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Face au renchérissement de l’énergie, constructeurs, opérateurs, équipementiers et sociétés d’ingénierie mettent en place des parades. Celles-ci passent notamment par des réalisations plus vertueuses, issues de la recherche et du développement, ou par de nouveaux modes d’achat ou de revente de l’énergie, comme l’ont expliqué les participants à la conférence sur les bus propres, organisée le 20 juin par VRT.

Les événements qui ont bouleversé l’équilibre géopolitique international avec la guerre en Ukraine ont conduit à une augmentation sans précédent des coûts énergétiques et à la quasi-impossibilité d’en prévoir l’évolution à court ou moyen terme. Pour les industriels, comme pour les opérateurs, l’effet sur les comptes d’exploitation a été rapide. « En quelques semaines, le prix du diesel a été multiplié par deux, et celui de l’électrique et du GNV par trois. Le coût kilométrique moyen du diesel s’est accru de 22 %, passant de 4 euros à 4,90 euros, et celui du GNV de 10 % », indique Bruno Lapeyrie. Le directeur du Centre d’Excellence Énergie-Bus de Keolis précise : « L’impact a été moins fort sur le coût kilométrique des véhicules électriques, avec une augmentation de 5 %, car l’élasticité n’est pas la même : le poids de l’énergie est en effet plus bas que celui du diesel. L’énergie, qui était un achat discret, est devenue une masse importante et instable ». Ces événements n’ont pourtant pas freiné le mouvement de transition énergétique, amorcé depuis plusieurs années sur les flottes de bus. Impossible, en effet, d’arrêter un train lancé à pleine vapeur, ont indiqué les intervenants de cette conférence, à commencer par François Warnier de Wailly, directeur du programme Bus 2025 de la RATP : « Nous avons dépassé la phase d’expérimentation de véhicules alternatifs au diesel pour aborder celle du déploiement massif de matériel roulant. Le planning est conforme avec celui qui avait été conçu avec Île-de-France Mobilités il y a cinq ans, avec une cadence d’un à deux nouveaux bus par jour, soit environ 500 par an ». Sur les 25 centres de bus que compte la RATP en Île-de-France, la moitié est « globalement » prête à accueillir des bus biogaz ou électriques, alors que les autres sont encore en travaux, avec l’exigence de conserver une exploitation à plein régime. Près de 700 bus électriques ont été déjà mis en exploitation auxquels s’ajoutent près de 900 bus au GNV. 

Nouvel équilibre 

Bruno Lapeyrie confirme : « Le “pli“ de la transition énergétique est bien pris. Keolis exploite actuellement dans le monde 1 500 bus électriques, 40 bus à hydrogène, et 2 500 bus au bioGNV. Une flotte conséquente dont la gestion quotidienne instaure de nouveaux paradigmes en matière de gestion énergétique ». « En tant qu’opérateur de mobilité, la gestion de l’énergie commence à devenir un sujet central. Nous avons un énorme chemin collectif à parcourir, car jusqu’à présent, nous n’avions que peu de notions dans ce domaine », souligne-t-il. Son groupe a consommé 5 500 GWh en 2022 – soit l’équivalent d’un réacteur nucléaire – avec une répartition à 60 % de gazole et 20 % d’électricité. « Cet équilibre est en train de changer très rapidement, notamment en Europe du Nord qui avait déjà franchi le cap des carburants décarbonés il y a dix ans. Les pays nordiques sont désormais entrés de plain-pied dans l’électromobilité », souligne-t-il. 

Jean-Marc Boucheret, directeur des transports publics et de la mobilité durable chez Iveco, nuance les propos sur les pays d’Europe du Nord, présentés comme des modèles en matière de mobilité électrique. « Certains pays d’Europe du Nord sont plus avancés en termes de part de marché, mais en termes de volume de véhicules, la France réussit cette transition plus rapidement », estime-t-il. En 2022, 87 % des autobus immatriculés en France roulent avec une énergie alternative au gazole, avec une prédominance du GNV (58 % des immatriculations), devant l’électrique à batterie (29 %). L’année 2023 marque toutefois une pause dans les immatriculations des autobus électriques avec une baisse de 40 % sur les cinq premiers mois de l’année, « peut-être liée à une diminution des aides (bonus, aides Mobus) ou par le fait de projets ADEME non sélectionnés ».

