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La SNCF franchit une nouvelle étape vers le « smart grid ferroviaire »

Publié le 27 Septembre 2022


Le gouvernement a demandé début septembre à la SNCF de faire des économies d’énergie. En France, avec une consommation annuelle de 8 TWh, la SNCF est le premier consommateur industriel d’électricité et peut devenir un acteur majeur des marchés de capacité de l’électricité.

Les défis que pose la gestion d’un réseau électrique de presque 16 000 kilomètres sont immenses. Il existe deux systèmes d’alimentation électrique distincts au sein de ce réseau : l’un avec un courant alternatif de 25 000 volts, et l’autre en courant continu à 1 500 volts. C’est ce dernier, unidirectionnel et passif, qui nécessite des adaptations : il peut alimenter les trains, mais ne peut renvoyer de l’énergie dans le réseau.

Depuis 2010, la SNCF a entrepris d’intégrer les énergies renouvelables et le stockage d’énergie dans des sous-stations ferroviaire hybrides, de maximiser la récupération d’énergie de freinage des trains, d’optimiser les interactions avec le réseau électrique de distribution (alimentation des gares, de véhicules électriques qui deviendront réversibles) et d’assurer le comptage de l’énergie consommée par les trains.

L’objectif de la trajectoire énergie de la SNCF est de diminuer ses émissions de gaz à effet de serre de manière drastique en 2030 : -30% en ce qui concerne le domaine des transports, et -50% dans le domaine de l’immobilier.

A la tête d’un patrimoine foncier de 12 millions de m2, la SNCF est l’un des premiers propriétaires de France. SNCF Immobilier cherche à redonner une seconde vie à des terrains inutilisés pour l’exploitation ferroviaire, en y installant notamment des centrales photovoltaïques.

SNCF se lance dans le smart grid pour son réseau électrique

Le projet RACCOR-D (pour Réseau ferroviaire à courant continu intelligent pour le verdissement de l’énergie électrique) vise à tester un réseau électrique ferroviaire intelligent permettant à SNCF Réseau « de s’adapter aux nouveaux besoins, usages et d’améliorer l’empreinte environnementale et économique de la traction électrique ».  Le but : « valider l’intégration de nouveaux composants comme des batteries, des bornes de recharge de voitures électriques ou encore des panneaux solaires. D’ici à 2026, un site test permettra d’expérimenter et valider les briques technologiques mises en œuvre, et d’insérer des sources d’énergie renouvelable sur les emprises de SNCF Réseau ».

Il s’agit, dans un premier temps, de permettre aux trains de renvoyer leur énergie de freinage dans des batteries installées dans les sous-stations électriques réparties sur le réseau ferré national. C’est le même principe que sur les voitures hybrides et électriques modernes, et cela permet d’économiser de 10 à 15% d’énergie. Au total, c’est environ 400GWh/an, soit 5% de la consommation totale du Groupe SNCF qui est perdue sans pouvoir être réinjectée dans le réseau amont.

Faire circuler l’énergie électrique

Dans un second temps, le fait d’avoir un réseau électrique bidirectionnel va ouvrir de nombreuses possibilités dites de smart infrastructure : il deviendra possible d’installer des panneaux photovoltaïques en sous-station et le long des voies, profitant ainsi du patrimoine foncier important de SNCF Réseau. Il sera aussi possible de créer des bornes de recharge pour les véhicules électriques des agents de maintenance directement alimentées par la caténaire, et même de fournir en énergie des consommateurs SNCF le long du réseau.

Le fait d’augmenter la réceptivité de la ligne va permettre d’augmenter la part de l’énergie de freinage électrique par rapport à l’énergie de freinage mécanique. L’utilisation de ce dernier émet des particules fines dont la concentration peut poser problème dans des endroits clos, comme les tunnels et les gares.

Vers un réseau de transport d’énergie multidirectionnel et flexible

Le projet RACCOR-D vise donc à « faire du réseau électrique ferroviaire un nouveau réseau de consommation » : ce réseau servira toujours à alimenter les trains, mais deviendra de plus un moyen de transport multidirectionnel de l’énergie électrique pour les besoins de SNCF.

L’expérimentation des nouvelles briques technologiques se déroulera sur un site près de Narbonne, en préparation cette année. Il va voir arriver ses premières batteries sur caténaires fin 2023, puis les panneaux photovoltaïques en 2024. Il sera possible de tester les équipements sous des tensions entre 1 500V à 9 000V en 2026, avec un retour d’expérience en 2026, pour vérifier notamment que la nouvelle tension électrique a bien fait baisser les pertes sur la ligne. Le coût total du projet s’élève à 24 millions d’euros, dont 2,5 millions consacrés à la recherche.

Un recours croissant au solaire

Pour diminuer ses émissions de gaz à effet de serre de manière drastique, SNCF mise sur la photovoltaïque, que ce soit par des panneaux installés :

  • Autour des gares, comme à Nîmes Pont-du-Gard qui comprend 8 000 m2 d’ombrières sur son parking ;
  • Autour des bâtiments industriels, comme c’est le cas à Hellemmes, avec 6 500 m2 de panneaux en toiture ;
  • Dans des fermes solaires de plusieurs hectares ;

Ou encore en signant des PPA, c’est-à-dire des contrats d’achat sur le long terme. Ainsi, SNCF permet la construction de champs photovoltaïques en s’engageant à acheter leur future production sur le très long terme (20-25 ans). Cela contribue à augmenter la part d’énergie renouvelable dans le mix français.

La SNCF a mis en service, il y a un an, une centrale solaire au sein de la gare de triage du Mans-Arnage : une parcelle de SNCF Réseau d’environ 17 hectares. Elle produit 11 400 MWh d’électricité par an, soit la consommation de 4 500 foyers (9 600 habitants), évitant ainsi l’émission de 5 000 tonnes de CO2.  100 % de l’électricité produite est injectée dans le réseau public.

D’autres centrales photovoltaïques seront installées dans les mois et les années à venir sur des emprises foncières SNCF inutilisées, par exemple, à Saint-Mars-la- Brière dans la Sarthe et Nouvion- sur-Meuse dans les Ardennes.

SNCF Voyageurs se donne l’ambition d’atteindre 40 à 50% d’énergies renouvelables dans son mix de consommation d’électricité pour la traction des trains à l’horizon 2025. Pour y parvenir, sa filiale SNCF Energie négocie avec différents développeurs et producteurs d’énergie renouvelable.

SNCF a notamment conclu avec EDF Renouvelables, en 2021, un accord d’achat d’électricité (AAE) de 20 ans pour la production d’une centrale photovoltaïque de 20 MW sur les communes de Lachapelle-Auzac et Souillac dans le département du Lot, qui devrait être mise en service en 2023.

 

Sources