Les régions dotées d’une géographie montagneuse sont très favorables à l’installation de systèmes de récupération de l’énergie de freinage des trains. On vous emmène en Suisse, pays de montagne s’il en est, où vous produisez davantage d’électricité que vous n’en consommez sur certaines lignes ferroviaires. Voici l’explication scientifique.
Le freinage régénératif ne concerne plus seulement la Formule 1, mais est une technique aujourd’hui très répandue dans les voitures hybrides ou électriques pour les particuliers. Dans les véhicules classiques, le freinage est obtenu par frottement des plaquettes contre les disques des freins. L’énergie cinétique du véhicule est alors convertie en chaleur et dissipée dans l’atmosphère. Du pur gaspillage d’énergie et de matière.
Dans le cas du freinage régénératif, les roues entraînent le moteur électrique du véhicule, qui fonctionne alors comme un générateur et produit de l’électricité, ensuite stockée dans la batterie. L’énergie cinétique du véhicule est ainsi convertie en électricité. Cette électricité pourra être utilisée plus tard pour entraîner à nouveau le moteur. Le freinage régénératif est donc une manière de « recycler » l’énergie.
Le même système est bien sûr utilisable pour les camions, métros, tramways ou encore les trains, pour alimenter des batteries embarquées, voire pour alimenter le réseau électrique. L’idée n’est pas neuve, toutefois, le concept fait aujourd’hui l’objet d’une attention croissante du fait de la transition énergétique, et ce, notamment dans les pays montagneux qui ont complètement électrifié leur réseau ferroviaire, comme la Suisse.
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Ainsi, sur Twitter, l’utilisateur @SBBTrainDriver, conducteur de train professionnel, nous montre un exemple d’un trajet de 85 km entre Saint-Gall et Zurich.
Un autre exemple très concret :
Voici la consommation d’un train à deux étages de 400 mètres entre St Gall et Zurich, pouvant accueillir 1321 places assisesEh oui, il aura eu besoin de 1049 kWh et en aura récupéré 1484.
Il aura donc produit 435 kWh d’électricité ! https://t.co/puVzMYevkT pic.twitter.com/pYhUr6j373
— Pilote de loc 🇨🇭 (@SBBTrainDriver) 21 mai 2023
Sur ce voyage, le train a consommé 1 049 kWh et généré… 1 484 kWh lors des phases de freinage, selon le conducteur. Le bilan net est donc positif et le train a généré plus d’électricité qu’il n’en aura consommé ! Il ne s’agit évidemment pas d’énergie libre ni de mouvement perpétuel (qui n’existent pas). En effet, ce trajet comporte plus de descentes que de montées : l’altitude de Saint-Gall est de 669 m et l’altitude de Zurich est de 408 m, soit un dénivelé de 261 m, et il va de soi que la même performance n’est pas possible sur le trajet retour. Néanmoins, cet exemple nous montre que les capacités du freinage régénératif sur des trajets de routine n’est en rien anecdotique.
Selon les données fournies par l’auteur du tweet, il s’agissait d’un train à deux étages Twindexx, de 400 mètres de long, pesant 1 054 tonnes et pouvant accueillir 1 321 places assises. Les données de consommation et de l’éventuelle production lors du trajet retour a dénivelé positif n’a hélas pas été dévoilée par le conducteur.
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En 2022, à l’occasion du 175ᵉ anniversaire des chemins de fer suisses, la société des Chemins de fer rhétiques (RhB) a battu le record du plus long train du monde. Le train, constitué d’une centaine de voitures, mesurait une longueur de 1 906 m, soit près de 2 km ! Il a réalisé un trajet de 25 km entre Preda et Alveneu, franchissant 48 ponts et 22 tunnels, à une vitesse comprise entre 30 et 35 km/h.
Le record du monde du plus long train battu par la Suisse / Image : Swiss-image.ch – Philipp Schmidli.
