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title: "Transition Énergétique : les transports publics ouvrent la voie"
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date_published: 2023-07-10
date_modified: 2023-11-17
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  - Transition énergétique
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# Transition Énergétique : les transports publics ouvrent la voie

![Transition Énergétique : les transports publics ouvrent la voie](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/07/header-electric-def.png)

**En première ligne pour encourager la mobilité durable, les ingénieurs de SYSTRA partagent leur expérience à travers une série d’articles sur la transition énergétique, en s’appuyant sur des années de pratique dans la planification, la conception et la réalisation de projets de transport public dans le monde**
.

**Alors que le premier article abordait l’enjeu global de la décarbonation de la mobilité, nous examinons ici le rôle de premier plan joué par les Autorités Organisatrices de la Mobilité (AOM), à travers trois études de cas, en France, aux États-Unis et au Canada.**

### NOTRE VISION

La transition énergétique dans les transports publics est le fer de lance d’une
décarbonisation plus large de la mobilité. En démontrant la faisabilité
technique de certaines solutions, notamment les alternatives au diesel, elle
constitue un précédent visible pour les autres modes de transport.

**La transition nécessite une approche systémique prenant en compte de nombreux paramètres**
, que ce soit par exemple la façon dont l’énergie est produite et transportée,
les infrastructures physiques des nouvelles technologies et les changements
organisationnels. L’expérience acquise par les ingénieurs de SYSTRA au fil des
décennies, en travaillant sur la transition du diesel à l’électricité et en
concevant 50 % des métros en service et des projets de lignes à grande vitesse
dans le monde, est aujourd’hui mise à profit pour soutenir la transition
énergétique.

Les transports publics sont en soi un moyen de transport plus respectueux de
l’environnement que la voiture particulière, puisqu’ils émettent moins de
carbone par passager et par trajet. Mais il reste encore beaucoup à faire.
**En Europe, environ 50 % du réseau ferroviaire est électrifié^(1), 55 % en Asie^(2) et très peu en Amérique, au Moyen-Orient, en Australie et en Afrique. La plupart des flottes d’autobus dans le monde fonctionnent encore au diesel**
.

Bien sûr, l’électrification par ligne aérienne de contact ou par un troisième
rail n’est pas toujours une solution adaptée ou économique. Dans ce cas, les
technologies de carburants alternatifs, telles que la batterie, le biogaz,
l’hydrogène ou les systèmes hybrides, peuvent aider à réduire les émissions de
carbone et à améliorer la qualité de l’air, soit comme solution intermédiaire,
soit comme solution de long terme.

**Le chemin vers la transition énergétique peut être semé d’embûches : l’anticipation et l’expérience terrain sont essentielles pour les éviter**
. Les AOM et leurs exploitants doivent notamment maintenir des services de
transport opérationnels et de qualité, tout en menant à bien le changement. Une
approche par phase est une réponse possible pour déployer les nouvelles
infrastructures d’avitaillement et renouveler progressivement le matériel
roulant.

Par ailleurs, les
**AOM et leurs exploitants sont incités à mettre en œuvre des stratégies en matière d’énergie renouvelable **
pour les aider à se protéger de la volatilité des marchés de l’énergie, en
développant par exemple leur propre production, à l’instar du métro de Delhi
(DMRC) qui a installé 2 000 panneaux solaires sur 142 toits pour alimenter 4 %
de sa consommation^(3).

Enfin, les autorités doivent démontrer que les fonds publics sont dépensés de
manière responsable, en définissant des priorités. A cet effet, une approche
systémique est indispensable pour surmonter tous ces défis, comme l’illustrent
les études de cas ci-après.

