Avancées (et revirements ) du train à hydrogène

Les projets de train à hydrogène se multiplient. A travers les expérimentations, on voit se dessiner une typologie de la voie ferrée idéale pour l’application de l’hydrogène à la traction des trains : non électrifiée sur des distances trop élevées pour être parcourues sans recharge par des trains à batteries, voire idéalement proche de sources d’énergie renouvelable et géographiquement isolée.

L’actualité des différents « trains à hydrogène », qui pour l’écrasante majorité sont en fait des automotrices électriques alimentées par pile à combustible, est pour le moins riche ces derniers mois… tout en semblant paradoxale. Car alors que les annonces se suivent en matière de lancements de nouveaux projets ou de démonstrations, voire de commandes et de mises en service commercial (limité ou à pleine échelle), le développement des automotrices à piles à combustible a aussi connu quelques revirements. En particulier en Allemagne, pourtant considéré comme pays « locomotive » en la matière : en Basse-Saxe, où les éléments Coradia iLint d’Alstom sont produits et ont fait leurs premières démonstrations avec voyageurs entre 2018 et 2020, avant d’entrer en service régulier sur le réseau Weser-Elbe l’an dernier, les transports publics du Land décident d’en rester là. Les iLint resteront en service, mais la décarbonation se poursuivra avec des trains à batteries. Alors que plus au sud, dans le Bade-Wurtemberg, le projet H2goesRail mené en coopération avec la DB et Siemens, fournisseur du train Mireo Plus H, a été arrêté à l’automne 2022, avant même les premières démonstrations. Dans les deux cas, l’utilisation d’automotrices à batteries, voire l’électrification sur certaines lignes du Bade-Wurtemberg, ont été préférées. Des axes sans doute plus adaptés aux assez faibles distances à parcourir par des trains régionaux dans des régions relativement denses, comme c’est souvent le cas en Allemagne.

Mais électrifier n’est pas gratuit, l’opération ne se limitant pas à poser des poteaux et à tirer des caténaires : les gabarits peuvent poser des problèmes, en particulier au passage des ouvrages d’art. Cette réflexion, déjà lancée au milieu de la décennie précédente en Grande-Bretagne par Bombardier, a donné naissance à l’électrification « par îlots », également dite « frugale », qui permet à des trains munis de batteries de recharger ces dernières au passage de brèves sections (quelques centaines de mètres à quelques kilomètres) équipées de caténaires. Une solution entrée en application cet automne dans le Land allemand du Schleswig-Holstein, avec des Flirt Akku de Stadler, au moment même où la SNCF présentait son AGC à batteries.

hydrTrains à batteries ou trains à hydrogène

 Le train à batteries serait-il désormais en train de voler la vedette au train à hydrogène ? Pas si sûr, car les deux pistes restent souvent explorées en parallèle par les mêmes acteurs, la SNCF comme les constructeurs. Mais souvent, il faut reconnaître que les démonstrations de trains à hydrogène ont lieu sur des lignes où l’emploi de batteries, assorties ou non à une électrification « frugale », pourrait également convenir.

Côté trains à hydrogène, le Coradia iLint d’Alstom, matériel pionnier s’il en est, avec ses essais puis sa mise en service en Basse-Saxe, a battu un record d’autonomie (1 175 km) en 2022. Il poursuit sa tournée des réseaux : après les Pays-Bas, l’Autriche, la Suède ou la Pologne en 2020 et 2021, l’élément automoteur, déjà vu en France au Centre d’essais ferroviaires de Valenciennes, a fait une brève incursion en février sur le réseau ferré national, entre Tours et Loches, avec la région Centre. Plus convaincante a été la présentation au Québec cet été sur le Train de Charlevoix, avec plus de 10 000 voyageurs, qui a précédé une nouvelle démonstration, pour les Chemins de fer saoudiens (SAR) cette fois, près de Riyad. Mais le Coradia iLint n’est pas le seul développement d’Alstom en matière de train à hydrogène. L’industriel participe à la constitution d’une filière, avec le rachat du spécialiste Helion, alors que dans le projet italien H2iseO dans le Val Camonica, en Lombardie, les six rames Coradia Stream pour FNM s’inscrivent dans un système global, qui comprend une fourniture d’hydrogène produit localement (Talgo annonçait également en 2020 avoir une telle vision « système », en intégrant la production de ce gaz).

Alstom rappelle que le réseau ferré nord-américain est à un pour cent électrifié seulement et que les distances y sont élevées. Le constructeur a lancé un centre d’innovation au Québec pour la décarbonation des transports, qui explore aussi bien la solution hydrogène que les batteries. Plus près d’ici, 12 Régiolis H2 ont été commandés par quatre régions (Auvergne Rhône-Alpes, Bourgogne-Franche-Comté, Occitanie, Grand Est) dans le cadre d’un des projets de décarbonation menés par la SNCF (avec l’AGC à batteries, le TER hybride et les biocarburants). Ces rames « H2 », qui sont en fait bimodes, car elles seront alimentées en électricité par pantographe sous caténaire, devraient faire parler d’elles l’an prochain, avant d’accueillir leurs premiers voyageurs fin 2025. L’hydrogène prend également le relais « quand la caténaire s’arrête » dans le projet de wagon générateur pour locomotive fret. Avec ce wagon attelé à une locomotive électrique, Alstom a en quelque sorte « réinventé le tender », dans le cadre d’un projet mené avec Engie pour Nestlé Waters.

