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Dec 31, 2023

Nos camions n'auront pas besoin de batteries ! Les camions électriques se tournent vers les câbles aériens pour l'alimentation

Alors que le monde est aux prises avec le spectre du soi-disant graphique du "bâton de hockey" de

Alors que le monde est aux prises avec le spectre du soi-disant graphique en "bâton de hockey" du changement climatique, diverses solutions ont été proposées au problème des émissions de carbone de secteurs tels que les transports, qui sont devenus indissociables du maintien du XXIe siècle. vie. Parfois, ce sont des idées de ciel bleu qui peuvent juste être un peu folles, tandis que d'autres fois, elles vous font vous arrêter et penser : "Cela pourrait bien fonctionner !".

Une telle idée est celle de remplacer les moteurs diesel des camions par des moteurs électriques alimentés non pas par des batteries mais par des câbles aériens. Un tracteur électrique transporterait une batterie relativement petite pour le transit du dernier kilomètre, mais tirerait sa puissance de l'autoroute en étendant un pantographe de son toit à un câble haute tension au-dessus de la route. C'est extrêmement séduisant dans la mesure où il y a même eu des essais du système dans plus d'un pays, mais cela correspond-il à un peu d'analyse ?

Une chose qui devrait être évidente pour tous, c'est qu'il peut être pratique de déplacer notre fret longue distance au moyen d'un moteur diesel individuel à carburant fossile pour chaque conteneur de fret d'environ 38 tonnes, mais ce n'est guère économe en carburant ou respectueux de l'environnement On dit que les moteurs diesel les plus efficaces sur la route ont une efficacité de 43 %, et lorsqu'ils transportent une seule charge, ils ne prennent aucune des économies d'échelle offertes aux moteurs diesel qui transportent par exemple un train de marchandises. De même, ils répartissent toute pollution qu'ils émettent sur l'intégralité de leur parcours, et encore une fois ne bénéficient pas des économies d'échelle présentes, par exemple, dans un épurateur de gaz d'échappement de centrale électrique. J'ai beau avoir un faible pour la vue d'un gros gréement à pleine puissance, même moi je dois admettre que son époque est révolue.

La technologie de batterie poursuivie pour les voitures particulières est une alternative tentante, comme nous l'avons vu avec Tesla Semi. Mais malgré toute sa technologie, ce véhicule est toujours à la fine pointe entre le gain de rentabilité et le coût de transport de suffisamment de batteries pour transporter cette quantité de fret. Contre cela, le camion aérien semble offrir le meilleur des deux mondes, la légèreté et la facilité de ravitaillement d'un diesel contre l'absence d'émissions d'un électrique. Dans le monde idéalisé d'une brochure, il fonctionne à l'énergie éolienne, solaire et hydraulique renouvelable, donc tous nos problèmes sont résolus, n'est-ce pas ? Mais est-ce que ça se cumule vraiment ?

Le problème avec l'évaluation des affirmations concernant les camions électriques à fil aérien est qu'il y a peu de comparaisons à partir desquelles établir des parallèles. Les trains électriques longue distance existent depuis plus d'un siècle, mais bien qu'ils aient infiniment plus de sens pour le transport sur de très longues distances, ils ne sont pas suffisamment analogues à une myriade d'itinéraires individuels pour une comparaison directe. De même, les transports urbains électriques sous forme de tramways et de trolleybus sont assez anciens pour avoir été inventés, abandonnés et redécouverts, mais leurs cas d'utilisation du transport urbain sur des itinéraires définis ne correspondent pas à ceux d'un camion en liberté. Peut-être est-il préférable d'examiner les coûts impliqués à la fois dans la fourniture de l'infrastructure de distribution et de la capacité de production supplémentaire.

De toute façon, quelle quantité d'énergie un utilisateur de camion par mile utilise-t-il, et quel effet tous les camions passant à l'électricité auraient-ils sur le réseau ? Le temps d'un calcul au dos de l'enveloppe. Cet article de 2017 du Laboratoire national d'Oak Ridge (PDF) met quelques chiffres sur la table, dérivant un chiffre de 1,89 kWh par mile pour un camion électrique à batterie contre 2,02 kWh pour son équivalent diesel. Cette disparité est due à la récupération d'énergie prévue par le freinage régénératif.

Étant donné que l'article du Guardian lié en haut de l'article s'applique au Royaume-Uni, un rapide coup d'œil aux statistiques du gouvernement britannique sur le fret routier révèle que 152 milliards de tonnes-kilomètres de fret ont été transportés par la route sur 18,7 milliards de kilomètres parcourus en 2018, avec une longueur de transport moyenne. de 108 km ou 67,1 milles. Cela nous donne 173 148 148 de ces trajets de 67,1 milles, et en tenant compte des chiffres énergétiques d'Oak Ridge, 23 468 846 276 kWh de diesel ou 21 958 474 981 kWh de consommation d'énergie électrique. C'est un chiffre annuel, donc en divisant par 365 et en prenant l'hypothèse douteuse que ces trajets s'étalent sur 12 heures de jour, nous arrivons à 5 013 350,45 kW de capacité de production supplémentaire. 5,013 GW peuvent suffire à vous ramener quatre fois dans le futur, mais ce n'est pas sans conséquence en termes de capacité de production.

