Les locomotives de fret colossales font partie intégrante du paysage américain, mais leurs moteurs de 4 400 chevaux brûlent collectivement 3,5 milliards de gallons de diesel par an, à une époque où les chemins de fer et autres utilisateurs de combustibles fossiles font face à des pressions pour réduire la pollution et les émissions de gaz à effet de serre.

Avec peu de fanfare, cependant, l'industrie a commencé à exploiter des locomotives qui fonctionnent à l'énergie électrique stockée, se dirigeant vers un avenir dans lequel les magasins de jouets ne sont pas la seule source de trains à batterie. Les lignes de passagers américaines pourraient également être transformées par la technologie, bien que les responsables des chemins de fer californiens disent que cela ne fonctionnera pas pour le train à grande vitesse de l'État.

Lors d'un test qui vient de s'achever, le BNSF a fait fonctionner un train de marchandises de Barstow à Stockton avec une locomotive à batterie expérimentale, couplée à deux locomotives diesel, et a obtenu une réduction de 11 % de la consommation de carburant, ainsi que des réductions similaires des émissions d'oxydes d'azote, de petites particules et les gaz à effet de serre. Une future version opérationnelle améliorée devrait améliorer l'efficacité énergétique de 30 %.

Le test a été un "moment décisif pour le fret ferroviaire", accélérant l'industrie vers d'éventuelles locomotives à zéro émission, a déclaré Eric Gebhardt, directeur de la technologie chez Wabtec, qui a développé le système dans son centre de recherche près du lac Érié, dans le nord de la Pennsylvanie.

Les trains à batterie et à pile à combustible à hydrogène sont parmi les seules options viables de l'industrie ferroviaire pour réduire les gaz à effet de serre. Chaque locomotive à batterie qui remplace un diesel réduira les émissions de dioxyde de carbone de 3 000 tonnes par an, estime Wabtec.

Mais il est peu probable qu'ils puissent remplacer rapidement les trains à moteur diesel. Les chemins de fer de fret américains sont inondés de locomotives excédentaires et personne ne peut prédire ce que coûteront les systèmes alimentés par batterie, par rapport aux diesels actuels de 3 millions de dollars.

"Les locomotives à batterie sont réalisables", a déclaré Michael Iden, un consultant qui a longtemps été directeur de l'ingénierie des locomotives chez Union Pacific. Iden compare la réussite de Wabtec au premier vol motorisé des frères Wright :une preuve de concept prête à être développée. Ils seront bientôt testés dans les ports et les gares de triage de Californie, a-t-il noté.

Cela dit, "Estimer le coût des locomotives à batterie disponibles dans le commerce revient, à mon avis, à prévoir le prix de plusieurs maisons de garage à quatre chambres et trois voitures entièrement aménagées avec piscines creusées sur Mars", a déclaré Iden. "Un jour, de telles maisons pourraient exister sur Mars, mais c'est encore loin."

Tout dépendra de la mesure dans laquelle les régulateurs étatiques et fédéraux feront pression sur les chemins de fer pour qu'ils nettoient leurs émissions. Ici, en Californie, l'Air Resources Board de l'État souhaite que les chemins de fer réduisent, voire éliminent les diesels au cours des 14 prochaines années.

Le secteur des transports représente 29 % des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis. Dans cette catégorie, l'industrie ferroviaire, qui transporte 40 % du fret longue distance, ne représente que 2 %, selon les données de l'Agence américaine de protection de l'environnement. Mais les trains de marchandises ainsi que les camions exposent de nombreux corridors urbains peuplés, notamment les quartiers proches des ports de Long Beach et de Los Angeles, à la suie et à la pollution.

"Nous pouvons faire plus", a déclaré Ian Jefferies, président de l'Assn. of American Railroads, citant le potentiel des trains à batterie. "C'est une bonne affaire de réduire les émissions et de réduire la consommation de carburant et cela reflète les objectifs de la société." Dans le même temps, Jefferies et son organisation s'opposent aux réglementations proposées pour éliminer les moteurs diesel, en disant :"Cela n'a pas de sens."

