Sur la voie de gauche de cette autoroute à six voies dans chaque sens (!) qui quitte Los Angeles en direction de l’Est, on roule vraiment plein pot sans aucune difficulté. Rien d’étonnant à cela : c’est la voie estampillée « Carpools only », autrement dit celle réservée aux véhicules qui transportent, outre leur conducteur, au moins un passager. Sur les cinq autres voies, voitures (et camions) avancent désespérément au pas. Avec, bien sûr, leur seul conducteur à bord ! Sous les cocotiers de Californie, le transport individuel (au sens premier du terme) semble vouloir encore se donner l’illusion d’avoir l’avenir devant lui…

Pourtant, les transports collectifs ne restent pas inactifs, loin s’en faut. A preuve, le réseau modèle de Foothill Transit, du groupe Veolia, qui dessert une superficie de 850 km2 incluant la partie est du comté de Los Angeles, autour des vallées de San Gabriel et Pomona, avec une incursion d’une trentaine de kilomètres vers le centre de la métropole. C’était la fameuse promesse de Los Angeles : « Vous travaillerez en ville et habiterez la campagne. » Mais le tramway interurbain construit a l’époque héroïque a vite fait faillite. Et n’a été que bien partiellement remplacé par un métro léger, certes ultramoderne, mais qui, toujours faute de crédits, s’achève encore au milieu de nulle part. « Dans ma voiture et sans bouchons, c’est bien ce qu’ont toujours voulu les Américains », déplore Doran J. Barnes, vice-président Transit Management chez Veolia et directeur exécutif de Foothill. « Une culture de l’autoroute a grandi en même temps que la ville de Los Angeles et, pour relever ce challenge, nous nous devions d’être vraiment très, très bons. »

Bons, assurément, les gens de Foothill le sont. Cet opérateur est reconnu comme l’un des plus performants aux Etats-Unis. Pareil résultat est pour partie attribué à un mode d’organisation considéré, sur un réseau d’autobus, comme unique dans ce pays, à savoir un PPP (Public Private Partnership) entre les 22 villes du comté de Los Angeles, secteur public, et Veolia, entreprise privée qui, par l’entremise de Foothill, assure un rôle d’exploitant confinant souvent à celui d’autorité organisatrice. Ce PPP a démarré en décembre 1988 à titre expérimental. « Rassemblant ainsi le meilleur du public et du privé, nous avons vite découvert qu’un tel modèle, dicté par le souci de satisfaire les clients mais également centré sur les résultats, pouvait se révéler extrêmement bénéfique pour la communauté », commente Doran J. Barnes. « Ainsi, à la différence du secteur public, nous sommes en mesure de mettre plus d’argent sur la table si nous savons que nous pourrons ensuite en gagner davantage encore. »

L’opérateur Foothill, qui dessert 33 lignes régulières, exploite un parc de 260 autobus, essentiellement des marques Nabi (North American Bus Industries) et Orion. La plupart sont récents, les plus anciens ayant à peine dix ans. Seuls 66 véhicules sont encore à plancher haut, et l’effectif des « articulés » s’élève à 30 unités. Mis à part les derniers 18 autobus diesel Gillig dont les jours sont désormais comptés, l’ensemble du parc utilise comme carburant le GNV (gaz naturel pour véhicules), auquel l’opérateur se dit très attaché. Le remisage et l’entretien s’effectuent dans deux dépôts, Pomona et Arcadia, ouverts respectivement en 1997 et 2002. Foothill transporte 14 millions de voyageurs par an. Avec la crise économique, ce trafic est hélas en chute de 10 % sur les deux dernières années…
 
En mars dernier, le premier « Ecoliner » est arrivé. C’est le tout nouvel autobus électrique que le constructeur américain Proterra appelle « EcoRide BE-35 », et qui est fabriqué à 80 % aux USA. Sa particularité réside à la fois dans la rapidité de sa charge (à peine dix minutes) et dans son autonomie (plus de 60 km). C’est en poursuivant un programme de recherche sur les autobus à pile à combustible subventionné par l’Etat américain que Proterra en est tout naturellement venu à développer ce projet en partenariat avec l’université de Clemson. Deux autres Ecoliner sont arrivés en Californie depuis et, le vendredi 3 septembre, le premier service régulier était officiellement inauguré. « C’est le bus le plus cool que j’ai jamais vu dans ma vie ! », s’enthousiasmait à l’inauguration David Dreier, représentant au Congrès. « Quand je pense qu’il aura mis moins de temps à se recharger que, ce matin même, mon rasoir électrique… »

