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La course est à atteindre des émissions nettes de carbone nettes dans les prochaines décennies - et la voie vers un Royaume-Uni à zéro carbone passe par ses chemins de fer. Le transport représente actuellement 26% de toutes les émissions de carbone au Royaume-Uni, et seulement 1% cela vient des trains.
Les trains sont l’un des moyens de transport de masse les plus respectueux de l’environnement, libérant 0.046kg de dioxyde de carbone (CO₂) par kilomètre parcouru par chaque voyageur. Une voiture diesel est plus du double de celle 0.117kg.
C’est probablement pourquoi le transport routier et l’aviation sont les le plus populaire sources de réduction des émissions. Vous avez peut-être entendu parler de plans visant à éliminer complètement les véhicules à essence et diesel de 2040, par exemple. Mais les grandes décisions concernant l’alimentation des trains britanniques sont en réalité les plus urgentes.
Les voitures ne sont généralement en service que pendant quelques années 10, alors que les trains restent en service pendant des années 40 ou même 50. Les trains construits aujourd’hui ne seront «quasiment en vie» par 2050, lorsque la Les objectifs du Royaume-Uni la demande, les émissions de gaz à effet de serre doivent être réduites à zéro.
Les voitures et le réseau routier reçoivent une grande partie de l’attention pour la décarbonisation. Ross Sneddon / Unsplash, CC BY
Cela signifie que les trains zéro carbone doivent être commandé et livré à partir de 2025 rester sur la bonne voie avec cette chronologie de la décarbonisation. Actuellement, les seuls trains pouvant répondre à ces critères sont électriques, mais seulement 42% des voies au Royaume-Uni sont électrifiées et 29% de la flotte actuelle de la Grande-Bretagne est fonctionne uniquement au diesel. Ces trains devront être repensé ou mis au rebut avant d’atteindre la fin de leur vie utile pour atteindre les objectifs fixés par le gouvernement.
Que faut-il donc faire pour que la flotte ferroviaire britannique vieillissante et polluante devienne le transport en commun sans carbone de demain?
Mise en route pour 2040
Le Royaume-Uni a déjà électrifié environ les deux cinquièmes du réseau ferroviaire, ce qui signifie que certains de ces trains fonctionnent exclusivement au courant électrique et ne dégagent aucune émission de carbone locale. Mais ils ne sont aussi écologiques que le réseau électrique qui les alimente - et bien que le Royaume-Uni ait fait des progrès encourageants dans le domaine des combustibles fossiles, ils représentent toujours environ la moitié de toute l'énergie générée.
Les trains diesel sont plus polyvalents car ils peuvent fonctionner sur presque 60% des lignes qui ne sont pas électrifiées et la portion qui en est équipée. Le diesel peut également transporter des charges exceptionnellement lourdes et est donc souvent utilisé dans le secteur du fret. Mais le Royaume-Uni n'a pas été en mesure de commander de nouvelles locomotives diesel pour le fret depuis 2008, car aucun du matériel roulant actuel se conformer aux normes d'émission établies. Cela a effectivement obligé le secteur du fret à utiliser des locomotives plutôt âgées, certaines dès les 1950, plus polluantes.
L’industrie ferroviaire devra éliminer l’électricité diesel avant le 2040, car le carburant devient de plus en plus cher et inacceptable pour le public, surtout si les stations piègent les émissions des trains, menaçant la santé des passagers et du personnel. Étant donné l’étendue de l’énergie électrique sur les rails, les moteurs hybrides diesel-électrique pourraient-ils fonctionner?
Hybrides diesel-électriques
Ces moteurs hybrides utilisent l'électricité lorsque des troisièmes rails ou lignes aériennes électrifiées sont disponibles et le diesel ailleurs. De nouveaux hybrides ont été commandé pour les itinéraires aller et venir de Paddington, l'une des gares les plus fréquentées de Londres. Certains trains de passagers plus anciens ont été converti en hybride, mais avec peu de participation du secteur ferroviaire.
