Changement climatique – SNCF répond par l’innovation

Moins et mieux consommer l'énergie participe à la lutte contre le réchauffement de la planète. Mais comment faire ? Innovation & Recherche travaille en mode collaboratif à des solutions de rupture.

Dans la ligne de mire des décideurs à l’heure de la COP21, le secteur des transports est responsable de 27% des émissions de gaz à effet de serre en France. Le ferroviaire fait exception, qui se range du côté des solutions. « Le train représente moins de 1% des émissions pour environ 10% des voyageurs et marchandises transportées, souligne Christian Dubost, directeur Développement durable de SNCF. La meilleure façon de lutter contre le changement climatique est de faciliter le report vers le ferroviaire, mais aussi vers les autres modes de transports collectifs ou partagés ». SNCF les intègre dans sa nouvelle offre de mobilité porte-à-porte, résolument bas carbone. « Elle associe le train, colonne vertébrale du déplacement, à des parcours terminaux en tramway, métro, vélo ou encore covoiturage, cite Christian Dubost. Il s’agit d’une vraie alternative à l’autosolisme. Et l’innovation dans le domaine digital joue un rôle clé dans ce développement ».

Sortir des sentiers battus

Innover dans tous les champs s’avère également capital pour atteindre les objectifs de l’entreprise : réduire encore de 20% ses émissions de gaz à effet de serre de 2014 à 2025, et de 20% sa consommation d’énergie de 2012 à 2022. « L’innovation incrémentale ne suffira pas, prévient Vincent Delcourt, Responsable du Cluster Innovation & Recherche Energie. Des ruptures technologiques et des nouveaux modèles économiques sont à inventer pour répondre à ces enjeux, nous avons donc organisé fin 2011 un Lab Energie ». Cette démarche collaborative de conception innovante a fait émerger trois concepts. Le premier concerne la performance énergétique du système ferroviaire, avec l’enjeu d’aboutir à un matériel roulant, un infrastructure et des bâtiments plus économes. Le deuxième appelle à passer du statut de consommateur à celui de consomm’acteur, capable d’adopter une posture active sur les marchés et de gérer l’énergie de façon intelligente. Le troisième, c’est repenser l’offre de transport sous l’angle énergétique, depuis le tracé de lignes moins consommatrices, jusqu’à l’écoconduite. Ce trio structure une feuille de route, qui s’attache à la performance énergétique du système ferroviaire dans son ensemble. « Mais le Lab a aussi ouvert en préambule un déficit de connaissances fines de nos consommations énergétiques, ajoute Vincent Delcourt. Qui consomme quoi, à quel moment et pour quels usages? Pour le savoir, nous avons lancé des campagnes de comptage et d’analyse de consommation (Bâtiments, Trains)». Cette connaissance acquise, il devient possible de construire une première politique d’efficacité énergétique, basée sur la sensibilisation et une modification des usages. A partir de ces donnés, nous établissons des modèles qui nous permettent de tester en simulation des stratégies de gestion énergétique. Le but est de réduire au maximum les pertes d’énergie (pertes d’énergie lors de son transport, lors de certaines phases de freinage des trains», illustre Vincent Delcourt.