PORTRAIT D'UN AUTOBUS PAS COMME LES AUTRES

Dix minutes d’arrêt pour la charge de ses batteries, et l’autobus redémarre avec 50 à 70 km d’autonomie ! Aux vitesses commerciales pratiquées, il peut ainsi fonctionner pendant environ trois heures, avant de devoir être à nouveau rechargé. Ces simples chiffres se suffisent à eux-mêmes pour jauger de l’importance du saut technologique accompli. Le nouvel EcoRide BE-35 que son constructeur, l’américain Proterra, compare volontiers à un « trolleybus sans fil », concrétise bien une petite révolution dans la recherche de l’autobus idéal « à zéro émission ». Outre ses performances exceptionnelles, ce véhicule se distingue par l’extrême célérité avec laquelle ses batteries lithium-titane peuvent être chargées et la non moins extrême facilité avec laquelle l’opération est menée. Le conducteur se contente… de conduire ! Pas de « plug-in » comme sur les désormais classiques petits véhicules électriques, autrement dit aucune manipulation de câble, et pas davantage de prise à raccorder. A la faveur d’un arrêt qui peut être, par exemple, le stationnement au terminus, le système de charge rapide se met automatiquement en fonctionnement. Avant même que le véhicule ne se soit immobilisé à l’emplacement habituel, le long du quai ou du trottoir, pour permettre l’échange de voyageurs, une potence installée à cet endroit a déjà identifié la présence d’un véhicule EcoRide. Les tolérances sur les trajectoires d’approche sont suffisamment larges pour que cette potence puisse être installée pratiquement en n’importe quel endroit de la ligne. La « tête chercheuse » qui équipe la potence descend alors en direction de la toiture en se guidant d’elle-même vers les bornes de charge qui s’y trouvent. Une fois le contact établi, la charge peut commencer. Quand celle-ci est terminée, la tête « décolle » de la toiture et vient se repositionner, tout aussi automatiquement, dans sa position de repos. Et dans l’opération, le conducteur n’a rien eu à faire… Si le processus complet (avec l’approche de la tête, l’établissement du contact et le retrait) dure bien dix minutes, le temps de charge stricto sensu, lui, n’excède pas, en réalité, six minutes, ce qui en dit long sur la capacité du système…

Or l’EcoRide BE-35, en termes de positionnement sur l’échelle de capacité des véhicules routiers de transport en commun, n’est nullement un « mini », ni même un « midi », mais bien un « standard » au gabarit américain de 35’ (35 pieds de long, soit pratiquement notre précédent standard français de 11 m), et qui peut transporter 68 voyageurs avec un maximum de 37 assis ! Il s’agit donc indubitablement d’une première mondiale avec un autobus qui, de surcroît, n’a plus rien d’expérimental, puisque les trois autobus mis en service régulier par Foothill, le mardi 7 septembre, sur la ligne 291 qui relie La Verne à Pomona, ne se différencieront normalement pas des neuf autres que l’opérateur a d’ores et déjà commandés en option.

L’EcoRide BE-35 est un autobus à deux portes et plancher surbaissé, dont la caisse fait très largement appel aux matériaux composites. Du coup, il est de 20 à 40 % moins lourd qu’un véhicule classique (sa masse n’excède pas 10,9 t), plus résistant au crash, et il devrait aussi se distinguer par une longévité supérieure d’au moins 40 % ! En plus, les matériaux composites ne conduisent pas l’électricité comme les métaux, ce qui se révèle toujours très intéressant dès lors qu’il s’agit d’un véhicule « pur électrique » (on connaît, en effet, l’importance des dispositions constructives à prévoir sur les trolleybus pour s’assurer que leur structure demeure en permanence au potentiel de la terre…). Les batteries, qui représentent inévitablement un poids relativement important, sont très intelligemment positionnées non sur la toiture mais à hauteur du soubassement, le long des faces latérales. Ce choix, combiné avec le recours à une caisse composite, permet d’avoir un centre de gravité exceptionnellement bas, facteur bien évidemment d’un excellent comportement dynamique, d’autant que la suspension avant est indépendante. Le « design » de cette caisse tout en rondeurs a été voulu drôle, sympathique et reposant. « Il y a beaucoup d’influence française dans ce bus », s’amuse Dale Hill, président de Proterra, citant notamment le design extérieur, mais aussi la suspension ou encore le tableau de bord. En 2002, Dale fit un passage de neuf mois chez Irisbus, à Vénissieux, et avoue aujourd’hui avoir été « un bon étudiant »…
 
