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.