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Les systèmes d’entraînement alternatifs sont de plus en plus populaires dans le secteur des transports. Les aspects écologiques sont un facteur déterminant. L’étude FFF (Fossil Free Future for Track Work Machinery) réalisée par l’Université technique de Graz en coopération avec Plasser & Theurer analyse la possibilité de réduire à zéro les émissions directes générées par les travaux de construction et de maintenance de la voie.
Actuellement, les machines de construction de voie sont principalement entraînées par des moteurs diesel. Selon l’Institut d'ingénierie ferroviaire et d'économie des transports de l’Université technique de Graz, 9 600 t de CO₂ sont générés chaque année par les travaux de maintenance des voies (consommation en carburant, transport de machines et de matériaux et production) des ÖBB (société des chemins de fer autrichiens). Cela montre l’immense potentiel qu'offre le passage aux systèmes d’entraînement alternatifs pour les machines de construction de voie afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre. On peut également supposer que les machines de construction de voie seront à l'avenir soumises à des règlementations plus strictes. L’objectif de l’étude FFF est d’analyser les différentes solutions développées dans le secteur des transports et d’évaluer leur applicabilité au secteur ferroviaire et aux engins de construction. L’analyse prend en compte les aspects propres au marché ainsi que les facteurs de risque. Sur la base des résultats de l’analyse de marché et d’un programme de calcul, des recommandations spécifiques sont formulées sur la base de solutions alternatives pour différentes machines de travaux de voie.
L’analyse de marché enregistre les tendances technologiques des différents systèmes d’entraînement alternatifs en fonction des différents modes de transport. Une attention particulière est portée sur le secteur ferroviaire et de la construction de voie. Les conditions-cadres telles que les règlementations et les subventions politiques attendues sont évaluées. Dans le cadre du projet, l’Université technique de Graz a développé le programme de calcul CalCAS (Calculation of Comparison for Alternative Solutions), qui se base sur les données de différentes machines de construction de voie.
Matthias Landgraf (docteur et ingénieur diplômé)
Université technique de Graz
Martina Zeiner (ingénieur diplômé)
Université technique de Graz
Des facteurs tels que l'utilisation de technologies existantes, le manque d’infrastructure, le manque de règles spécifiques ou de subventions ainsi que des coûts plus élevés dus au développement technique restreignent l’acceptation des systèmes d’entraînement alternatifs par le marché ferroviaire. Le secteur du transport routier, en particulier le secteur automobile, est le plus avancé en termes de systèmes d’entraînements alternatifs par rapport aux autres modes de transport. Bien qu'il n'y ait pas d'objectifs concrets dans les secteurs ferroviaires et de la construction et que la demande reste faible, les parties prenantes du secteur sont conscientes de la nécessité de réduire l’impact environnemental. Avec le progrès technique, la demande en systèmes d’entraînement alternatifs augmentera dans les deux secteurs.
Les systèmes d'entraînement alternatifs pour les machines de construction de voies sont encore jusqu’à présent largement sous-exploités. L’analyse de marché montre que les concepts technologiques utilisés dans le secteur de la construction pourraient aussi être applicables aux technologies d'entraînement des engins de construction de voies. Concernant les sources d'énergie primaires, les machines de construction de voies sont fortement influencées par les tendances du marché ferroviaire car la mise en œuvre de solutions alternatives dépend de l’infrastructure d’alimentation en énergie (par exemple, le chargement de batteries ou le ravitaillement des réservoirs d’hydrogène).
Par rapport au secteur ferroviaire, la technologie des batteries est largement plus répandue dans le secteur de la construction mais reste limitée aux machines de travaux électriques, aux appareils portables ou aux petites machines. En revanche, la technologie des piles à combustibles se trouve encore à un stade de développement très précoce (à l’exception des batteries pour chariots élévateurs). Il existe peu de modèles de machines de construction de voies dotés de systèmes d’entraînement alternatifs (six fabricants ont pu être identifiés). Pour les engins de construction de voie, ce sont plutôt des solutions hybrides (principalement diesel-électrique) qui sont utilisées à la place des solutions autonomes. Cela correspond à la tendance visible sur l'ensemble du secteur ferroviaire. Les machines fonctionnant uniquement sur batterie, telles que les petites bourreuses manuelles (plus légères), sont une exception.
Les résultats du CalCAS montrent que les technologies de batteries embarquées sont la solution privilégiée pour les machines de construction de voies ayant un besoin en énergie inférieur à 300 kWh. À l’inverse, la technologie des batteries à hydrogène convient aux machines dont le besoin est supérieur à 800 kWh. Les machines ayant un besoin énergétique intermédiaire nécessitent, en raison de leur poids, soit d'une technologie de batterie plus évoluée, soit de la technologie des piles à combustible. Malgré les avantages des systèmes d'entraînement alternatifs (par ex. réduction des émissions de gaz à effet de serre et des nuisances sonores, augmentation de l'efficacité), l'utilisation de systèmes d'entraînement alternatifs n'empêche pas automatiquement l'usage d'énergies fossiles, ni la présence d’émissions. Le potentiel des combustibles liquides alternatifs est limité (besoins élevés en énergie primaire, données contradictoires sur les émissions, doutes sur les carburants d’origine synthétique, etc.). Les applications finales des batteries et des solutions basées sur l'hydrogène dépendent ainsi du processus de production ainsi que de la durée de vie de leurs composants. Cependant, on leur attribue un grand potentiel de réduction des impacts environnementaux.
Les résultats de l’étude FFF aident Plasser & Theurer à évaluer les technologies d’entraînement alternatives pour les engins de construction de la voie et donc à peser les opportunités et les risques associés. Les informations obtenues offrent la possibilité de mieux évaluer les développements futures du marché, en particulier dans les secteurs ferroviaires et de la construction. De plus, le programme de calcul permet d’évaluer les exigences fondamentales des différents types de machines en termes de systèmes d’entraînement alternatifs et de les intégrer dans les décisions stratégiques de l'entreprise.