Les batteries lithium-titane de l’EcoRide se composent de modules de 23 V regroupés en conteneurs de huit unités conçus pour s’insérer parfaitement dans la structure composite du plancher elle-même dessinée pour eux, tout en optimisant en même temps la répartition des masses. Le « pack » de batteries ne devra être changé qu’une fois dans la vie du véhicule. Sa propulsion fait appel à un unique moteur de traction UQM Power Phase de type triphasé synchrone à aimants permanents (sans doute le nec plus ultra en matière de motorisation à l’heure actuelle), qui développe une puissance unihoraire de 150 kW pour 100 kW en régime continu, et génère un couple de 650 Nm. Il confère à l’autobus une remarquable capacité d’accélération, les 30 mi/h (environ 50 km/h) « départ arrêté » étant atteints en un temps de 5,6 s. Monté à l’arrière gauche parallèlement à l’axe du véhicule, ce moteur est couplé à une transmission Borg-Warner avec boîte ZF à trois vitesses tout nouvellement conçue pour satisfaire aux exigences des applications « transport urbain » de Proterra. Cette transmission permet au moteur de travailler dans une plage de rendement de 92 à 95 %, et ce aussi bien en mode « traction » qu’en mode « freinage par récupération ». Et si l’EcoRide BE-35 se veut avant tout un véhicule « pur électrique », il a néanmoins été conçu, dès l’origine, pour pouvoir être équipé, si nécessaire, d’un groupe thermique d’autonomie pour la recharge du système électrique de stockage de l’énergie. Cette disposition conservatoire permettra à des réseaux qui choisiront cette option d’exploiter aussi leurs véhicules sur des lignes dépourvues de poste de charge.

Compte tenu de ses aptitudes et de ses performances, cet autobus se démarque donc assez significativement des véhicules hybrides (et a fortiori diesel), fussent-ils les plus récents et les plus perfectionnés du marché. Sur le seul plan des économies réalisées par rapport à la non-utilisation de carburant fossile, les résultats des tests pratiqués par le centre d’essai et de recherche « autobus » d’Altoona montrent que l’EcoRider est déjà 500 % meilleur que n’importe lequel de ses homologues diesel ou hybrides. A partir de l’ensemble des données fournies par Altoona, le constructeur s’est amusé à calculer quel serait l’impact global de la mise en service, au niveau national, de 10 000 de ses autobus BE-35, étant entendu que les seuls trois plus gros réseaux des Etats-Unis représentent déjà un parc total supérieur à 12 000 unités. En prenant comme hypothèse une durée de vie de l’autobus égale à douze ans (valeur visiblement minorée compte tenu de la longévité escomptée), l’opération se solderait par l’économie de 37 millions de barils de combustible diesel. Même avec les projections les plus raisonnables sur l’évolution future du différentiel de prix, aux Etats-Unis, entre le fuel et l’électricité, il apparaît ainsi que les opérateurs gagneraient facilement 430 000 dollars (environ 547 000 euros) par véhicule, soit, pour le parc des 10 000 unités, 4,3 milliards de dollars (5,5 milliards d’euros) ! En toute rigueur, et sans nier leurs fondements, il conviendrait toutefois de s’interroger sur les limites de ces calculs, dont on ne voit a priori comment ils pourraient intégralement refléter l’origine et le coût énergétique du kWh produit à la centrale, ni même prendre en compte les pertes intermédiaires jusqu’aux batteries. Cela dit, côté émissions polluantes, on éviterait aussi le rejet dans l’atmosphère de 17 millions de tonnes de dioxyde de carbone…