Severin Borenstein, expert en énergie et professeur à la Haas School of Business de l'UC Berkeley, a déclaré que les chemins de fer n'obtiendraient probablement pas un laissez-passer gratuit sur les questions de changement climatique.

"Le fait que les chemins de fer soient déjà la source de transport la plus efficace est formidable, mais nous devons tous réduire les gaz à effet de serre", a-t-il déclaré. "Les chemins de fer sont une source majeure de gaz à effet de serre."

Outre le fret, les trains à batterie et à pile à combustible offrent la promesse de moderniser le rail voyageurs américain, qui circule généralement sur des rails appartenant à des chemins de fer de fret, tels que BNSF et Union Pacific. Ces entreprises s'opposent aux lignes électriques aériennes, telles que celles qui alimentent le métro léger urbain, en raison des interférences potentielles avec les opérations de fret. Les batteries et les locomotives à pile à combustible éliminent ce conflit potentiel.

À San Bernardino, l'autorité des transports du comté attend la livraison d'un train de voyageurs à pile à combustible à hydrogène, qui entrera en service d'ici 2024 sur le système ferroviaire de banlieue Metrolink. Le train est en cours de développement en Suisse par Stadler, qui fabrique également une ligne de trains à grande vitesse fonctionnant sur des câbles.

En plus de réduire la pollution, le train Stadler peut accélérer et ralentir plus rapidement qu'un diesel, ce qui réduit les temps de trajet, un peu comme les véhicules électriques qui imitent les muscle cars des années 1960, et est susceptible de plaire aux usagers ayant de fortes convictions environnementales.

"Nous sommes au début d'une période de transition et il y a beaucoup de mouvement dans la technologie", a déclaré Guido Vogel, chef de l'ingénierie de Stadler. "Il y a une pression politique pour s'éloigner de la propulsion diesel."

L'industrie ferroviaire américaine a effectué des transformations clés dans le passé, passant du bois au charbon et du charbon au pétrole, avant sa dépendance actuelle au diesel. Aujourd'hui, il exploite ce qui est considéré comme le système de fret le plus efficace au monde.

Environ 23 000 locomotives sillonnent le réseau ferroviaire national chaque jour. La moitié d'entre eux opèrent en Californie. Même s'ils consomment environ quatre fois moins de carburant que les gros camions (en termes de tonnes-kilomètres transportés), ils brûlent environ un gallon de diesel tous les 2 000 pieds.

Additionnez tout cela, et cette consommation annuelle de 3,5 milliards de gallons de diesel remplirait une rivière de 10 pieds de profondeur et de 25 pieds de large de Los Angeles à Phoenix.

Le California Air Resources Board, qui a aidé à financer le test Wabtec, estime que les trains sont une trop grande source de gaz à effet de serre pour échapper à une réglementation plus poussée.

Les régulateurs aériens ont commencé à sévir contre les chemins de fer de fret, en particulier BNSF et Union Pacific, en 1998, lorsqu'ils ont signé un pacte volontaire qui exigeait l'utilisation de moteurs diesel plus récents qui produisaient moins de pollution. Mais l'accord engageait les chemins de fer à utiliser des moteurs diesel encore plus récents. Aujourd'hui, les deux chemins de fer n'exploitent que 472 des systèmes les plus modernes, connus sous le nom de diesels de niveau 4, sur les 11 217 qu'ils exploitent en Californie à un moment donné, selon un rapport annuel à l'Air Board.

"Rien ne les oblige à se débarrasser de leurs locomotives de rang 0", a déclaré Ajay Mangat, superviseur de la section des systèmes de fret de l'Air Board.

Le personnel de l'Air Board prépare des réglementations complexes pour éliminer les émissions des chemins de fer d'ici 2035, bien que cela dépende de la faisabilité technique, a-t-il déclaré. La proposition sera soumise au vote de l'Air Board l'année prochaine.

