Mobilité durable : le cadencement énergétique réduit significativement la consommation électrique globale des métros

Le contexte : la nécessité de réduire la consommation énergétique des transports

Les transports en commun impliquent des besoins en énergie importants : traction/propulsion, éclairage, climatisation des rames, chauffage des voies de métro en hiver… La maîtrise de cette consommation énergétique est un enjeu majeur. Devant l’augmentation des coûts de l’énergie et le défi de la transition énergétique.  Keolis innove pour réduire efficacement ses besoins en énergie, notamment grâce au cadencement énergétique. Une solution innovante qui permet de recycler une grande partie de l’énergie générée lors du freinage des véhicules.

L’innovation : le cadencement énergétique 

Depuis plusieurs années, les véhicules à traction électrique sont équipés de deux types de freins : électriques et mécaniques. Le freinage électrique – moins brutal, bruyant et polluant que le freinage mécanique – est de plus en plus privilégié, d’autant que l’énergie du freinage électrique peut être récupérée et réinjectée dans le réseau d’alimentation des véhicules. 

Cependant, lorsque l’énergie réinjectée est supérieure à l’énergie des véhicules en cours de circulation, l’énergie excédentaire est dissipée sous forme de chaleur, sans pouvoir être réutilisée. Keolis a alors procédé à une analyse fine des profils de consommation des trains pour identifier comment davantage réutiliser cette énergie perdue. 

Une première phase d’analyse et de diagnostic

Cela a permis de mettre en évidence que : 

- la consommation d’énergie électrique d’un véhicule est très importante lors du démarrage et des accélérations, bien supérieure à la consommation en vitesse « de croisière »,

- l’énergie produite lors du freinage des véhicules est à peu près équivalente à celle nécessaire aux phases de démarrage et d’accélération,

- la quantité d’énergie de freinage perdue quotidiennement sous forme de chaleur est très importante, alors qu’une meilleure synchronisation permettrait de maximiser la réutilisation de l’énergie produite.

La mise en œuvre

L’innovation a donc consisté à trouver le moyen de mieux orchestrer la synchronisation entre les trains qui démarrent et ceux qui freinent.

Keolis a capitalisé sur la qualité du métro, disposant du niveau d’automatisation le plus élevé, dit GoA4, c’est-à-dire 100 % automatique et sans conducteur qui offre une gestion à la seconde près de la circulation des trains. Cette gestion passe par l’outil de Supervision Automatique des Trains (ATS) qui déroule, tel un métronome, les tables horaires de circulation des trains. Il permet ainsi une optimisation de la réutilisation de l’énergie produite entre les rames de métro qui freinent et celles qui accélèrent. 

Keolis a créé de nouveaux programmes (Tables Horaires) de circulations cadencées des trains qui permettent de réduire significativement les pertes d’énergie liées au freinage. Notons qu’un cadencement aussi précis des rames de métro ne serait pas réalisable sans une automatisation intégrale. 

Les bénéfices : une mobilité durable qui recycle jusqu’à 80 % de l’énergie de freinage

Lorsque les démarrages et arrêts des trains sont bien synchronisés, le cadencement énergétique permet de récupérer jusqu’à 80 % de l’énergie de freinage et de réduire ainsi la consommation énergétique globale en contribuant au déploiement de mobilités durables plus sobres. 

Autre avantage : l’impact positif sur la qualité de l’air. En effet, le dispositif, qui repose sur l’utilisation du frein électrique pour fonctionner, réduit drastiquement l’usage (et donc l’usure) des freins mécaniques ainsi que l’émission de particules dégradant la qualité de l’air. 

Enfin, le cadencement énergétique contribue au confort des voyageurs car le frein électrique est en outre bien plus souple et silencieux que les autres systèmes de freinage.

Prochaines étapes : le déploiement du cadencement énergétique 

Développé par Keolis pour le métro de Rennes, le cadencement énergétique se déploie dans les réseaux de métros 100 % automatiques exploités par le Groupe (Lyon, Lille, Dubaï…). De plus en plus de trains étant équipés de freinage électrique, cette innovation devrait ainsi favoriser la sobriété énergétique des transports. En valorisant l’amélioration des performances des réseaux exploités dans le cadre des appels d’offres, Keolis met en avant ses innovations de mobilité durable misant sur la complémentarité cadencement capacitif et cadencement énergétique, avantages compétitifs jusqu’à présent inégalés.