Pour donner une idée du coût, et en considérant que toute cette capacité sera de l'énergie éolienne renouvelable, une éolienne de 3,5 MW coûte 3,13 millions de livres sterling à installer. Pour générer 5,013 GW, nous aurions besoin de 1433 d'entre eux pour lesquels nous avons probablement de l'espace offshore, nous devrions donc trouver 4 485 290 000 £ supplémentaires (5 895 667 014,05 $). 4,5 milliards de livres sterling, c'est beaucoup d'argent, mais ce n'est pas hors de vue pour un gouvernement qui dépense actuellement plus de 100 milliards de livres sterling pour un chemin de fer à grande vitesse, même s'il pourrait bientôt avoir une certaine incertitude économique à affronter.

Qu'en est-il du coût de l'installation de ces câbles électriques ? Pour cela, nous n'avons pas de comparaisons car il n'y a pas de grands réseaux routiers qui ont été convertis en câbles aériens. Mais nous avons un parallèle dans le système ferroviaire, comme l'électrification en cours du Great Western Railway d'Isambard Kingdom Brunel de Londres au sud du Pays de Galles. Il est embourbé dans la controverse et s'est considérablement éloigné de son estimation des coûts et de sa portée d'origine, mais en 2017, les 129 miles de Londres à Cardiff étaient estimés à 2,8 milliards de livres sterling, soit quelque part plus de 21,7 millions de livres sterling par mile. La taille probable du réseau routier britannique à convertir est estimée à 4 300 miles, ce qui nous donne une facture finale de 93,31 milliards de livres sterling, soit environ 122,506 milliards de dollars. Ajoutez à cela nos 4,5 milliards de livres sterling désormais relativement dérisoires pour ces éoliennes, et nous atteignons un chiffre final de 97,81 milliards de livres sterling (environ 128,67 milliards de dollars).

Ainsi, notre calcul au fond de l'enveloppe pour un réseau national se situe à un peu moins de 100 milliards de livres sterling, certainement dans le même stade que le projet de train à grande vitesse qui ne dessert que Londres et Birmingham, distants d'environ 125 miles. Je suis sûr qu'il y aura d'autres coûts et que les lecteurs de Hackaday me dénonceront si j'ai fait des erreurs de calcul, mais je dois admettre que j'ai été agréablement surpris de voir à quel point cela est relativement abordable pour un pays. Les observateurs cyniques de longue date vous diront que tout ce que le gouvernement britannique touche revient au double du prix, mais même à 200 milliards de livres sterling, il n'est pas hors de vue pour les avantages qu'il pourrait apporter.

Les sceptiques indiqueront bien sûr la taille et la densité du Royaume-Uni par rapport aux grands espaces du Midwest américain, par exemple, comme preuve de la raison pour laquelle il ne pourrait pas fonctionner sur des distances supérieures à celles d'un petit pays. Je leur signalerais l'expérience du système ferroviaire. Depuis de nombreuses décennies, j'ai pu prendre un train électrique (avec quelques modifications) sur des milliers de kilomètres depuis la côte atlantique du Royaume-Uni via le tunnel sous la Manche à travers l'Europe et la Russie, et depuis 2002 depuis Moscou via la Trans- Chemin de fer sibérien jusqu'en Chine et jusqu'à Vladivostok. Ce n'est pas vraiment un voyage facile à plus d'une semaine, mais je peux faire un voyage en train électrique puis une traversée en ferry depuis près de mon hackerspace à Milton Keynes pour arriver au Japon, et ce n'est pas une distance sans conséquence. Il n'y a rien dans la technologie qui le rende impossible ou impraticable sur une grande distance, et comme elle existe depuis longtemps, rien n'est prouvé à le faire.

En enquêtant sur la viabilité du transport routier électrifié, nous avons constaté à notre grande surprise qu'il pourrait en effet être viable, et pour le démontrer, nous nous sommes fortement appuyés sur l'expérience analogue de l'industrie ferroviaire. Mais ce faisant, nous avons par inadvertance démontré autre chose, que les chemins de fer peuvent être électrifiés avec plus de succès sur de très longues distances. Peut-être que la vraie histoire ici est que ce qui pourrait fonctionner le mieux pour décarboner le transport de marchandises en utilisant l'électricité serait d'électrifier les lignes ferroviaires pour le fret comme les branches d'un arbre transcontinental, et de traiter les réseaux routiers régionaux comme ses fines racines et feuilles électrifiées plutôt que essayer d'électrifier chaque route. Après tout, une locomotive électrique peut déplacer une centaine de charges à la fois.

Image d'en-tête : Scania.