^(1)
[https://www.unife.org/activities/environment-and-sustainability/diesel-traction/](https://www.unife.org/activities/environment-and-sustainability/diesel-traction/)

^(2)
[https://www.railwaypro.com/wp/worldwide-rail-electrification-remains-at-high-volume/](https://www.railwaypro.com/wp/worldwide-rail-electrification-remains-at-high-volume/)

^(3)
[https://renergyinfo.com/dmrc-to-increase-use-of-renewable-energy-by-50-through-vertical-solar-panels](https://renergyinfo.com/dmrc-to-increase-use-of-renewable-energy-by-50-through-vertical-solar-panels)

### ÉTUDE DE CAS N°1 : France, trains à hydrogène : intégrer la chaîne d’approvisionnement énergétique

![hydrogen-train](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/07/hydrogen-train-1024x679.jpg)

**France, trains à hydrogène : intégrer la chaîne d’approvisionnement énergétique**

Pour réussir la transition énergétique, la production de l’énergie, son
transport, son stockage et sa distribution doivent faire partie intégrante des
études de faisabilité et de planification du projet.
**S’agissant de la transition vers l’hydrogène, le grand défi aujourd’hui est que, ni la chaîne d’approvisionnement, ni l’infrastructure d’avitaillement, n’existent**
.

Sur de telles opérations, nos experts prennent en compte toute une série de
facteurs : l’impact environnemental, l’acceptation sociale, le risque
réputationnel, l’investissement et les coûts opérationnels, le bilan économique,
ainsi que l’intégration de la logistique d’approvisionnement en hydrogène avec
l’exploitation du service elle-même.

Lorsque nos experts accompagnent les AOM pour déployer la solution hydrogène
selon leur stratégie de transition énergétique, ils préconisent de recenser
autour du périmètre projet les unités de production et de distribution
d’hydrogène existantes ou à venir, ainsi que l’empreinte carbone. En effet,
l’hydrogène peut être créé à l’aide de divers procédés, dont le plus connu, le
vaporeformage, fait appel à du combustible fossile. L’objectif principal étant
de produire de l’hydrogène vert par électrolyse avec de l’électricité bas
carbone, il peut être nécessaire d’envisager des stratégies de développement
d’énergies renouvelables ou de conclure des accords d’achat d’électricité (AAE)
qui établissent des contrats à long terme pour de l’électricité d’origine
renouvelable.
**L’emplacement optimal des usines de production, le coût économique et environnemental du transport de l’hydrogène, la sélection des sites de ravitaillement sont ainsi autant d’éléments à prendre en compte**
.

En région Occitanie, un projet pionnier sur la ligne Toulouse – Montréjeau –
Luchon prévoit la réouverture de la section de 36 km entre Montréjeau et Luchon,
fermée depuis 2014. Les 3 trains hybrides électrique-hydrogène font partie d’un
groupement de commande de 12 trains, en collaboration avec trois autres régions
françaises.
**SYSTRA intervient sur la stratégie d’approvisionnement en hydrogène, son transport et son stockage ainsi que sur le choix de l’emplacement de la station de distribution d’hydrogène**
, en collaboration avec deux partenaires spécialistes de l’hydrogène.

Chez SYSTRA, nous pensons que l’approche holistique sur des projets ferroviaires
complexes facilite la prise de décision et permet d’optimiser le coût total de
possession. Nos spécialistes fonciers, environnementaux, de la construction, de
l’exploitation ferroviaire et de l’hydrogène associent ainsi leurs expertises
pour identifier en amont les risques du projet et enrichir les analyses
multi-critères.

L’hydrogène est une technologie intéressante pour certains cas d’usage,
notamment car elle est adaptée aux petites lignes régionales où
l’électrification n’est pas viable économiquement pour quelques trains circulant
quotidiennement.
**Alimenter les trains en utilisant de l’hydrogène à faible teneur en carbone plutôt que du diesel peut se traduire par des baisses considérables d’émissions de carbone : sur cette étude de cas spécifique, la réduction s’établit entre 80 et 95 % !**

### ÉTUDE DE CAS N°2 : Aux États-Unis : phaser la transition d’un dépôt de bus électriques multi-énergies en intégrant la production d’énergie renouvelable

![depot-1](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/07/depot-1-1024x682.jpg)

**Aux États-Unis : phaser la transition d’un dépôt de bus électriques multi-énergies en intégrant la production d’énergie renouvelable**