Optimisation 

« Il faut désormais passer de la transition à l’optimisation énergétique, car l’énergie devient un bien rare. Il nous appartient, en tant qu’industriel, de préserver cette denrée », souligne de son côté François Warnier de Wailly. En matière d’économie d’énergie, les acteurs ont tous activé les leviers de l’éco conduite et de l’optimisation des trajets routiers. De nouvelles pistes de travail apparaissent à présent, basées sur une gestion plus fine de la charge, et ceci pour tous les modes, qu’ils soient électriques, à hydrogène ou au GNV. « Nous avions, par exemple, l’habitude de charger nos bus bioGNV au maximum de pression, à 200 bars. Or, la compression consomme des ressources, et nous veillons désormais à l’évaluer avec pertinence, en fonction des missions que doivent effectuer les bus le lendemain », ajoute-t-il.

La RATP a aussi travaillé sur le « smart charging », avec l’objectif de piloter ses bornes de recharge pour véhicules électriques, à la fois en puissance et en horaire. « Nous avons rencontré plusieurs difficultés, car les bornes utilisées dans nos centres n’étaient pas forcément interopérables », explique le dirigeant. La RATP a ainsi collaboré avec DREEV, filiale d’EDF spécialiste du « smart charging », sur l’interopérabilité de ses bornes de recharge utilisées par des flottes pouvant compter jusqu’à 200 véhicules. « Il s’agit d’un vrai travail d’ingénierie. Les fournisseurs d’énergie deviennent désormais nos partenaires, c’est une révolution culturelle », résume-t-il. D’ici trois ou quatre ans, les opérateurs de transport deviendront des opérateurs énergétiques, renchérit Bruno Lapeyrie. Ce nouveau rôle d’énergéticien se cristallisera notamment autour de la gestion des batteries. « Lorsqu’un opérateur dispose de 10 000 bus électriques, il renouvelle environ 1 500 batteries par an, à 150 000 euros la batterie. Au bout de quelques années, lorsque toutes les batteries auront été changées, cet opérateur disposera d’un parc de 10 000 batteries statiques, qui seront loin d’être en fin de vie puisqu’elles représentent une capacité de stockage équivalente à une petite centrale électrique. Ainsi, les opérateurs vont fatalement acheter et vendre de l’énergie », affirme-t-il. De quoi inventer de nouveaux métiers. « Nous allons devenir des gestionnaires de flottes de batteries de seconde vie, en plus d’être des gestionnaires de véhicules. Nous sommes d’ailleurs très sollicités à propos de l’utilisation de ces batteries, ce qui prouve qu’elles sont loin d’être en fin de vie et détiennent une valeur loin d’être négligeable », souligne-t-il. 

François Warnier de Wailly abonde dans ce sens : « Nous testons actuellement différentes solutions pour savoir comment gérer la deuxième vie des batteries, puisque les premières batteries utilisées pour le compte d’IDFM ont désormais atteint cette maturité. Les résultats sont encore confidentiels, mais nous recevons beaucoup d’appels ». Il indique que la RATP n’a pas, d’un point de vue statutaire, la possibilité de vendre de l’énergie, « bien que cela puisse évoluer ».

Data

Avant de penser à la seconde vie des batteries, les opérateurs font tout pour maximiser et prolonger leur première vie. « Les batteries représentent le tiers du prix des véhicules que l’on exploite, la moindre optimisation sur la durée de vie devient immédiatement une source d’économie pour l’exploitant et la collectivité locale », insiste François Warnier de Wailly. Pour initier les premières tournées en bus électriques, tous les exploitants ont émis des hypothèses dans leurs business plan sur la durée de vie hypothétique des batteries, « qui peuvent s’apparenter à des paris ». Place désormais à la réalité, avec une data à présent disponible. « Nous avons instrumentalisé nos bus pour récolter un grand nombre d’informations. La problématique va consister à traiter cette information pour en retirer des corollaires et optimiser nos prévisions et budgets associés. Ces datas représentent à présent une nouvelle manne pour les opérateurs et AOM [Autorité organisatrice de la mobilité]. »

Il reste un point technique sur lequel industriels et opérateurs doivent rester vigilants. En cas de fortes chaleurs, les batteries peuvent avoir une réaction incontrôlée d’auto échauffement, pouvant conduire à un incendie, voire une explosion. Répondant à une question posée par un participant, Bruno Lapeyrie indique que la data reste essentielle pour éviter les emballements thermiques. « Il faut mettre en place la notion de State of Safety qui doit être la priorité numéro un. La data doit permettre d’alerter un conducteur, ou un superviseur dans un PC, en prévenant qu’un emballement thermique est possible dans une heure, un quart d’heure ou cinq minutes, le temps d’évacuer le bus », détaille-t-il. Jean‑Marc Boucheret ajoute qu’Iveco a mis en place un circuit interne de ventilation pour refroidir les batteries.