Combiner et décentraliser, pour mieux s’effacer

L’étape suivante consiste à penser hybridation, tant pour les installations fixes de traction électrique (stockage pour renforcement de ligne) que pour le matériel roulant (thermique et électrique). « Cette piste est à l’étude pour les TER » indique Christian Dubost. Diversifier les sources, c’est aussi gagner en flexibilité. Un ingrédient essentiel pour franchir un cap supplémentaire et envisager une gestion intelligente de l’énergie au travers du concept de smart grid ferroviaire. « Il suppose une mutation des réseaux électriques, précise Vincent Delcourt. Ils s’organisent aujourd’hui selon un schéma très centralisé, à partir du réseau de transport d’énergie (RTE) raccordé aux centrales nucléaires. Demain, nous aurons une multitude de réseaux décentralisés, nourris par des îlots énergétiques capables de produire et de stocker de l’énergie pour nous-mêmes, et pour les autres ». A l’échelle d’une gare, il est envisageable de coupler de la production locale à partir d’énergies renouvelables couplée à un stockeur qui récupère également une partie de l’énergie de freinage. Cette  énergie pourra servir pour alimenter la gare, d’autres bâtiments du quartier ou des véhicules électriques c’est la notion de gare Hub énergétique pour le quartier. Le stockage comme dispositif de gestion active permet également de contribuer à une stratégie d’effacement au profit de tiers. Ce sujet est à l’étude à Issy-les-Moulineaux (projet IssyGrid). A plus large échelle, l’agrégation d’actions d’effacement (modulation de la vitesse des trains, modification du process industriel, modulation de l’éclairage dans une gare…) pourrait venir soutenir la consommation d’électricité d’une région entière, comme la, en situation de tension extrême sur le réseau électrique national.

Avec variable économique intégrée

Toutes ces pistes sont explorées en collaboration avec le monde académique, d’autres grands groupes et des startups. « Nous avons identifié de nombreuses solutions de rupture. Il nous faut maintenant valider leur performance en situation opérationnel  explique Vincent Delcourt. A ce stade, le faible coût actuel des énergies fossiles et nucléaire en France freine les investissements ». Investir dans les technologies bas carbone et intensifier l’effort de R&D figure d’ailleurs au rang des Propositions des entreprises pour la COP21 de Paris, un texte publié en mai dernier. « SNCF se positionne aussi résolument en faveur de la mise en place progressive d’un prix du carbone » insiste Christian Dubost. Un changement radical qui permettrait au ferroviaire de valoriser ses efforts pour le climat.

REPèRES

  • 1,5 % de la consommation nationale d’électricité pour SNCF
  • 1 % des émissions de CO2 des transports en France et 10% des voyageurs et marchandises transportés.
  • 80 % de la consommation d’énergie de l’entreprise sert à la traction des trains, 20 % aux bâtiments (gares, centres de maintenance…)
  • 4 fois plus de dépenses pour l’achat d’électricité que pour celui de produits pétroliers (TER et Fret).
  • 50 % de la consommation d’énergie de SNCF pour les TGV, 17% pour Transilien

Bilan carbone : Objectif dépassé !

« Depuis 2012 en France, les grandes entreprises doivent publier tous les trois ans leur bilan carbone. Lors du premier, nous avions pris l’engagement de réduire de 3,3% nos émissions de gaz à effet de serre en 3 ans. Le deuxième bilan, réalisé cette année, montre que nous sommes allés au-delà, avec une baisse de 5%. Le groupe public ferroviaire émet aujourd’hui 1 million de tonnes de CO2 par an, soit l’équivalent des émissions de 130 000 français. En moyenne, un trajet seul en voiture émet 74 fois plus de CO2 qu’en TGV, et 6 fois plus qu’en TER… L’information CO2 que nous donnons à nos clients est une façon de les sensibiliser à l’impact de leurs mobilités ».
Benoit Aliadière, responsable de la comptabilité carbone du Groupe à la Direction développement durable de SNCF.

Deux projets à la loupe

Deux projets à la loupe

Versailles Smart Gare – La problématique énergétique

Les villes mobilisent 70% des consommations d’énergie en France, dont près de la moitié pour les transports*. Placées en leur cœur, les gares deviennent de véritables pôles d’échanges multimodaux (train, bus, voiture, marche…). Allier croissance des mobilités et développement durable exige une transition énergétique vers le bas carbone, avec l’enjeu d’optimiser l’usage des ressources en énergie et de minimiser l’empreinte environnementale des activités.

Une solution
Faire de la gare du futur un acteur à part entière de la transition énergétique des villes de demain, en lui appliquant le concept du smart grid. Il s’agit de la doter des moyens de produire, stocker et gérer de façon intelligente l’énergie pour les besoins du pôle d’échanges multimodal et de son territoire d’implantation.