Pour les AOM et exploitants, une
**transition par étape peut s’avérer pertinente.** En effet, la transition
énergétique requiert des investissements significatifs dans un contexte de
budget public souvent contraint, avec des surfaces foncières disponibles
limitées en zone urbaine, et l’obligation de maintenir des services de transport
public de qualité pendant la durée de l’opération. Certaines AOM font le choix
d’adapter leur dépôt existant plutôt que d’en construire un nouveau.
**Durant cette transition, plusieurs technologies d’énergie sont alors exploitées sur le même site, ce qui constitue un vrai défi opérationnel.**
L’autonomie limitée des bus électriques à batterie et les contraintes d’appel de
puissance en électricité sur le réseau existant peuvent également amener à des
objectifs de transition du parc par étape.

Comment gérer ces contraintes ? Chez SYSTRA, nous pensons que les conditions
d’application des technologies alternatives au diesel doivent être étudiées avec
beaucoup de soin, en fonction des itinéraires et des services de bus, ce qui
peut amener à réviser les schémas d’exploitation. Les scénarios d’étude doivent
prendre en compte la robustesse des services, les solutions d’avitaillement ou
de recharge, l’approvisionnement en énergie, en tenant compte des conditions
d’exploitation du dépôt parallèlement à des travaux de construction échelonnés.
Aussi, la formation de l’exploitant est un facteur clé de succès.

**Aux États-Unis, SYSTRA accompagne l’AOM de Washington** (WMATA ou Washington
Metropolitan Area Transit Authority) en tant qu’ingénierie en charge de la
conception de l’infrastructure électrique et de gaz,
**pour la transition de la flotte bus du dépôt Bladensburg, qui se fera par étapes.**

Certains services passeront d’abord au GNV (Gaz Naturel Véhicule), en raison de
sa plus grande autonomie et de son coût de possession inférieur à celui de la
technologie batterie. D’autres services passeront à l’électrique batterie, pour
aboutir dans un second temps à une flotte de 300 autobus entièrement
électriques. **Les panneaux solaires photovoltaïques installés sur le toit **de
la nouvelle installation
**produiront de l’énergie pour les bâtiments administratifs**, ce qui équivaut à
la consommation d’environ 25 bus électriques (sur 150). L’étude économique a
montré que cela permettrait de diviser par deux le coût de l’énergie pour les
bâtiments administratifs par rapport au scénario sans panneau solaire, couvrant
en partie les risques de fluctuation du marché de l’électricité.

SYSTRA a étudié plusieurs scénarios sur l’exploitation future afin de tester sa
robustesse et l’infrastructure correspondante. La conception du dépôt réalisée
en BIM (Building Information Modelling) assure que l’infrastructure est adaptée
à l’exploitation de la future flotte de bus.

Au final,
**sur ce cas d’étude spécifique, le passage à un parc de bus électriques à batterie permettra de réduire de 83 % les émissions annuelles de carbone en exploitation**^(4)
. Parmi les autres avantages, citons la réduction d’émissions polluantes locales
(oxydes d’azote, hydrocarbures, particules) ainsi que la diminution de la
pollution sonore grâce au fonctionnement plus silencieux des véhicules
électriques.

^(4)
[WMATA-ZEB-Transition-Plan\_March2023.pdf](https://www.wmata.com/initiatives/plans/upload/WMATA-ZEB-Transition-Plan_March2023.pdf)

### ÉTUDE DE CAS N°3 : Au Canada, optimiser l’infrastructure d’électrification des bus électriques : un défi complexe

![electric-bus](https://www.systra.com/wp-content/uploads/2023/07/electric-bus.jpg)

**Au Canada, optimiser l’infrastructure d’électrification des bus électriques : un défi complexe**

Aboutir à une solution optimale sur les projets d’électrification de bus
requiert de bonnes orientations stratégiques et des ressources en ingénierie de
conception. Parmi les facteurs à prendre en compte figurent les pics d’appel de
puissance, la configuration spatiale du dépôt, la configuration technique de son
infrastructure électrique, l’investissement requis et le financement disponible.
A ce sujet, certaines AOM ont pu avoir recours à l’émission d’obligations vertes
sur les marchés pour financer leur projet.