Pour répondre aux besoins d’électrification, constructeurs et intégrateurs s’organisent. Iveco entame ainsi la seconde phase d’investissement en la matière, après une première période de dix ans qui vient de s’achever, consacrée à l’arrivée de véhicules électriques hybrides à haute tension. « Désormais, nous allons nous concentrer sur des véhicules purement électriques, puisque nous avons déjà plus de 1 500 commandes pour nos bus électriques ». Le constructeur transalpin fortement implanté en France, a récemment investi 115 millions d’euros dans l’hexagone en R&D, produits et usines, avec un surplus de 30 millions en Italie, dédiés à la conception et à la production de ses propres batteries dédiées aux véhicules électriques et à hydrogène. Les premiers à en être dotés seront les véhicules suburbains Crossway Low Entry électriques à batteries, présentés récemment au salon de l’UITP de Barcelone, et bientôt de l’Iveco Daily Electric. 

Iveco mettra également l’accent sur une baisse de consommation en se dotant, sur son site de Vénissieux, d’un outil de simulation de dernière génération, consistant en un banc d’essai complet pour véhicules de 12 et 18 mètres, qui entrera en service en 2023. « Ce banc d’essai permettra de concevoir des véhicules qui consommeront moins, en testant autant les systèmes à batteries qu’à hydrogène, en lien avec les pompes à chaleur. Cela constitue un saut qualitatif déterminant pour la deuxième partie de la décennie, en phase avec la croissance du marché hydrogène », indique Jean-Marc Boucheret. 

Pour sa part, Olivier Kompaore, vice-président de Product line Charging and Power Transfer de Wabtec, indique que son entreprise est focalisée sur les points de charge automatique, pour les pantographes inversés en station ou sur les dépôts. Elle propose également des enrouleurs pour les dépôts, jusqu’à 2,3 mégawatts. « Nous sommes persuadés que l’automatisation reste la solution de recharge la plus sécurisée possible, car les solutions manuelles posent des problèmes de sécurité. Ce phénomène sera renforcé avec les mobilités autonomes », estime-t-il. 

Côté ingénierie, Benjamin Lugand, chef de projet transition énergétique de Systra France, indique que son groupe a développé un ensemble d’outils numériques pour optimiser les notions d’exploitabilité des véhicules électriques, en proposant la juste puissance électrique des dépôts pour l’adapter aux « kilomètres fiables » attendus des véhicules. « Nous réalisons à cet effet le jumeau numérique du dépôt, d’une ligne ou d’un réseau dans son intégralité, afin d’obtenir les bons dimensionnements. À Montréal, nous avons ainsi abaissé la puissance appelée de 30 % pour un dépôt, avec les mêmes données d’enjeux et d’exploitabilité. Idéalement, il convient d’avoir le regard de l’exploitant et du mainteneur, dès la conception du dépôt », explique-t-il. 

Cette expertise peut être étendue aux aspects de maintenabilité et d’exploitabilité lors des projets de conversion des dépôts électriques. « Jusqu’à présent, avec des véhicules diesel, les interventions sur les transformateurs s’effectuaient de nuit, pour éviter les coupures de courant en journée. Ce n’est plus possible avec des véhicules électriques rechargés après le service. Nous devons donc appréhender ces interventions dès la phase de conception du dépôt ».

Anticipation et maîtrise

L’électrification de plus en plus massive des flottes de véhicules va obliger les opérateurs à se prémunir contre la volatilité des prix de l’électricité en menant plusieurs stratégies de front. Pour Bruno Lapeyrie, le premier moyen d’y faire face, « de loin le plus puissant en termes d’efficacité », consiste à maîtriser l’ingénierie contractuelle. « Il faut développer cette ingénierie pour mieux acheter l’énergie. Keolis a, par exemple, signé trois contrats de long terme à prix fixe – aussi appelés Power Purchase Agreement (PPA) – avec un producteur d’électricité solaire, sur une durée de moyen terme, contre un volume avec des prix négociés plus bas. Tous les opérateurs de mobilité sont en train d’en négocier actuellement pour s’assurer une part d’énergie décarbonée dans leur approvisionnement ». Les opérations sont facilitées lorsque l’Autorité organisatrice de mobilité (AOM) achète elle-même l’énergie. Dans le cas contraire, l’opérateur s’y résoudra, moyennant une commission pour couvrir le transfert de risque, souligne Bruno Lapeyrie. Ce dernier alerte sur le cas des collectivités qui ont mal anticipé l’inflation des prix. « Cela n’a pas été le cas en France, mais cela s’est traduit par des problèmes de trésorerie pour les opérateurs, qui ont dû tenir six à neuf mois avec des prix décorrélés de la réalité. Un groupe comme Keolis peut le supporter, ce n’est pas le cas des petits opérateurs », rappelle-t-il. 