Innovation & Recherche a conçu le programme d’innovation ouverte Versailles smart gare. Il associe des partenaires internes et externes (acteurs publics, fournisseurs d’énergie, promoteurs immobiliers…), afin de concevoir un démonstrateur, appuyé sur la gare de Versailles-Chantiers (64 000 voyageurs et plus de 500 trains par jour). L’enjeu ? Evaluer avec précision le potentiel et les contraintes du smart grid au travers de 7 projets : développement de la mobilité électrique, production d’énergie locale, stockage d’énergie en gare, service d’effacement électrique, cartographie des potentiels énergétiques, sensibilisation de l’usager et récupération de l’énergie de freinage des trains.

*La ville de demain : intelligente, résiliente, frugale, post-carbone ou autre. Synthèse documentaire, Ministère du développement durable, mars 2013

Chaudière numérique - La problématique énergétique

Chaudière numérique – La problématique énergétique

Les serveurs informatiques dégagent de la chaleur. Cette source potentielle d’énergie se perd. De plus, climatiser les salles qui hébergent les serveurs consomme de l’électricité. Or SNCF, qui possède ses propres data centers, a pour objectif de réduire de 20% sa consommation d’énergie.

Une solution
Récupérer la chaleur produite par les serveurs pour chauffer, tout au long de l’année, l’eau sanitaire des bâtiments qui les accueillent. La startup française Stimergy a été la première à concevoir un système capable de le faire. Son modèle économique est lui-même innovant : fournir gratuitement la chaleur produite par ses serveurs, en échange de locaux pour les installer, avec une garantie de retour sur investissement en 5 à 7 ans.

Innovation & Recherche a repéré Stimergy durant l’été 2014 et joue depuis un rôle de facilitateur au sein du groupe : aide à l’élaboration de l’argumentaire, repérage des décisionnaires intéressés, et des sites qui permettraient de valoriser pleinement le potentiel de la solution, support lors des présentations et de l’analyse des retours. A ce stade, la filiale logement de SNCF (ICF Habitat) a déjà décidé d’intégrer une première chaudière numérique Stimergy à un projet de construction d’un immeuble d’habitation à Paris (18e). Innovation & Recherche s’attache désormais à trouver un Technicentre volontaire pour héberger une deuxième chaudière numérique, et ainsi diviser par deux sa consommation d’énergie pour chauffer l’eau sanitaire.

Des chaires et des thèses

Des chaires et des thèses

Innovation & Recherche s’allie à des partenaires académiques et industriels pour avancer plus vite et mieux sur la voie de la transition énergétique. La preuve par 3 cibles, très fondamentale ou plus concrète.

1 – Identifier les effets positifs de la mobilité durable et les moyens de les valoriser

Quoi ?
La Chaire Energie et prospérité.

Qui ?
La Fondation du risque (Institut Louis Bachelier) et SNCF, Adème, AFD, Air Liquide Advanced Technologies, CDC Climat, Mirova, Schneider Electric.

Pourquoi faire ?
Du bâtiment aux transports, tout projet qui participe à la transition énergétique a des effets positifs (directs et indirects) pour son environnement au sens large. Ainsi, un projet de mobilité collective génère un gain de temps, de régularité, de confort et de sécurité (moins d’accidents de la route), une réduction du bruit et de la pollution atmosphérique. Il peut permettre aussi de créer des emplois, sur un territoire mieux desservi. Il contribue donc à la qualité de la croissance et à la création de richesses. Quels sont vraiment ses bénéfices pour autrui ? Comment les évaluer, et les financer ? La Chaire Energie & Prospérité porte un programme de recherche dédié.

On en est où ?
Mise en place en janvier 2015, la Chaire a commencé ses travaux et organise à intervalles réguliers des ateliers sur ses thématiques de recherche. Le premier était consacré à la mobilité, le 16 septembre dernier.

