyons pas bloqués sur des vieux schémas de penser. Cette solution hybride, prenant le meilleur du rail et de la route, est très prometteuse.