Autre moyen d’action : la maîtrise des consommations. « Les premiers vrais bus électriques arrivent sur le marché, avec une conception plus légère qui ne repose plus sur l’adaptation d’un ancien modèle thermique. Ces nouveaux bus consomment 25 à 30 % de moins », assure le représentant de Keolis. Les exploitants peuvent aussi jouer sur la maîtrise des coûts énergétiques de leur activité tertiaire (bâtiments, bureaux, dépôts et ateliers) qui représente environ 10 % de la dépense énergétique de Keolis. 

Un troisième levier repose sur l’utilisation du « smart charging », ou pilotage des rechargements, qualifié de « fun charging » par Bruno Labeyrie, « car la créativité est sans limite pour ses applications ». À Stockholm, Keolis exploite un dépôt piloté en fonction du prix spot du kilowattheure. « Le système ordonnance toutes les entrées et sorties des véhicules pour avoir la facture énergétique la plus faible possible, en tenant aussi compte de la météo du lendemain qui va influer sur le chauffage ou la climatisation », raconte-t-il. Le nec plus ultra du smart charging repose sur le concept du « vehicule to greed », où l’électricité chargée dans les véhicules peut être revendue lorsque son prix est plus haut. « Ce principe n’existe pas encore en France, mais ce n’est qu’une question de temps », estime-t-il. Il existe un moyen plus simple de réaliser des économies en paramétrant correctement le potentiel de puissance d’un site. « La moitié du prix de l’électricité est liée au potentiel de puissance que l’on peut appeler. En dimensionnant correctement un dépôt, le coût de l’électricité est réduit, qu’elle soit consommée ou non ».

Dernier levier « en termes d’efficacité » sur lequel agir : l’autoconsommation. « Les opérateurs disposent de très grandes surfaces disponibles pour installer des panneaux photovoltaïques, d’autant plus que le décret tertiaire va les obliger à équiper les ombrières et parkings en panneaux photovoltaïques. Keolis va s’en servir pour alimenter ses bus et ses flottes de batteries de seconde vie », indique Bruno Lapeyrie. Selon lui, il est parfois plus difficile d’équiper les bâtiments, car Keolis n’est pas toujours propriétaire des dépôts, et ces derniers n’ont pas toujours été conçus pour être équipés de panneaux photovoltaïques.

Mix énergétique 

Si le mode électrique attire et fait beaucoup parler de lui, il reste encore minoritaire.Jean‑Marc Boucheret considère que l’avenir de la filière transport ne peut reposer que sur la seule électromobilité, en laissant de côté les autres énergies comme le gaz. « L’Europe devrait dépasser le critère du seul critère d’émission de CO₂ pour considérer l’ensemble des émissions, du puits à la roue, comme le font déjà toutes les entreprises dans le cadre des Scopes 1, 2 et 3 », déclare-t-il, en faisant référence aux nombreux cars et bus dotés d’un moteur à gaz qui circulent actuellement. D’autant plus que la part du bioGNV augmente fortement. En France, la production de biométhane avoisine les 4 TWh. Actuellement, le biométhane représente 36 % du GNV consommé dans les bus, et cette part devrait atteindre les 100 % en 2033, selon la filière. « Le bioGNV est porté par les collectivités qui ont vu l’intérêt de soutenir une énergie décarbonée, non délocalisable et résiliente, dont la pertinence a été démontrée en 2022, qu’elle soit issue de la production de déchets urbains dans les métropoles ou bien des déchets de la production agricole », rappelle-t-il, en évoquant le lien qui s’est noué à l’échelle locale entre le bioGNV issu de l’agriculture, et l’autocar, lequel permet d’assurer un maillage fort des territoires.  De fait, un autocar sur cinq immatriculé en France est désormais équipé d’un moteur au gaz. De quoi redonner un peu de crédit à la filière gaz où Iveco est fortement investi. « Un véhicule biogaz fait aussi bien qu’un véhicule électrique en matière d’émissions, voire mieux, dans certains pays comme la Pologne où l’électricité est produite par du charbon », souligne Benjamin Lugand, en plaidant également pour l’utilité de préserver un mix énergétique.

