Autobus zéro émission et transition énergétique : comment adapter les installations?
13 juin 2023
Les autobus zéro émission jouent un grand rôle dans l’avenir des transports, mais requièrent des installations particulières. Voici les facteurs clés.
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Par Ryan Odell
Lorsque vous prenez l’autobus pour vous rendre au bureau ou pour faire une course à l’autre bout de la ville, le véhicule à bord duquel vous vous déplacez fonctionne soit à l’hydrogène, à l’électricité, au gaz naturel ou encore au diesel. Vous pourriez le reconnaître en écoutant le bruit émis par l’autobus ou parce que le véhicule est identifié comme étant à faibles émissions de carbone. Il se peut que vous ne le remarquiez pas du tout non plus.
Mais, quel que soit le type d’autobus à bord duquel vous vous trouvez, la transition énergétique se déroule sous vos yeux. En effet, les transports en commun s’éloignent des combustibles fossiles traditionnels.
Les agences responsables de la gestion de ces autobus (notamment des horaires, du nettoyage, du ravitaillement, de l’entretien et des réparations) sont aux portes de la transition énergétique. Elles ont été chargées de moderniser et d’entretenir leur parc de véhicules tout en fournissant des services dans un contexte incertain où les choses évoluent rapidement.
Leur objectif est de proposer des transports en commun qui produisent de faibles émissions de carbone et qui répondent aux besoins des membres de la collectivité. Et pour bien des agences, cela signifie une transition vers un parc d’autobus à zéro émission. Souvent, il s’agit d’autobus électriques à batterie ou d’autobus électriques à pile à combustible à hydrogène. En plus de convertir leur parc d’autobus, les agences doivent aussi adapter leurs installations d’exploitation et d’entretien. Et il s’agit d’une tâche complexe, puisqu’elles devront accomplir tout ceci en continuant de gérer leurs autobus à moteur diesel.
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Campus des travaux publics de Central Platte à Denver, au Colorado.
Les nouvelles technologies des autobus électriques à batterie et des autobus électriques à pile à combustible ont énormément évolué au cours des dernières années. Les agences doivent donc prendre des décisions judicieuses en fonction du type d’autobus dans lequel elles choisissent d’investir. Ces décisions concernent notamment les infrastructures nécessaires pour exploiter et entretenir les autobus.
Une transition progressive
L’acquisition d’un parc de véhicules se fait progressivement. Les agences devront probablement gérer des parcs composés d’autobus alimentés par différents types de carburants pendant leur transition vers des autobus à zéro émission, qui pourrait s’étendre sur une période de 20 à 25 ans. Alors que les investissements dans de nouvelles infrastructures de transport sont en cours, les nouvelles installations d’exploitation et d’entretien doivent être conçues pour avoir une durée de vie utile d’au moins 50 ans. Si les agences de transport en commun construisent de nouvelles installations, comment envisagent-elles cette période de transition? Si elles entreprennent des modifications progressives, de quels facteurs doivent-elles tenir compte? Comment peuvent-elles concevoir des installations qui pourront être adaptées à l’évolution de leur parc?
Composition du parc de véhicules
Les autobus permettent le transport de personnes, et les installations répondent aux besoins en lien avec l’exploitation et l’entretien de ces autobus. Pour concevoir ou moderniser les installations, il faut d’abord savoir à quoi ressemblera le parc d’autobus de demain. Mais puisque les projections peuvent changer et changeront certainement avec le temps, il est nécessaire d’évaluer l’étendue des possibilités en ce qui concerne l’ampleur et la croissance du parc, et les types de véhicules. De cette façon, il sera possible de concevoir des installations flexibles, et ainsi réduire les risques associés à l’évolution de la composition du parc.
Stantec peut même aider les agences de transport à commun à déterminer la meilleure composition pour leur parc d’autobus. Nos spécialistes ont les capacités d’évaluer les avantages et les inconvénients de la technologie actuelle des autobus électriques à batterie par rapport à celle des piles à combustible à hydrogène. Ainsi, ils peuvent aider les agences à comparer les différentes technologies et à déterminer ce qui convient le mieux à leurs objectifs.
En cette période de transition énergétique, voici quelques éléments dont les agences de transport doivent tenir compte dans la conception d’installations destinées aux autobus si elles veulent en améliorer la fonctionnalité et l’utilisation pour les 50 prochaines années.
Choix du site
Quels facteurs les agences de transport en commun doivent-elles considérer dans le choix du site de leurs futures installations d’exploitation et d’entretien en cette période de transition?
