Sur une ligne ferroviaire dépourvue de caténaire, un train classique doit embarquer son énergie sous forme de gazole. Le train à batteries Alstom conserve la traction électrique, mais remplace le groupe diesel par des batteries capables d’alimenter les moteurs entre deux portions électrifiées. Cette solution vise les liaisons régionales où poser une caténaire sur toute la ligne coûterait très cher. Elle repose sur une recharge en circulation, complétée par l’énergie récupérée lors des freinages.
Le fonctionnement d’un train à batteries Alstom dépend donc autant de la rame que du profil de la ligne. Distance sans fil aérien, arrêts, dénivelé, température et puissance disponible sous caténaire déterminent son exploitation réelle.
En résumé sur le train à batteries Alstom
- Il remplace les moteurs diesel par des batteries rechargées sous les caténaires et au freinage.
- Il réduit le bruit local et les émissions liées à la traction sur les lignes partiellement électrifiées.
- Il évite, sur certains itinéraires, une électrification intégrale coûteuse.
- Son autonomie limite son emploi aux tronçons non électrifiés de longueur maîtrisée.
- La recharge exige des portions électrifiées ou des installations fixes suffisamment puissantes.
- La masse, le vieillissement et le coût des batteries restent des contraintes d’exploitation.
Comment une rame Alstom roule-t-elle sans moteur diesel ?
La rame conserve ses moteurs électriques, ses convertisseurs et ses équipements de commande. Le remplacement des moteurs diesel consiste à retirer les groupes thermiques et les auxiliaires associés, puis à installer des modules d’accumulateurs avec leur système de refroidissement, de surveillance et de protection.
Ces batteries de traction lithium-ion délivrent un courant continu. L’électronique de puissance le transforme pour alimenter les moteurs de traction, qui entraînent les essieux. Sous caténaire, le train capte l’électricité par son pantographe. Il alimente alors directement la chaîne de traction et recharge les batteries si leur état de charge le permet.
Cette architecture est souvent désignée par l’acronyme BEMU, pour Battery Electric Multiple Unit. Elle se distingue d’une rame bimode électrique-diesel, qui transporte encore un moteur thermique et du carburant. Sur un BEMU, la continuité du trajet dépend du niveau de charge disponible à l’entrée de la zone sans caténaire.
La recharge sous caténaire exploite aussi l’énergie du freinage
La recharge accélérée sous caténaire intervient lorsque la rame circule sur une section électrifiée. Elle doit être assez rapide pour restaurer l’énergie consommée sur le tronçon suivant, sans dépasser les capacités du réseau électrique ni dégrader inutilement les cellules.
Le freinage apporte une seconde source d’énergie. Lorsqu’un train ralentit, ses moteurs deviennent générateurs et renvoient normalement l’électricité vers la caténaire. Si le réseau ne peut l’absorber, une rame à batteries peut la stocker grâce à la récupération de l’énergie au freinage. Selon les profils de circulation, ce mécanisme peut procurer jusqu’à 20 % d’économies d’énergie.
La recharge dépend toutefois du temps passé sous les fils. Un arrêt dans une gare électrifiée peut compléter le niveau de charge, mais il ne transforme pas une courte halte en pleine recharge. Les batteries doivent aussi rester dans une plage de température contrôlée. Les poussières abrasives, les pluies intenses ou les cendres de volcan font partie des contraintes environnementales considérées lors de la conception des caissons et de leur ventilation.
L’autonomie sur une ligne non électrifiée reste le paramètre décisif
L’autonomie train à batteries se calcule avec une marge, car une distance théorique ne suffit pas à garantir le service. Les accélérations fréquentes, une rampe, le chauffage en hiver ou la climatisation en été augmentent la consommation. L’exploitant prévoit aussi une réserve afin de rejoindre une zone électrifiée en cas d’aléa.
En France, trois Autorails à grande capacité, ou AGC, bimodes ont été transformés en rames caténaire-batterie. Leur démonstrateur annonce 80 km d’autonomie sur les tronçons non électrifiés, avec environ 20 km de réserve d’énergie. Les deux moteurs thermiques de chaque rame ont été remplacés par le système de stockage et ses équipements électriques.