Concurrence européenne

La concurrence européenne n’est pas en reste. Venus en voisins à l’édition 2022 du salon berlinois Innotrans, Stadler et Siemens multiplient depuis les annonces. Stadler a pris pied en Amérique avec son Flirt H2 livré en Californie, pour une ligne de banlieue à San Bernardino, avant d’être commandé dans le même État en version intercités. La version hydrogène du Flirt de Stadler se vend aussi en Italie, mais en version pour voie étroite de 950 mm, avec une commande groupée de six éléments pour le réseau local sarde ARST plus six autres pour FdC, en Calabre, auxquels s’ajoutent les options. Quant à Siemens, la version hydrogène de sa plus récente génération de rames automotrices Mireo, dite Mireo Plus H, a conclu une phase d’essais avant une mise en service régulier-pilote en Bavière, avec la Bayerische Regiobahn (BRB, filiale de Transdev Allemagne).

En Espagne, où l’on s’est intéressé très tôt au train à hydrogène en procédant à des essais sur un ancien tramway vicinal belge, il y a une quinzaine d’années, les essais ont commencé cet été sur l’emblématique ligne de Canfranc pour le démonstrateur bimode du projet FCH2RAIL (Fuel Cell Hybrid Power Pack for Rail Applications), entrepris par un consortium regroupant CAF, la Renfe, le gestionnaire d’infrastructure espagnol ADIF, le centre national d’hydrogène CNH2 et le gestionnaire d’infrastructure portugais IP. On le voit, les projets de « trains à hydrogène » ne manquent pas. En France encore, qu’il s’agisse de trains légers (Taxirail, mais aussi en option sur le Train léger innovant Telli de la SNCF) ou de véhicules plus lourds, comme la locomotive de manœuvre HyShunt de HDF Energy et Captrain.

En Extrême-Orient, où la recherche japonaise travaille patiemment depuis deux décennies, la concurrence est apparue en Corée du Sud et en Chine à la fin de 2022 : alors que l’industriel Woojin et l’Institut de recherche ferroviaire de Corée du Sud ont lancé leur prototype d’automotrice bimode (alimentée par pantographe sous caténaire), le groupe CRRC et la région de Chengdu des Chemins de fer chinois présentaient leur train « urbain à grande vitesse », un genre de super-métro à hydrogène.

Le fret aussi 

Mais le plus disruptif des projets présentés cette année vient sans doute de la République d’Irlande, dont les chemins de fer ÉI, avec DiGas, spécialiste letton de la recherche sur les gaz appliqués à la traction ferroviaire, ont dévoilé leur idée de locomotive fret (071 Class) à hydrogène, le gaz étant cette fois destiné à un moteur à combustion interne et non à une pile à combustible. Peut-être voit-on se dessiner au travers de ces exemples, a priori très différents, une typologie de la voie ferrée idéale pour l’application de l’hydrogène à la traction des trains : géographiquement isolée (vallée, île, ligne un peu à part), idéalement proche de sources d’énergie renouvelable (stockée sous forme d’hydrogène) et sur un réseau non électrifié, ou sur un secteur présentant des distances trop élevées pour tirer profit de croisements de lignes électrifiées (voire d’îlots) pour recharger des trains à batteries. Et surtout, qui dit « train à hydrogène » doit raisonner à petite échelle tant qu’il n’existe pas de véritable filière, pour laquelle les applications ferroviaires resteront sans doute assez marginales à terme. Ce qui ne veut pas dire qu’elles seront inexistantes, mais il est clair que l’hydrogène n’est pas « la » seule solution à envisager pour décarboner le chemin de fer. Il est clair – et les premières conclusions de la présentation du Coradia iLint au Québec vont dans ce sens – qu’un potentiel existe à condition de se donner les moyens, tant en créant une filière qu’en étudiant l’aspect réglementaire. Sans doute, le train à hydrogène n’est-il pas encore mûr en tant que système, même si le véhicule semble au point… et ce ne serait pas la première fois (on se souviendra que l’hydrogène a une première fois été « à la mode » vers 2003-2006). Pour autant, dans un contexte où l’on passe rapidement d’un enthousiasme excessif à un rejet total, il serait dommage de « tuer » une telle solution, même appelée à rester marginale, car la production d’hydrogène « vert » réalise un vieux rêve : tirer profit d’énergies renouvelables inexploitées, même avec un rendement qui laisse à désirer.

Après tout, les compétiteurs de l’industrie européenne s’y intéressent, et pas seulement pour toucher des subsides dans le cadre de projets européens. Car nul doute que des réseaux ferrés entiers, en Amérique ou en Afrique, ne seront toujours pas électrifiés en 2050 : il serait alors dommage de laisser des acteurs extra-européens produire les trains qui permettraient d’exploiter ces réseaux sans émissions carbonées, à l’image de ce qui est arrivé au secteur du panneau photovoltaïque. Mieux vaut rester pragmatique, comme ce constructeur dont un dirigeant a déclaré : « Après tout, c’est le client qui décide : s’il veut de l’hydrogène, nous le faisons ; s’il veut des batteries, nous l’avons aussi »… 

Patrick Laval