Communiqués de presse

09/04/2021

Toyota Motor Europe fournira des modules de piles à combustible pour le projet ferroviaire FCH2RAIL en tant que membre du Consortium auquel participe CAF

· Les modules hybrides (pile à combustible + batteries) permettront un transport ferroviaire sans émissions et sans caténaire.
· Toyota a récemment présenté ses modules compacts de piles à combustible afin de promouvoir l’utilisation de l’hydrogène en faveur de la neutralité climatique et de la transformation vers une société de l’hydrogène. ·La Division Fuel Cell de Toyota Motor Europe (TME) fournira et intégrera ses modules de piles à combustible dans le train prototype à émission zéro.

En bonne voie pour le développement d’un train de piles à combustible à double mode

Pratiquement la moitié des lignes ferroviaires de l’Union européenne sont électrifiées, ce qui permet un transport ferroviaire sans émissions. Des trains diesel sont utilisés sur le reste des lignes. Dans le cadre du projet européen FCH2RAIL, le consortium formé par des partenaires de Belgique, d’Allemagne, d’Espagne et du Portugal développe un nouveau prototype de train à émission zéro. Au cœur du projet se trouve un système de propulsion hybride à double mode, qui alterne entre l’alimentation électrique de la caténaire et l’alimentation par un module autonome, qui hybride l’énergie des piles à hydrogène et des batteries, et fonctionne indépendamment de la caténaire.

Le projet FCH2RAIL a débuté en janvier et a déjà donné ses premiers résultats, après avoir défini les itinéraires de référence et les situations opérationnelles pour le prototype.

Caténaire et système hybride : transport à double mode sans émission 

Le train exploite la puissance de la caténaire lorsqu’elle est disponible. Lorsque le train circule sur des voies sans caténaire, il est alimenté par le module hybride composé de piles à combustible et de batteries. « Nous voulons prouver que ce type de train à double mode est une alternative compétitive et écologique au train diesel », explique Holger Dittus, coordinateur du projet et chercheur au Centre aérospatial allemand – Institut des concepts de véhicules (DLR).

De nombreuses lignes ferroviaires en Europe sont actuellement électrifiées par caténaire, un projet très coûteux et à long terme qui dépend des conditions géographiques locales. Il existe l’alternative des trains alimentés exclusivement par des batteries, mais leur autonomie est limitée (30 à 70 km) selon le profil de l’itinéraire et les températures extérieures. Les trains diesel actuels offrent des performances inférieures en matière de vitesse de pointe et d’accélération par rapport aux trains alimentés par des moteurs électriques alimentés par la caténaire.

« Notre système à double mode hybride pile à combustible/batterie associe les avantages des deux technologies en étant capable d’utiliser à la fois l’énergie de la caténaire et l’énergie embarquée. Cela nous permet de réaliser un transport ferroviaire encore plus durable et économe en énergie », déclare Sergio Gascon, responsable technique du projet, de Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF), en résumant l’objectif principal du projet. 

Le système d’alimentation en énergie embarqué est conçu de manière à ce que sa puissance et son autonomie puissent être étendues selon un principe modulaire : le nombre de piles à combustible et de batteries influe sur la puissance de propulsion, tandis que le nombre de réservoirs d’hydrogène détermine l’autonomie opérationnelle sur les lignes non électrifiées. Par conséquent, la capacité du système peut être adaptée pour être utilisée à la fois pour le transport de passagers et de marchandises.

Doté d’un budget de 14 millions d’euros, le projet vise à développer, mettre à l’essai et approuver le système au cours des quatre prochaines années. Le projet est financé à hauteur de 10 millions d’euros par le FCH 2 JU, le partenariat public-privé européen pour le développement de l’hydrogène. « Notre étude sur l’hydrogène et les piles à combustible dans l’environnement ferroviaire a montré qu’il existe un potentiel important pour les technologies FCH dans le domaine ferroviaire, et que les trains fonctionnant à l’hydrogène seront un élément important de la construction d’un système de transport européen durable. » déclare Bart Biebuyck, directeur général de FCH 2 JU. « La Commission européenne a clairement indiqué dans sa stratégie sur l’hydrogène que celui-ci représente une option prometteuse lorsque l’électrification est difficile, comme c’est le cas dans certaines parties du réseau ferroviaire. Le projet FCH2RAIL démontrera que cette technologie offre une solution flexible à émission zéro pour le remplacement des trains diesel dans ces régions, et je suis impatient de voir les résultats. »

Essais sur voie : essais fonctionnels avec un train de banlieue transformé

Afin de comprendre l’impact de ce système sur l’environnement, de sa production à sa fin de vie en passant par son utilisation, et d’évaluer ses performances dans des conditions réelles, il est prévu de transformer un train de banlieue électrique CIVIA (fabriqué par le constructeur espagnol CAF) en intégrant le module hybride de pile à combustible et batterie. L’opérateur ferroviaire public espagnol Renfe fournira le matériel roulant. Les modules de piles à combustible fournis par Toyota Motor Europe (TME) sont l’un des composants de base du système d’alimentation autonome, tandis que les batteries et les convertisseurs de puissance seront fournis par CAF. Les premiers essais fonctionnels et les itinéraires d’essai seront effectués sur les voies espagnoles et portugaises avec le soutien des gestionnaires d’infrastructure Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF) et Infraestructuras de Portugal (IP). Le centre de recherche espagnol Centro Nacional de Hidrógeno (CNH2) a été chargé de la construction de la station de ravitaillement en hydrogène et des essais du module hybride de pile à combustible et batterie avant son intégration dans le train. 

« Nous profitons de cette occasion pour travailler au sein du consortium afin de transférer notre technologie des piles à combustible à un autre type d’application de l’hydrogène. L’hydrogène a un rôle important à jouer dans la décarbonation des chemins de fer européens, et nous sommes ravis de l’intégration des modules de piles à combustible de Toyota dans le module hybride », déclare Thiébault Paquet, directeur du Fuel Cell Business Group chez Toyota Motor Europe.

Conception et contrôle du système, gestion de l’énergie et homologation

Avant les premiers itinéraires d’essai, l’équipe internationale du projet doit encore résoudre un certain nombre de défis technologiques : La conception doit permettre de contrôler et de combiner les modules de piles à combustible et de batteries afin que le système réponde à toutes les exigences et puisse être mis en œuvre efficacement. D’autre part, cette efficacité peut être accrue en utilisant efficacement la chaleur résiduelle des modules de piles à combustible pour le chauffage et la climatisation du train. Dans le cadre de ce projet, le fabricant de systèmes de climatisation Faiveley/Stemmann Technik (STT) et DLR étudient des solutions innovantes pour réduire la demande d’énergie dans le domaine du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (HVAC).

Le projet analyse également la réglementation et les normes dans les domaines de l’hydrogène et du transport ferroviaire, afin de garantir à tout moment une intégration sûre entre la technologie de l’hydrogène et la caténaire. Dans cette optique, l’équipe du projet élabore des propositions visant à faciliter l’homologation de ce type de train par les autorités compétentes dans toute l’UE dans un avenir proche.