A l’évidence très performant vis-à-vis de l’économie en carburant, et de surcroît totalement respectueux de l’environnement, le nouvel autobus devrait se distinguer aussi par la sobriété de sa maintenance. La raison première réside dans l’absence de motorisation thermique et l’utilisation d’un moteur électrique à aimants permanents, avec peu de pièces en mouvement, qui offre la plus forte puissance massique sous un faible volume et une masse très réduite. Ce moteur devrait avoir la robustesse nécessaire pour garantir une longévité au moins égale à celle du véhicule. Comme plus de 90 % de l’énergie de freinage sera récupérée pour être stockée sous forme électrique dans les batteries, les freins à disques, présents sur toutes les roues, ne devraient guère être très sollicités, d’où une moindre usure et moins de remplacements. Enfin, l’EcoRide BE-35 n’est pas le premier autobus à recourir aux matériaux composites pour sa structure de caisse, aussi le retour d’expérience existe-t-il déjà en ce domaine : les réparations de carrosserie sont généralement 80 % moins chères qu’avec l’acier, et la durabilité comme la résistance aux chocs sont supérieures. Au total, les économies réalisées sur la maintenance d’un véhicule pendant sa durée de vie devraient se situer, selon le constructeur, dans la plage des 75 000 à 150 000 dollars. Quant au coût d’acquisition du nouvel autobus de 35 pieds, à 1,2 million de dollars (environ 950 000 euros), il équivaut, selon Kevin McDonald, directeur des opérations à Foothill, au double de celui de l’un de ses autobus GNV de 42 pieds (12,80 m). Sur une commande d’une centaine, Jeff Granato, directeur général de Proterra, anticipe un prix de 900 000 dollars, soit deux fois celui d’un autobus diesel de même longueur…
 

DIX MINUTES POUR DEUX TOURS

 
Simple en apparence, la procédure de chargement rapide des batteries sans aucune intervention du conducteur est, en réalité, la juxtaposition de plusieurs phases successives qui ont chacune nécessité le développement de systèmes « high-tech » aux seules fins de réaliser un interfaçage parfait entre le véhicule et le poste de charge. Lorsqu’un EcoRide BE-35 approche de la potence du poste, il est d’abord identifié par elle. Un dialogue radio sous forme de transmission de données s’établit entre le poste et le véhicule dont la vitesse se trouve alors automatiquement limitée. Grâce à un dispositif ultrasonique de mesure des distances, la potence reconnaît en premier lieu la position de la toiture du véhicule. Dans un deuxième temps, elle localise avec plus de précision des éléments caractéristiques comme la casquette de pavillon, certains équipements en toiture et, bien sûr, la future cible d’atterrissage de la tête de charge, tout en s’assurant, par de multiples contrôles, qu’ils vont tous s’inscrire peu à peu dans les bonnes « fenêtres » de positionnement en vue de pouvoir respecter les tolérances finales. Lorsque le véhicule est enfin parfaitement positionné pour permettre l’atterrissage de la tête, il est automatiquement stoppé, et celle-ci descend sur de courts rails de guidage solidaires de la toiture du véhicule. L’autobus avance alors automatiquement de quelques centimètres, et la tête désormais matériellement guidée s’enfonce pour venir se positionner exactement sur les contacts électriques, ce qui va provoquer successivement l’immobilisation du véhicule, la sortie des brosses de contact, le début de la charge effective et l’ouverture des portes afin de permettre l’échange de voyageurs. Une fois le chargement des batteries terminé (le système est en mesure de les charger de 0 à 95 % de leur capacité, les 92 % étant atteints dès les six minutes mais les 60 % suffisant généralement), les brosses se rétractent dans leur logement, la tête décolle de la toiture, et le conducteur peut « reprendre la main », autrement dit quitter son arrêt après avoir fermé ses portes, repartant ainsi pour 60 km. En pratique, le véhicule pourra faire deux « tours » sur la ligne 291 avant d’être rechargé. Le plus impressionnant demeure que l’ensemble de l’opération n’aura pas duré dix minutes…

Les chargeurs rapides mis en œuvre dans l’application Foothill proviennent de la firme américaine AV Aerovironment, leader en ce domaine, mais aussi grand spécialiste des drones (avec, pour l’un de ses avions sans pilote généralement utilisés dans les armées, un record mondial d’altitude à près de 100 000 pieds !). La charge s’effectue en courant continu, sous une tension de 300 à 400 V (mais on pourrait aller jusqu’à 600 V), et avec une intensité pouvant atteindre les 1 100 A. Compte tenu des courants forts ainsi générés, des protections performantes existent au niveau du poste de charge afin que la disjonction intervienne pratiquement dans l’instant d’apparition d’un défaut.