Olivier Kompaore valide cette vision. « Le marché tendra probablement vers un mix des différentes énergies, en gardant à l’esprit que le plus important reste la fiabilité et les temps de charges rapides, notamment la façon dont il est possible de transférer de la haute puissance en temps très court. Enfin, il convient de prendre en compte l’impact de ces solutions sur le poids des véhicules, car plus le véhicule sera lourd et plus il consommera. Le travail sur l’allègement des véhicules représente une piste de réflexion pertinente ». Enfin, Olivier Kompaoré ne veut pas oublier la piste de l’induction. Certes, la fiabilité de cette solution est encore loin d’être au niveau de celles des autres systèmes déjà éprouvés « mais cette technologie, encore en phase de test, arrive désormais sur le marché. Il y a beaucoup d’essais en cours, on ne peut les ignorer ».

Interrogé sur le choix du mix énergétique en Île-de-France, François Warnier de Wailly rappelle que cette décision est généralement portée par l’AOM. « Les exploitants doivent disposer et maîtriser l’ensemble des énergies du panel, puis les mettre en œuvre au regard des spécificités locales. Car la décision du choix énergétique appartient au territoire. La situation en Île-de-France n’est pas du tout la même qu’à Montréal où il suffit d’ouvrir un barrage à proximité pour disposer d’énergie hydro-électrique ».  Bruno Lapeyrie ajoute que le biocarburant a également toute sa place. « Il y a beaucoup de cas où l’électromobilité est impossible à mettre en œuvre. Par exemple, la plupart des autocars interurbains passent la nuit garés devant le domicile du conducteur. Il est hors de question d’installer un chargeur de 250 kWh devant chez eux ». Keolis veille toutefois à n’acheter que des biocarburants de deuxième génération, dont le fabricant peut garantir la provenance et l’origine. 

Interrogé sur la compatibilité des véhicules Iveco avec le B100, issu du colza, Jean-Marc Boucheret indique que leur motoriste les avait plutôt orientés vers le XTL « considéré comme un carburant d’une meilleure durabilité ». Face à l’engouement franco-français pour cet agrocarburant, Iveco pourrait réviser sa copie. « Nous avons demandé à notre motoriste de réexaminer sa position vis-à-vis du B100, nous attendons ses conclusions dans un avenir proche ».

Trolleybus version IMC

L’engouement pour le mode électrique permettra-t-il de réhabiliter les trolleybus, ou plutôt leur version améliorée IMC (pour In Motion Charging) qui les dote d’une petite batterie leur permettant de s’affranchir pendant quelque temps du réseau aérien ? Bruno Lapeyrie rappelle que Keolis exploite ce système à Lyon. « Il s’agit d’une solution extrêmement élégante, d’un point de vue fonctionnel, qui permet de couper le fil à la patte d’une alimentation permanente, en permettant de rouler jusqu’à 30 % du temps sur batterie. Toutefois, l’architecture urbaine est loin de passer au second plan et très peu de villes en Europe de l’Ouest acceptent de mettre en place des lignes aériennes de contact, à moins d’en posséder déjà ». 

Jean-Marc Boucheret indique qu’Iveco a proposé les tramways IMC à de nombreuses collectivités, sans pour autant assister à l’émergence de nouveaux projets. « L’investissement linéaire et la maintenance peuvent également constituer des freins. La ville de Berlin, qui voulait une énergie purement électrique, avait un projet à Spandau, désormais remis en cause. De fait, il y a très peu de nouveaux projets, à part quelques-uns en Italie, en Allemagne ou à Prague ». Selon lui, les collectivités préfèrent la flexibilité d’exploitation offerte par les bus électriques à batteries, avec une charge au dépôt la nuit, et ceci d’autant plus en France « où les véhicules sont confrontés à des difficultés de circulation ». La vitesse moyenne des véhicules est basse, surtout quand on la compare avec celle des Pays-Bas où les autobus urbains roulent 100 000 km par an, soit 30 % de plus.

« En France, les bus roulent un maximum de 200 km par jour, ce qui permet d’utiliser peu de batteries, même avec de la climatisation ou du chauffage. Si un jour la circulation des bus devient plus fluide, avec davantage de sites propres, les véhicules atteindront les 100 000 km par an et il sera temps de refaire des calculs pour éventuellement envisager d’intégrer des pantographes », estime-t-il. En attendant, le modèle du bus à batteries reste privilégié. 

Grégoire HAMON