Des critères tels que le nombre de rangées et de bus par rangée dans le dépôt,
ou bien le type de chargeur ainsi que leur répartition dans l’espace du dépôt,
ont un impact significatif sur le profil de consommation d’énergie. Notre
expérience montre qu’
**une bonne conception peut réduire les pics d’appel de puissance jusqu’à 70 %.**

**La modélisation poussée de scénarios détaillés n’est possible qu’à l’aide d’outils numériques**
. Nos ingénieurs utilisent le Transit & Electromobility Smart Simulator (TESS),
notre simulateur d’installations de recharge d’autobus. Celui-ci modélise des
paramètres tels que les schémas de stationnement, les mouvements de véhicules,
l’infrastructure électrique, la consommation d’énergie, les tarifs d’électricité
et fournit des résultats comme la robustesse du plan d’exploitation,
l’utilisation des chargeurs, les pics de puissance, ou encore les coûts
d’exploitation et d’investissement.

Développé à partir de données réelles, TESS permet ainsi d’identifier les
scénarios d’exploitation optimaux de l’infrastructure électrique.

TESS a été développé dans le cadre de la conception préliminaire d’un dépôt de
bus électriques pour le Réseau de transport de la Capitale (RTC) au Québec,
Canada, qui est en train de faire passer sa flotte de 172 bus du diesel à
l’électrique batterie. Prenant en compte les contraintes budgétaires du maitre
d’ouvrage, l’autonomie limitée des bus électriques – par ailleurs sensible aux
variations de températures extrêmes, l’espace restreint pour le dépôt et le
risque incendie, TESS a simulé différentes approches pour déterminer celle qui
donnerait les meilleurs résultats en termes de coûts d’investissement et
d’exploitation, et par là même de retour sur investissement des fonds publics,
tout en garantissant un plan d’exploitation résilient.

En passant du diesel aux bus électriques, dans un pays où 99 % de l’électricité
est déjà produite par l’hydroélectricité,
**16 500 tonnes d’émissions de CO2 seront ainsi économisées chaque année en exploitation sur cette étude de cas spécifique**
. Les tests de scénarios réalisés avec TESS montrent que la
**conception proposée** (avec un ratio de deux bus électriques par chargeur)
**baissera de 68 % le pic d’appel de puissance, ce qui permettra de réduire le tarif de l’électricité et de réaliser 28 % d’économies sur le coût d’investissement de l’infrastructure électrique**
par rapport au scénario initial (avec un chargeur par bus et sans optimisation).

**Ces 3 études de cas permettent d’illustrer à quel point l’approche systémique est essentielle pour intégrer toute la chaîne d’approvisionnement dans un projet de transition énergétique, travailler sur un dépôt multi-énergies et optimiser une infrastructure électrique.**
En parallèle, la sécurité des installations en vue des opérations d’exploitation
et de maintenance reste un prérequis à garantir, en ligne comme dans les
différents sites construits ou transformés pour les besoins du projet. C’est
pourquoi SYSTRA a développé des compétences spécifiques en la matière,
particulièrement en Australie dans le cadre de deux projets de tramway avec
batterie circulant sur des sections sans caténaire. Les risques de feu de
batterie au dépôt, en ligne et de champs électromagnétique pendant la charge en
exploitation ont été particulièrement regardés pour valider la réalisation de
ces projets.

La transition énergétique dans les transports publics peut contribuer à réduire
drastiquement les émissions de CO2 en exploitation.
**Si ces technologies sont porteuses de nombreux défis pour les AOM – techniques, financiers, opérationnels – un accompagnement adapté permet d’en maîtriser tous les risques.**

### À VENIR

Dans le prochain article, nous aborderons les bénéfices apportés par les
solutions numériques dans les projets de transition énergétique en lien avec la
mobilité.

_Crédit photos : GettyImages_