2 – Optimiser l’impact du déploiement de véhicules électriques sur le parvis des gares

Quoi ?
Une thèse sur le Vehicle-to-Grid (V2G).

Qui ?
Un étudiant des Hautes Etudes d’Ingénieur de Lille, encadré et financé par Innovation & Recherche SNCF, l’Adème et Gérédis Deux-Sèvres.

Pourquoi faire ?
La loi de transition énergétique adoptée l’été dernier prévoit 7 millions de bornes de recharge pour véhicules électriques et hybrides en France d’ici à 2030. Leur installation sur le parvis des gares va impacter leur facture énergétique. La thèse explore la piste du V2G. Encore en développement, cette technologie permettrait d’utiliser l’énergie de la batterie d’un véhicule en stationnement, branché à sa borne de recharge, pour alimenter la gare. Au-delà, la thèse étudie l’impact d’un pilotage des bornes, synonyme d’une gestion optimale du déchargement et du rechargement des batteries.

On en est où ?
Initiée fin 2013, la thèse a déjà montré la pertinence d’associer V2G et pilotage. Sans ce duo, la facture énergétique d’une gare croit avec le nombre de bornes, par augmentation de la consommation d’électricité et de la puissance d’abonnement. L’association V2G et pilotage modère la surconsommation et permet d’installer au moins 20 bornes sans modifier la puissance d’abonnement.

3 – Imaginer la ville du futur et ses mobilités à partir des besoins de ses usagers

Quoi ?
La Chaire Anthropolis.

Qui ?
L’Institut de Recherche Technologique (IRT) SystemX et CentraleSupélec, avec le support financier d’Engie, SNCF, Renault, RATP et Alstom transport.

Pourquoi faire ?
Une ville durable est au service de ses usagers : habitants, entreprises, collectivités. Pour mieux la concevoir, il faut partir de leurs besoins. Il faut aussi adopter une vision d’ensemble, qui intègre les différents systèmes ou services urbains (transports, commerces, énergie, communication…) et prenne en compte leurs interactions. Les travaux de la Chaire Anthropolis portent sur des éco-innovations pour un aménagement urbain et périurbain durable, centrés sur les usages et les comportements des usagers. Ils produiront des éléments de connaissance scientifique amont (modèles, scénarios, simulations), qui seront autant d’aides à la décision demain.

On en est où ?
La Chaire est en phase de démarrage. Son programme de recherche va être lancé sur proposition d’IRT SystemX, avec l’appui académique de CentraleSupélec.

L’outil Opti-Conduite

L’Opti-Conduite est un module intégré à l’iPad du conducteur de TGV, où défile sa feuille de route. Il actualise en temps réel la « vitesse de référence » conseillée, calculée grâce à un algorithme nourri par différents paramètres : profil de la ligne, tension d’alimentation de la caténaire, caractéristiques du train… Le conducteur peut choisir de ne pas l’activer. Sa raison d’être : 15 % d’économie d’énergie de traction, c’est l’objectif fixé par SNCF.

Son principe

Sa particularité
SNCF Voyages a voulu un outil d’éco-conduite facile à utiliser, sans formation spécifique, et qui ne représente pas une nouvelle contrainte pour les conducteurs.

Ses atouts
Opti-Conduite entraine une économie globale d’énergie de 5 % au moins. Il diminue l’usure du matériel, fiabilise le respect des horaires et lisse le trafic, avec un rapprochement au plus près du plan de transports théorique.

Ses services
Il améliore la qualité de service pour le client : moins d’arrêts inopinés et conduite plus souple de son train, respect des horaires.

Ses échéances
Testé sur le terrain  en 2015, Opti-Conduite sera généralisé à toute la flotte TGV en 2016.

Son ergonomie
SNCFVoyages a voulu un outil d’écoconduite facile à utiliser, sans formation spécifique et qui ne représente pas une nouvelle contrainte pour les conducteurs.

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