Ces essais réunissent les régions Auvergne-Rhône-Alpes, Hauts-de-France, Sud, Nouvelle-Aquitaine et Occitanie, avec SNCF Voyageurs et le constructeur. L’investissement annoncé atteint 40 millions d’euros. Les performances attendues restent liées à une exploitation régionale précise, avec des séquences régulières de recharge sous caténaire.
| Critère | Rame à batteries | Rame diesel |
|---|---|---|
| Énergie embarquée | Électricité stockée | Gazole |
| Émissions à l’usage | Dépendent du mix électrique | Directes à l’échappement |
| Rayon d’action | Adapté aux sections sans caténaire limitées | Très étendu avec ravitaillement |
| Maintenance | Batteries, refroidissement et électronique | Moteur thermique, carburant et dépollution |
| Bruit à l’arrêt et au démarrage | Faible | Plus élevé |
Les trains à batteries au Royaume-Uni ciblent les lignes mixtes
Les trains à batteries Royaume-Uni intéressent surtout les lignes dont l’électrification s’interrompt sur quelques dizaines de kilomètres. Le réseau britannique associe en effet des axes électrifiés à des embranchements régionaux qui conservent une traction diesel. Un train rechargeable peut passer de l’un à l’autre sans changement de rame ni rupture de correspondance.
Alstom a hérité, après le rachat de Bombardier Transport, de travaux britanniques sur les automotrices électriques équipées de batteries. Les essais réalisés sur une rame Class 379 avaient montré le principe technique dès le milieu des années 2010. Ils ne doivent pas être confondus avec un déploiement généralisé de rames Alstom à batteries sur le réseau britannique.
Le remplacement des trains diesel se fait donc au cas par cas. Il est pertinent lorsque les sections électrifiées permettent de recharger suffisamment souvent et que les roulements restent compatibles avec l’autonomie. Sur une longue ligne isolée, le diesel ou une électrification complète conservent des arguments opérationnels.
La baisse des émissions modifie aussi la façon d’évaluer les contrats de transport, au même titre que l’intégration du coût carbone dans les choix logistiques.
Pour les AGC français, la réduction annoncée atteint 85 % de réduction des émissions de CO2 par rapport à une circulation diesel. Ce résultat dépend de l’électricité utilisée pour la recharge et de la substitution effective de kilomètres parcourus au gazole.
Les limites des rames à batteries imposent une infrastructure adaptée
Les limites des rames à batteries commencent par la densité énergétique. À masse égale, le gazole stocke davantage d’énergie utilisable qu’une batterie. Ajouter des modules augmente donc le poids de la rame, réduit parfois la capacité disponible et influe sur la consommation.
Une batterie perd aussi progressivement de la capacité avec les cycles, les fortes températures et les appels de puissance répétés. Son système de gestion équilibre les cellules et évite les charges ou décharges excessives. Le remplacement des modules constitue une dépense à prévoir sur la durée de vie du matériel.
L’infrastructure de recharge fixe peut répondre à l’absence de caténaire sur une partie du parcours. Elle réclame toutefois des équipements électriques puissants, des procédures de sécurité et une disponibilité élevée. Une panne de recharge peut perturber plusieurs rotations dans la journée.
L’électrification complète reste la solution la plus robuste pour un trafic dense et durable. Les batteries trouvent leur place sur des lignes où quelques tronçons électrifiés encadrent une portion non équipée. Elles offrent alors une alternative directe à la traction diesel sans imposer de lourds travaux sur tout l’itinéraire.
Questions fréquentes sur les trains à batteries Alstom
Quelle est l’autonomie réelle d’un train à batteries ?
L’autonomie dépend du parcours et du matériel. L’AGC français converti vise 80 km sans caténaire, auxquels s’ajoute une marge d’environ 20 km. Une ligne vallonnée, des arrêts rapprochés ou une météo froide peuvent réduire cette distance.
Un train à batteries recharge-t-il pendant qu’il roule ?
Oui, il se recharge en roulant sous caténaire lorsque la puissance disponible le permet. Il récupère aussi une partie de l’électricité produite au freinage. Le temps passé sur les portions électrifiées est donc intégré au plan de transport.
Les trains à batteries remplacent-ils tous les trains diesel ?
Non. Ils conviennent aux lignes disposant de sections électrifiées assez longues pour recharger les batteries. Les itinéraires très longs sans caténaire exigent soit une autre énergie embarquée, soit une électrification plus étendue.
Les batteries rendent-elles le train totalement décarboné ?
Elles suppriment les émissions du moteur diesel pendant le trajet. Le bilan complet inclut toutefois la production de l’électricité, la fabrication des batteries et leur recyclage. Leur intérêt climatique augmente lorsque l’électricité est peu carbonée et qu’elles remplacent réellement des circulations diesel.
Le train à batteries constitue une solution de transition crédible sur les lignes régionales partiellement électrifiées. Son efficacité repose sur un équilibre précis entre autonomie, recharge et fréquence des circulations. Les choix de réseau détermineront son extension bien davantage que la seule capacité des batteries.