Preda est située à 1 789 m d’altitude et Alveneu a une altitude plus basse de 999 m, soit un dénivelé de 789 m. Cette pente a vraisemblablement aidé au déplacement de cet immense train, mais il a permis également de générer de l’énergie : ainsi 4 000 kWh ont été produits par le système de freinage régénératif du train.
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La première voie de chemin de fer à crémaillère en Suisse relie Zermatt et un point de vue majestueux, une plateforme panoramique située à 3 089 m d’altitude sur un sommet appelé le Gornergrat. La forme particulière et très effilée du Mont Cervin est visible pendant l’essentiel des 9 km de trajet.
Le train à crémaillère à récupération d’énergie du Gornegrat, avec le Cervin en arrière-plan / Image : Gornergrat Bahn.
Il s’agit d’un train électrique depuis sa mise en service en 1898, et mieux encore, depuis lors, le train dispose d’un système de récupération de l’énergie. Ainsi, lors de la montée, le train utilise l’électricité fournie par une caténaire pour faire tourner son moteur électrique. Mais lors de la descente, le même moteur produit de l’électricité qui est utilisée par d’autres véhicules ou injectée dans le réseau. De ce fait, l’énergie produite par trois descentes permet d’alimenter entre un et deux nouvelles montées.
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Et sur un déplacement de 4 à 500 km ou il y a forcément des côtes et des descentes, combien pourrait-on gagner ? Et si l’on supprimait tous les feux pour les remplacer par des giratoires, la facture ainsi que les accidents mortels et les pollutions générées , pourraient sans doute baisser d’autant ?
Un peu tronqué comme démonstration car pour qu’il puisse produire plus d’énergie qu’il n’en consomme, il aura d’abord fallu l’amener à son point de départ et faire en sorte qu’il soit plus haut que son point d’arrivée….
D’ou l’immense supériorité de la voiture électrique sur la voiture thermique… Hélas trop d’habitants de zone montagneuse l’ignorent ou souffrent de manque d’infrastructure pour la recharge.
Comme indiqué dans l’article, c’est valable pour un aller simple avec une destination plus basse.
Si on regarde l’aller retour, il y a forcément consommation d’énergie, consommation qui doit être plus ou moins la même que pour un trajet identique sur du plat.
Sauf qu’avec un engin thermique la consommation aurait été positive sur l’aller et le retour car aucune récupération d’énergie. Donc en plus d’avoir un rendement bien meilleur, le moteur électrique permet de récupérer de l’énergie.
Effectivement je n’ai pas précisé mais je parlais d’une seule voiture électrique qui faisait un trajet en montagne ou sur du plat
Exactement car sinon la première loi de la thermodynamique est violée.
L’énergie ne se créé pas. Ici l’énergie cinétique a été transformée en électricité.
C’est quelque chose de temporaire, toujours meilleur que de laisser cette énergie cinétique se transformer en énergie thermique.
Il est fort dommage que le titre de l’article soit « racoleur »; les conclusions sont un peu trop magnifiques et peuvent donner l’illusion que nous puissions résoudre notre problème de consommation énergétique…
Il n’y a rien de bien nouveau en physique dans les domaines classiques, c’est les progrès constants dans la technologie ( informatique, usinage, métallurgie etc …) qui nous font progresser, mais les lois de la physique n’ont pas changées.
La remarque de Mr Envinytar est ce qui manque cruellement à l’article mis en ligne
Cela n’enlève rien à l’intérêt de sa lecture.
Cordialement
Je ne pense pas que la consommation soit à peu près la même que sur du plat. Elle serait je pense assez bien supérieure.
L’expérience de la voiture électrique me permet de vous dire que sur un aller retour de bord de mer en station de montagne, située à 1600 mètres d’altitude et 100 km de distance, dont 35 d’à peu près plat, la consommation pour ces 200 km n’est qu’à peine supérieure (10-12%) à la consommation sur 200 km de plat. En véhicule à essence par contre ce n’est pas la même histoire.