Jefferies, le chef de l'association des chemins de fer, a déclaré que les réglementations proposées ignoraient une réduction volontaire de 70 % des émissions de la Californie depuis 2005. Plus précisément, l'association affirme que la commission de l'air n'a aucune compétence légale car les chemins de fer ne sont soumis qu'à la réglementation fédérale, un droit de longue date. .

Même si l'Air Board ne réussit pas à imposer des réglementations strictes, les chemins de fer, comme d'autres industries, sont confrontés à des pressions provenant de nombreuses directions :actionnaires, clients, employés et groupes de défense.

Au Japon, en Allemagne, au Royaume-Uni et aux États-Unis, environ une demi-douzaine de fabricants d'équipements ferroviaires développent des systèmes qui feraient fonctionner les trains soit sur des batteries, soit sur des piles à hydrogène, selon un rapport de recherche de l'industrie.

Gebhardt de Wabtec a déclaré que le coût initial d'une locomotive alimentée par batterie sera plus élevé qu'un diesel traditionnel, mais que les coûts de carburant avec la recharge électrique seront inférieurs. Étant donné que les locomotives existantes utilisent des moteurs diesel pour générer de l'énergie qui entraîne des moteurs de traction électriques, seule la génération d'électricité doit être résolue.

"Cela a un sens économique avec des batteries qui s'améliorent de manière exponentielle", a déclaré Gebhardt.

Dans le test californien, les batteries se rechargent chaque fois que le train ralentit jusqu'à l'arrêt, ce qui est fréquent sur les lignes de fret. Le train Wabtec a rechargé ses batteries, grâce au freinage régénératif, lors de la descente abrupte de 4 000 pieds du col de Tehachapi à la vallée de San Joaquin, par exemple.

Une autre locomotive alimentée par batterie ancrera un projet de démonstration de Pacific Harbour Line dans les ports de Los Angeles et de Long Beach. La locomotive de 3 200 chevaux, fabriquée par Progress Rail, une unité de Caterpillar, peut transporter des voitures dans le port pendant 24 heures avec une seule charge. Union Pacific vient également d'acheter une locomotive à batterie pour l'utiliser dans l'une de ses gares de triage californiennes.

Carrie Schindler, directrice des programmes de transport en commun et ferroviaires de la San Bernardino County Transportation Authority, a déclaré que son train à deux voitures Stadler sera mis en service sur une nouvelle ligne de neuf milles entre San Bernardino et Redlands, effectuant 16 allers-retours par jour. à 129 km/h.

Un train électrique est plus économe en énergie qu'une voiture électrique, par passager, a déclaré Vogel, chef de l'ingénierie chez Stadler.

Schindler a déclaré que le programme de 23 millions de dollars pour le développement technologique et les rames permettra de réduire considérablement les émissions sans le coût énorme de la construction de lignes aériennes à haute tension. Le système de banlieue Caltrain entre San Jose et San Francisco paie 2 milliards de dollars pour seulement 80 kilomètres de câbles aériens.

Pour le moment, il semble peu probable que l'autorité californienne des trains à grande vitesse adopte la technologie. Interrogé à ce sujet lors d'une récente audience législative, le directeur général Brian Kelly a déclaré que les trains sans fil proposés ne satisferaient pas au mandat de vitesse de 220 mph, inscrit dans la loi. L'autorité ferroviaire est en train d'émettre un contrat cette année pour un système câblé et les trains associés, bien qu'il ait déclaré que l'autorité surveillera la technologie des batteries.

Les plans de l'autorité ferroviaire ont été évoqués lors de récentes négociations avec l'Assemblée législative pour un financement supplémentaire, suscitant des inquiétudes quant à savoir si le train à grande vitesse n'envisage pas le potentiel d'une technologie révolutionnaire. Les dirigeants législatifs sont partis sans aucun accord pour s'approprier plus d'argent, selon une personne qui connaît les pourparlers à huis clos mais n'était pas autorisée à en parler publiquement.