Les routes de demain produiront de l’énergie

[Cet article est la syn­thèse d’une note publiée par La Jaune et La Rouge. Pour lire le texte ori­gi­nal, cli­quez ici.]

Le trans­port rou­tier – routes et véhi­cules ther­miques – repré­sente envi­ron 30 % des émis­sions mon­diales de gaz à effet de serre (GES). Ce sec­teur néces­site donc des efforts impor­tants pour atteindre la neu­tra­li­té car­bone. Si l’automobile est en pleine tran­si­tion éner­gé­tique (élec­tri­ci­té) et d’usage (véhi­cules auto­nomes), les routes doivent aus­si s’adapter, car une part impor­tante des maté­riaux les consti­tuant, comme le ciment ou le bitume, sont non renou­ve­lables et néces­sitent une forte consom­ma­tion d’énergie.

Des États, dont la France, tentent d’encourager un trans­fert modal vers le fer­ro­viaire et le flu­vial, par des poli­tiques publiques, mais la part du trans­port rou­tier reste pré­pon­dé­rante, notam­ment pour les mar­chan­dises, et conti­nue même à aug­men­ter. Par consé­quent, depuis une dizaine d’années les États ont inflé­chi leurs poli­tiques et cher­ché à décar­bo­ner la route et les véhi­cules, tout en encou­ra­geant la com­plé­men­ta­ri­té des modes, cha­cun étant uti­li­sé là où il est per­for­mant et éco­no­mi­que­ment viable. Le concept de route du futur ou de cin­quième géné­ra­tion¹ prend tout son sens dans ce contexte et ouvre de nou­velles pers­pec­tives pour le XXI^e siècle.

Les bat­te­ries atteignent leurs limites phy­siques et éco­no­miques, en par­ti­cu­lier pour les véhi­cules lourds (camions, auto­cars), et ne peuvent pas assu­rer seules des auto­no­mies de plu­sieurs cen­taines de kilo­mètres pour les plus grands véhi­cules à pleine charge, ou à des coûts, volumes et masses inac­cep­tables. Une solu­tion consiste à ali­men­ter les véhi­cules en marche, par l’infrastructure. Des sys­tèmes d’alimentation élec­trique déve­lop­pés dans le domaine fer­ro­viaire (trains, métros, tram­ways) peuvent être adap­tés à la route. Sie­mens pro­pose ain­si une ali­men­ta­tion par caté­naires et pan­to­graphes (double caté­naire car il n’y a pas de retour cou­rant par le sol), Alstom déve­loppe une ali­men­ta­tion par le sol avec des rails élec­tri­fiés par tron­çons (trans­po­si­tion du sys­tème du tram­way de Bor­deaux) et Elways pro­pose un rail pro­fi­lé creux, tous deux avec des patins ou un ergot de cap­ta­tion ins­tal­lés sous les véhi­cules. Des sys­tèmes sans contact par induc­tion existent déjà en sta­tique pour les bus et sont en cours de déve­lop­pe­ment ou d’essais en Europe et en Asie. La Suède et l’Allemagne expé­ri­mentent ces sys­tèmes dits de « routes élec­trique » (ERS) et un rap­port d’état de l’art a été publié sur le sujet en 2018 par l’association mon­diale de la route².

L’ERS serait per­ti­nent sur des cor­ri­dors auto­rou­tiers à fort tra­fic, notam­ment pour les poids lourds, qui repré­sentent près de 30 % des émis­sions du trans­port rou­tier. Il per­met­trait non L’ERS serait per­ti­nent sur des cor­ri­dors auto­rou­tiers à fort tra­fic, notam­ment pour les poids lourds, qui repré­sentent près de 30 % des émis­sions du trans­port rou­tier. Il per­met­trait non seule­ment d’assurer la pro­pul­sion des véhi­cules sur le réseau équi­pé, mais aus­si de rechar­ger leurs bat­te­ries pour leur don­ner une auto­no­mie suf­fi­sante en dehors du réseau élec­tri­fié. Les coûts d’investissement des solu­tions ERS sont esti­més (avant indus­tria­li­sa­tion) entre 2 et 5 mil­lions d’euros par kilo­mètre, et pour la France il est admis que 3 à 4 000 km d’autoroutes seraient éli­gibles à l’ERS dans un pre­mier temps, exten­sible jusqu’à 8 à 10 000 km. Ce qui repré­sente un inves­tis­se­ment de 10 à 15 mil­liards d’euros (il suf­fi­rait d’équiper 50 % de la lon­gueur des voies lentes, compte tenu de la pré­sence de bat­te­ries tam­pons dans les véhi­cules). Avec une durée d’amortissement de vingt à trente ans et un sys­tème de conces­sion, cela ne semble pas hors de por­tée. Tou­te­fois, les ques­tions de sécu­ri­té, de rési­lience du sys­tème et du modèle éco­no­mique (répar­ti­tion des coûts et béné­fices) res­tent à cla­ri­fier, mai­sil n’y a a prio­ri pas de ver­rou majeur identifié.