Elles doivent tenir compte des infrastructures et de l’exploitation et s’assurer que le site choisi offre assez d’espace pour accueillir des infrastructures d’électricité (postes électriques et transformateurs) ou d’alimentation en hydrogène (installations de stockage et possiblement de production), ainsi que d’alimentation d’urgence (génératrices ou installations de stockage). Si les agences optent pour un parc d’autobus électriques à batterie, elles doivent également tenir compte de la capacité du réseau électrique local et des sources d’énergie (propres ou polluantes). Si elles arrêtent leur choix sur les autobus électriques à pile à combustion à hydrogène, elles doivent connaître la source locale d’hydrogène et la manière dont celui-ci sera transporté au site.
Toutefois, les emplacements les plus appropriés pour les infrastructures ne le sont pas nécessairement pour l’exploitation, notamment en ce qui a trait à la planification des trajets.
Un défi énergétique
Qui dit autobus électrique à batterie dit recharge, ce qui ajoute à la complexité de la conception des installations. La structure existante peut-elle supporter le poids supplémentaire associé aux dispositifs de recharge? Quel est le dégagement requis à l’intérieur? Et surtout, où se trouve l’infrastructure nécessaire à l’augmentation de la charge électrique? Comment l’alimentation en électricité des dispositifs de recharge sera-t-elle assurée?
Les installations pour les autobus électriques à batterie sont extrêmement énergivores. Elles requièrent leurs propres postes électriques, sur site ou hors site, qui eux nécessitent leur propre aménagement et espace. Les agences de transport en commun auront besoin de conseils pour dégager et aménager l’espace qui accueillera les infrastructures électriques, espace qui devra possiblement être agrandi au fil du temps, et à mesure que la demande de recharge augmentera.
Mais d’autres éléments complexes entrent également en jeu. L’ajout de lignes électriques et le raccordement de plusieurs postes électriques posent des risques supplémentaires en lien avec les exigences réglementaires complexes, les coûts d’investissement et la difficulté d’arrimer les échéanciers des tiers aux délais de conception et de construction des infrastructures sur le site.
Les installations destinées aux autobus à hydrogène, quant à elles, posent un défi différent concernant l’approvisionnement. L’hydrogène sera-t-il livré sur le site au moyen de pipelines ou de remorques tubulaires? Sera-t-il produit sur place, dans la région ou ailleurs?
Codes et normes liés au ravitaillement et au stockage
Lorsqu’il est question de stockage de carburant, il faut tenir compte des codes et des normes.
Dans le cas d’installations destinées aux autobus électriques à pile à combustible, les agences doivent stocker l’hydrogène afin de maximiser la sécurité. L’emplacement du site et l’aménagement des installations sont des facteurs déterminants. Certaines installations devront probablement aussi stocker du carburant diesel pour le chauffage d’appoint des autobus électriques à batterie. Le respect des normes et des codes peut devenir tout un casse-tête dans le cas d’installations destinées à plusieurs types de véhicules. Ces exigences ont une incidence sur la conception du bâtiment, notamment en ce qui concerne l’électricité, la mécanique, le système d’extinction d’incendie, la structure et l’architecture.
Superficie, entreposage et aménagement
Le type et le nombre d’autobus que l’agence prévoit gérer influenceront l’aménagement général des installations destinées à l’entretien. Ces données auront également une incidence sur la superficie et l’aménagement de l’entrepôt appuyant les activités d’entretien.
Les agences de transport en commun doivent disposer d’installations qui permettent une circulation efficace et une grande flexibilité, puisque l’ampleur et la composition de leur parc d’autobus, ainsi que le matériel nécessaire entreposé, peuvent changer ou croître au fil du temps.
Pour concevoir ou moderniser les installations, il faut d’abord savoir à quoi ressemblera le parc d’autobus de demain.
Niveau d’entretien, accès et matériel
Les agences maintiennent généralement un ratio cible d’autobus par aire d’entretien en fonction de la composition de leur parc, de l’âge des véhicules et d’autres facteurs. Les données de l’industrie tendent à montrer que les autobus électriques à batterie nécessitent moins d’entretien que les véhicules alimentés au diesel, ce qui veut dire qu’un ratio plus élevé d’autobus par aire d’entretien pourrait être envisagé dans les nouvelles installations. Mais les agences qui optent pour des autobus électriques à batterie pourraient vouloir être prudentes et planifier en fonction d’un ratio plus faible.
L’entretien des autobus alimentés au diesel, à l’électricité et à l’hydrogène est très différent. Les véhicules électriques ont très peu de pièces mobiles, comparativement aux véhicules qui fonctionnent au diesel ou au gaz naturel comprimé, par exemple. Cet élément a une incidence sur la compatibilité de l’atelier d’entretien et sur le matériel et les outils utilisés.