Cela pourrait réduire l'utilisation de diesel à court terme, mais ce n'est pas une solution à long terme pour éliminer le diesel par 2040.
Les trains de la classe British Rail 73 sont principalement des locomotives électriques à petits moteurs diesel. Phil Scott / Wikipedia, CC BY-SA
Piles pour aides auditives
L'utilisation de batteries comme source d'alimentation d'un train a été testée en Allemagne à faible vitesse et avec de faibles charges, en utilisant batteries au plomb traditionnelles. C'est une technologie éprouvée, donc économique et fiable, mais les batteries ont une durée de vie limitée et sont fabriquées avec des liquides corrosifs et des matériaux précieux.
Les batteries lithium-ion ont été essayées au Royaume-Uni en fournissant un source d'alimentation supplémentaire pour le moteur électrique dans un train. Malheureusement, ceux-ci ne pouvaient voyager que jusqu'à 50km une fois séparé des câbles aériens. Les trains de batteries ne peuvent fonctionner que sur des itinéraires spécifiques et ne sont pas facilement remplacés en cas de défaillance, ce qui provoque des perturbations et des retards.
Carburant à l'hydrogène
Piles à hydrogène vous générer de l'électricité durable par une réaction chimique entre l'hydrogène et l'oxygène. Cela peut alimenter les maisons, les bureaux, les usines, les voitures et les transports en commun, les rendant ainsi non polluants et indépendants du réseau électrique principal. Au lieu d'un réservoir de diesel et d'un moteur, le train dispose d'un réservoir d'hydrogène et d'une pile à combustible qui combine l'hydrogène à l'oxygène de l'air, sans combustion. Les piles à combustible étant la seule émission d'eau, elles fournissent de l'énergie et n'émettent aucune émission.
Cela sonne bien, mais l'hydrogène, en tant que source d'énergie, a une faible densité énergétique, ce qui signifie que les trains auraient besoin d'un très grand espace pour stocker le carburant. Comparer, un litre de diesel contient des mégajoules d’énergie 36 mais un litre d’hydrogène ne contient que des mégajoules de 1.81. Ce n'est pas un problème pour une belle voiture légère, mais un problème majeur lorsqu'une énorme locomotive doit tirer des wagons 40 - et que chaque wagon pèse peut-être autant que des tonnes 80.
Le fait qu’il n’existe pas d’installations au Royaume-Uni pour fabriquer ou déployer de grandes quantités de Hydrogénation. Pourtant, il est raisonnable de s'attendre à ce que cela puisse être résolu au cours des dix prochaines années alors que le gouvernement et les entreprises se battent pour produire les carburants du futur.
L'avenir
Donc, il y a un certain nombre d'options, et aucune d'entre elles n'est une solution parfaite en soi. Chacun peut être utilisé là où cela convient le mieux et éloigner progressivement les chemins de fer britanniques des combustibles fossiles. Il est peu probable que le secteur du fret propose lui-même des solutions viables. Le gouvernement devrait donc obliger les entreprises à transformer leurs opérations. Investissement dans technologie zéro émission et innovation pourrait encourager cela.
Pour faire avancer les choses, il y a beaucoup à changer dans la façon dont les choses fonctionnent actuellement. Les exploitants de trains devraient perdre leur droit d'utiliser des moteurs diesel polluants, qui devraient être remplacés tous les dix ans. On pourrait donner aux villes le droit d’imposer des amendes aux opérateurs de train qui polluent de la même manière que le zones à faibles émissions qui existent dans plusieurs villes du monde. Une politique attendue depuis longtemps serait la suppression de la diesel hors taxe que les opérateurs de train apprécient actuellement.
La refonte des aspects les plus polluants du système ferroviaire britannique ne se fera pas du jour au lendemain, mais pour que 2040 et les systèmes ultérieurs se préparent, les grandes décisions concernant les chemins de fer britanniques doivent être prises dès maintenant.
A propos de l'auteur
Marcus Mayers, chercheur invité, Manchester Metropolitan University et David Bamford, professeur de gestion des opérations, Manchester Metropolitan University
Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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