Le nouveau train chinois roulant à 160 km/h fonctionne à l'hydrogène et aux supercaps

Les voitures électriques sont très en vogue en ce moment, alors que le monde tente de réduire ses émissions et de passer à un avenir plus durable. Cependant, ces véhicules nécessitent d’énormes batteries. Pour les applications plus lourdes comme les camions et les trains, les batteries ne suffiront tout simplement pas.

Normalement, la solution pour électrifier les chemins de fer consiste simplement à attacher quelques câbles et à mettre un terme à cette opération. La Chine essaie cependant une solution alternative, sous la forme d’un train alimenté à l’hydrogène et rempli de supercondensateurs.

CRRC est une entreprise publique chinoise active dans le secteur du matériel roulant. Elle est à l'avant-garde des projets ferroviaires du pays et a investi massivement dans les technologies ferroviaires à grande vitesse conventionnelles et même dans les technologies à levage magnétique. Son dernier projet à hydrogène n'est pas conçu pour la vitesse, avec une vitesse de pointe annoncée de seulement 160 km/h, ainsi qu'une autonomie de 600 km avec un réservoir plein. Ce n’est peut-être pas rapide selon les normes ferroviaires modernes, mais c’est suffisant pour en faire le train à hydrogène le plus rapide au monde. Il est également équipé d'une technologie autonome pour des opérations automatiques sans conducteur ni équipage. Le train fonctionne comme un groupe de quatre voitures et est chargé du service des passagers.

Le train utilise des piles à combustible pour produire de l’électricité à partir de son hydrogène. Les piles à combustible sont généralement considérées comme une source d’énergie neutre en émissions, car leur seul produit est l’eau. Bien sûr, s’approvisionner en hydrogène de manière propre peut encore s’avérer difficile, mais les piles à combustible elles-mêmes ne contribuent pas directement aux émissions nocives dans l’atmosphère.

Le train associe notamment les piles à combustible à hydrogène à une banque de supercondensateurs. Les piles à combustible, à elles seules, ne sont pas très efficaces pour répondre à des demandes de puissance instantanée élevées. Une conception pourrait évidemment être construite avec un plus grand parc de piles à combustible pour répondre aux demandes de puissance de pointe, mais cela serait coûteux et inefficace.

Au lieu de cela, les supercondensateurs sont utilisés comme banque d’alimentation pour couvrir tout pic de demande d’énergie. Les supercondensateurs peuvent être chargés lentement au fil du temps par les piles à combustible, puis fournir une puissance élevée lorsque cela est le plus nécessaire. L’autre avantage de l’ajout de supercondensateurs est qu’ils peuvent stocker l’énergie captée par le freinage par récupération. Cela peut être particulièrement bénéfique lorsqu’un train descend une longue pente. Cette énergie potentielle gravitationnelle peut être capturée et stockée sous forme d’énergie électrique pour une utilisation ultérieure.

L’effort du CRRC se compare avantageusement à d’autres projets ferroviaires alimentés à l’hydrogène à l’étranger. Les chemins de fer allemands exploitent déjà une flotte de 14 trains Alstom fonctionnant à l'hydrogène. Les trains de voyageurs Alstom Coradia iLint sont entrés en phase d'essai préalable en 2018 et sont depuis entrés dans le service public grand public. Ils ont une vitesse de pointe inférieure, à seulement 140 km/h, bien que cela soit plus que suffisant pour les vitesses de déplacement habituelles de 80 à 120 km/h sur le réseau ferroviaire EVB. Les trains allemands offrent une plus grande autonomie, avec 64 réservoirs d'hydrogène embarqués capables de propulser les trains jusqu'à 1 000 km. Un seul remplissage des réservoirs d'hydrogène suffit pour une journée complète de service sur des itinéraires typiques. Les nouveaux trains ont remplacé une flotte de 15 unités diesel, permettant d'économiser 1,6 million de litres de diesel et 4 400 tonnes de CO2 par an. Alstom prévoit d'expédier à l'avenir davantage de rames à hydrogène vers d'autres villes allemandes, ainsi qu'en France et en Italie.

La recherche et le développement sont également en cours dans le domaine du fret. Un projet australien étudie si les trains de marchandises dans les zones minières isolées pourraient fonctionner à l'hydrogène plutôt qu'au diesel. Ces longs itinéraires ne sont pas électrifiés et sont actuellement empruntés par des locomotives conventionnelles à moteur diesel. Les trains de marchandises ont tendance à nécessiter des locomotives beaucoup plus robustes, et le défi est donc un peu plus grand que celui de produire un train de voyageurs fonctionnant à l'hydrogène. Cependant, si ce transport lourd pouvait fonctionner à l’hydrogène, il existerait d’énormes possibilités de réduction drastique des émissions.

Les piles à combustible à hydrogène peuvent sembler un choix curieux pour les trains. Dépenser des ressources pour créer de l’hydrogène, pour ensuite le reconvertir en électricité, est évidemment moins efficace que de simplement alimenter directement les trains en électricité. Les nombreux réseaux ferroviaires électriques à caténaires et à troisième rail dans le monde indiquent qu'il s'agit d'une technologie résolue.