En effet, les critères de conception des fosses, des passerelles et des ponts élévateurs utilisés par les techniciens dans les installations d’entretien sont différents, car les parties de l’autobus devant être entretenues ne sont pas situées au même endroit en fonction du type de véhicule. Ainsi, les installations qui accueillent différents types de véhicules pourraient avoir besoin d’aires d’entretien de différentes configurations et flexibles afin d’accommoder un parc varié.
Il en va de même pour l’équipement industriel dont se servent les techniciens en entretien. Les points de levage peuvent être différents en fonction du type d’autobus. Un appareil de levage encastré au sol pourrait s’avérer nécessaire pour les autobus plus lourds qui sont soulevés par le châssis. Il est donc important pour une agence d’évaluer l’équipement industriel existant de ses installations. Les appareils de levage sont-ils adéquats en ce qui concerne les déplacements horizontaux, la capacité nominale et les points de levage? Peuvent-ils être adaptés au nouveau parc tout en continuant à être utilisés pour le parc actuel?
Développement de la main-d’œuvre
Les techniciens d’entretien s’occupent des différentes parties du moteur à essence ou diesel des autobus. Mais la transition vers les autobus électriques fera disparaître ces emplois progressivement.
L’entretien de systèmes et de moteurs électriques demande des compétences techniques différentes. Le défi à court terme pour les agences de transport en commun est donc de former les employés actuels ou d’embaucher de nouveaux employés et de les former pour répondre à l’évolution des besoins en matière d’entretien d’un parc en transition. L’entretien d’un imposant parc composé de plusieurs centaines d’autobus électriques représente un défi à long terme.
La main-d’œuvre sera-t-elle suffisante et qualifiée pour entretenir un parc de véhicules électriques de plus grande envergure? Les agences doivent prendre des mesures pour assurer la relève et avoir accès à des employés qualifiés qui pourront soutenir les besoins grandissants des parcs d’autobus à zéro émission.
Résilience
Les événements climatiques extrêmes et les pannes de courant qui en découlent menacent la résilience des parcs d’autobus entièrement électriques. Les agences de transport en commun doivent donc se poser d’importantes questions. De quel type de pannes, en ce qui concerne l’ampleur et la durée, doivent-elles protéger leurs services? Ont-elles besoin d’un système d’urgence permettant d’alimenter tous leurs autobus pendant les pannes de plus de quatre heures? Ou quelques autobus pendant une période de 24 heures? Le renforcement du réseau électrique local permettrait-il de fournir la résilience dont elles ont besoin? Quelles mesures de résilience seront suffisantes? Quelle quantité et quel type d’énergie doivent-elles stocker pour faire face aux urgences?
À court terme, les agences pourront utiliser les véhicules à combustibles fossiles qu’elles ont encore dans leur parc en cas d’urgence. À long terme, la solution pourrait résider dans des systèmes de stockage d’énergie, des génératrices (diesel ou gaz naturel) ou des réserves d’hydrogène stockées sur le site. Si le choix s’arrête sur la dernière option, il faudra disposer d’infrastructures électriques d’urgence suffisantes pour distribuer l’hydrogène.
Centre d’exploitation sud à Fort McMurray, en Alberta.
Technologie
Si les autobus de demain sont dotés de la technologie appropriée, leur exploitation pourra être entièrement gérée à l’aide d’un logiciel. Tout, de la recharge à l’entretien préventif, en passant par la planification des trajets, de même que le moment où l’autobus franchit les portes d’entrée et de sortie des installations, sera fait en suivant un horaire automatisé.
Les installations auront besoin d’une couverture WiFi et d’une bande passante adéquates, ainsi que de systèmes sur le site pour permettre ce type de planification automatisée basée sur les données. L’automatisation devra s’intégrer harmonieusement à l’environnement physique des installations. Les agences de transport en commun devront investir dans les TI pour gérer leur parc à l’aide de cette technologie.
Une transition nécessaire
En tenant compte de ces facteurs, les agences de transport en commun seront en mesure d’adapter leurs installations, ou d’en construire de nouvelles, pour faire face à ce qui sera certainement une transition longue et difficile, mais combien importante, vers les autobus à zéro émission.
Traduction du blogue publié originalement sur le site Ideas de Stantec.
À propos de l’auteur :
À titre de leader de notre équipe Installations d’exploitation, d’entretien et d’entreposage, Ryan prend à cœur de créer des espaces qui contribuent à favoriser la productivité et à promouvoir la santé et la sécurité.