SNCF est particulièrement dépendante de la ressource énergétique : l’alimentation de la traction ferroviaire constitue 90 % de la facture énergétique, le reste concerne l’exploitation des bâtiments comme les gares et les centres techniques de maintenance. 80 % de cette énergie est d’origine électrique ce qui fait de SNCF le premier consommateur d’électricité en France (800 millions d’euros par an) avec une consommation annuelle de 7,5 TWh, et 600 GWh pour l’activité tertiaire.

SNCF s’est fixé trois objectifs ambitieux à savoir :
– Réduire sa consommation d’énergie de 20 % d’ici 2020.
– Accroître la part des énergies renouvelables dans ses approvisionnements énergétiques.
– Ouvrir de nouvelles lignes électriques à grande vitesse.

 

SNCF a décidé de mettre en œuvre un programme de recherche et d’innovation dans le domaine de l’énergie sur la thématique des Smart grids. L’innovation doit permettre de gérer de façon plus intelligente les différents réseaux électriques interconnectés entre eux en France :

– Le réseau public de transport, qui est propriété de RTE et dont la tension est comprise entre 400 kV et 63 kV.
– Les réseaux publics de distribution exploités à des tensions inférieures ou égales à 20 ou 15 kV, qui sont la propriété des collectivités territoriales et qui sont gérés par différents gestionnaires de réseau dont le principal est ERDF.
– Le réseau ferroviaire maillé à l’échelle du territoire qui se raccorde directement aux réseaux de transport ou de distribution en fonction de deux types de besoins d’alimentation en énergie : l’énergie de traction consommée par les trains (alimentée principalement par deux types d’électrification en France : en courant alternatif 25 kV à 50 Hz et en courant continu 1500 V) et l’énergie des bâtiments nécessaire à l’exploitation et la maintenance du système ferroviaire (gare, bureau, atelier de maintenance du matériel roulant et de l’infrastructure).

Le programme Smart grids de SNCF répond aux enjeux suivants :

– Économies au travers de la maîtrise de la consommation et de la facture d’électricité du transport ferroviaire.
– Garantir l’approvisionnement énergétique d’un système ferroviaire durable dont le trafic est en constante augmentation.
– Amélioration de l’empreinte environnementale de la consommation d’énergie du système ferroviaire, en particulier la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

La réponse technologique à ces enjeux repose sur une meilleure interconnexion des réseaux électriques de transport, de distribution et ferroviaires grâce à l’introduction de nouveaux convertisseurs de puissances, de systèmes locaux de production d’électricité de sources renouvelables et des systèmes de stockage d’énergie.

La finalité est de piloter les différents flux énergétiques entrant et sortant du hub énergétique ferroviaire : l’énergie de traction et de freinage ferroviaires, les différents consommateurs situés à proximité, la production et le stockage locaux d’énergie et les approvisionnements énergétiques du réseau de transport ou de distribution grâce :

– Au stockage de l’énergie.
– La réduction des pertes en lignes des réseaux électriques de par la proximité des moyens de production d’énergie.
– La valorisation de l’énergie de freinage.

Le programme de recherche et d’innovation de SNCF sur la thématique des Smart grids vise à trouver des solutions et méthodes innovantes pour les besoins énergétiques :

1) Créer un hub énergétique ferroviaire au niveau de l’alimentation électrique des trains.
2) Créer un hub énergétique ferroviaire au niveau des gares.

Hub énergétique ferroviaire pour l’alimentation électrique des trains

Le schéma ci-dessous illustre le hub énergétique au niveau du système d’électrification ferroviaire en courant alternatif 25 kV à 50 Hz et en courant continu 1500 V. Le hub énergétique pour l’alimentation électrique des trains a pour objectif de permettre le développement des services des différents acteurs connectés au hub :

– Réglage dynamique de la tension caténaire, à la qualité de l’électricité (notamment au niveau des harmoniques), au lissage de la charge, à l’effacement des pointes de consommation.
– Lissage des variations de la production et une garantie de production d’énergie non carbonée.
– Lissage de la charge, une maîtrise de la demande en énergie, une contribution à l’équilibrage et à la gestion du réseau de transport et/ou de distribution d’électricité.

 

 

Gare hub énergétique ferroviaire

Le programme est décliné en deux volets :

– Réaliser des améliorations à court terme de la performance énergétique des gares. Ce travail est développé au travers du site pilote de la gare de Versailles.
– Établir des travaux de recherche et de prospection pour définir l’architecture et une offre de services énergétiques dans le périmètre de la gare.

À ce stade, l’architecture retenue est décrite sur le schéma ci-dessous. L’offre de services énergétiques identifiée repose sur les services suivants :

– Récupérer l’énergie de freinage liée à l’arrêt en gare.
– Mettre en place une flotte de véhicules électriques pour soutenir le développement de cette filière de transport respectueuse de l’environnement. Les véhicules électriques peuvent être de natures différentes et complémentaires : tramway, vélo, voiture, métro, bus, camion.
– Moduler la consommation. En particulier, les capacités d’effacement, qui seront valorisables sur le mécanisme de capacité (cf. loi NOME) contribueront à la sécurité d’approvisionnement en France. Cette rémunération financière permettra à la SNCF d’investir dans les moyens de production énergétiques locaux.
– Production énergétique locale grâce aux énergies de sources renouvelables : de par sa surface, la gare offre un fort potentiel d’installation de moyens de production. Ce potentiel étant supérieur à la consommation énergétique de la gare, l’excédent de la production peut être consommé par les bâtiments et les habitations situés à proximité de la gare.

 

Présentation générale du smart grid SNCF