La route est consom­ma­trice d’énergie, tant pour sa construc­tion, sa main­te­nance et son exploi­ta­tion (éclai­rage et signa­li­sa­tion) que pour les véhi­cules qui l’empruntent. Mais elle peut éga­le­ment en être pro­duc­trice : sa sur­face, qui reçoit les rayons solaires, pour­rait en effet consti­tuer une source d’énergie. Avec des hypo­thèses pru­dentes, de 25 % de temps d’ensoleillement (soit la moi­tié de la jour­née), 0,5 % de la sur­face rou­tière uti­li­sée et 300 W/m² d’énergie reçue, la puis­sance moyenne reçue serait de l’ordre de 2,25 GW, soit 3,5 % de la puis­sance élec­trique ins­tal­lée en France, ou un peu plus de la moi­tié de celle consom­mée par le trans­port rou­tier. Certes, la part réel­le­ment récu­pé­rable de cette éner­gie est pro­ba­ble­ment faible, mais elle pour­rait tou­te­fois contri­buer à la décar­bo­na­tion du sec­teur rou­tier, voire répondre à des besoins éner­gé­tiques limi­tés au voi­si­nage d’une route équipée.

La récu­pé­ra­tion d’énergie solaire via les routes pour­rait être ther­mique, avec la cha­leur emma­ga­si­née, ou pho­to­vol­taïque, avec l’insertion de cel­lules dans la couche de rou­le­ment ren­due trans­pa­rente pour lais­ser pas­ser la lumière inci­dente. La pre­mière solu­tion est com­mer­cia­li­sée en France avec suc­cès par Euro­via pour la réha­bi­li­ta­tion ther­mique de bâti­ments. La seconde solu­tion, pro­po­sée par Colas (Watt­way), peut ser­vir à ali­men­ter des cap­teurs ou contri­buer à l’éclairage. Les deux solu­tions peuvent se com­bi­ner sur un même site. Néan­moins le ren­de­ment de ces tech­no­lo­gies reste limi­té et les inves­tis­se­ments assez lourds, sur­tout pour la solu­tion pho­to­vol­taïque. Enfin, la route du XXI^e siècle n’est plus un simple ruban de bitume sup­por­tant des véhi­cules et équi­pée de dis­po­si­tifs de sécu­ri­té et de signa­li­sa­tion. Au-delà de ses fonc­tions phy­siques, la route sera de plus en plus équi­pée de cap­teurs, de sys­tèmes d’information et de com­mu­ni­ca­tion, et connec­tée aux véhi­cules qui l’empruntent ain­si qu’aux opé­ra­teurs qui la gèrent. La route dite « intel­li­gente » devra s’autodiagnostiquer, voire s’auto-réparer, et com­mu­ni­quer sur son état et son évo­lu­tion. Sa fonc­tion sera col­la­bo­ra­tive, dans la mesure où elle par­ti­ci­pe­ra à la ges­tion ou au contrôle du tra­fic, à l’alimentation éner­gé­tique de cer­tains véhi­cules et au gui­dage ou à la sur­veillance des véhi­cules auto­nomes. En outre, elle s’intégrera dans un véri­table sys­tème glo­bal de ser­vices de mobi­li­té. Cepen­dant, chaque solu­tion et le modèle éco­no­mique asso­cié doivent être étu­diés pour évi­ter les mythes technologiques.