La transition énergétique et la révolution numérique sont en marche. L’entreprise SNCF en est pleinement consciente ce qui s’est traduit, notamment, par l’adoption d’une nouvelle politique Énergie en décembre 2016 et par la création d’entités opérationnelles pour relayer la transformation digitale du Groupe. Dans le même temps, la loi du 7 août 2015 portant nouvelle organisation territoriale de la République, dite loi NOTRe, a redistribué la compétence « énergie » aux collectivités territoriales.

Dans ce contexte, le pari de SNCF est triple :

• les énergies décentralisées vont se développer ;
• les réseaux électriques ferroviaires, de distribution ou de transport seront de plus en plus interconnectés ;
• les technologies de l’information combinées à de nouvelles technologies électrotechniques vont ap-porter une valeur importante aux actifs compatibles.

L’enjeu est donc de construire des infrastructures adaptées aux développements futurs du point de vue énergétique.

Le territoire français compte environ 2 980 gares (sur un total de 22 000 dans l’Union européenne). La plupart de ces bâtiments accueillent des équipements techniques indispensables au fonctionnement du système ferroviaire. Environ 1 750 gares sont des haltes, donc sans présence humaine au quotidien. SNCF Mobilités, dont dépend l’activité Gares et Connexions, emploie 17 000 agents travaillant quotidiennement dans les gares.

Les gares les plus anciennes encore en service en 2017 ont 170 ans. La durée d’amortissement comptable des gares est fixée à 50 ans. Plusieurs dizaines de gares sont rénovées chaque année. Le parc de gares est de ce fait fortement disparate en termes de performances et d’équipements installés sur site, notamment dans le domaine de la gestion de l’énergie. En 2018, les gares appartiennent à SNCF Mobilités. Les quais, abris et ouvrage de traversée des voies sont en général propriété de SNCF Réseau. Ces EPIC sont considérés comme solidaires au sein du Groupe Public Ferroviaire SNCF.

SNCF a également confirmé son positionnement d’opérateur de mobilité porte à porte, en offrant des ser-vices complémentaires à son activité principale de transport ferroviaire. Dans ce contexte, les gares apparaissent comme un pivot de la transition écologique de la mobilité.

Un premier démonstrateur de mobilité durable réalisé en 2017

La configuration de la gare d’Aix-en-Provence TGV

La gare d’Aix-en-Provence TGV a été choisie par la branche Gares & Connexions (SNCF Mobilités) comme terrain d’expérimentations de la gare de demain. Diverses solutions et approches sont testées auprès des clients et utilisateurs afin d’en mesurer l’impact et la valeur perçue par les nombreux acteurs travaillant ou traversant ce site multimodal. Ainsi, Aix-en-Provence TGV accueille de nombreuses innovations : hologramme informatif, écran communiquant, signalétique dynamique, robot-poubelle, etc. Pour les voyageurs, un showroom situé au premier étage de la gare détaille ces différentes thématiques.

En ce qui concerne l’énergie, cette gare présente une configuration singulière, à la fois isolée géographiquement et électriquement. Cette configuration se traduit concrètement par une fragilité de l’approvisionnement électrique sur le site et de nombreuses coupures d’alimentation. La volonté du maître d’ouvrage de mettre en œuvre un site plus autonome en énergie se concrétise.

La gare a été instrumentée de manière à pouvoir mesurer puis modéliser son comportement énergétique. Sur le parking, une ombrière photovoltaïque de quelques dizaines de mètres carrés surplombe quatre places de stationnements équipées de bornes de recharges de véhicules électriques. Ces bornes sont commandées par un gestionnaire énergétique développé par les équipes d’Innovation & Recherche de SNCF afin d’optimiser la charge de ces véhicules en fonction de la production solaire et du réseau électrique (tarifs, congestions, coupure). Une batterie Li-Ion également contrôlée par le gestionnaire énergétique complète le dispositif afin d’optimiser les flux d’énergie, de permettre un îlotage en cas de secours et de tester des services avancés comme l’effacement.

Ce démonstrateur permet de collecter des données, d’affiner l’algorithme du gestionnaire intelligent développé et testé, et de pré-dimensionner l’agrandissement de l’infrastructure de recharge existante qui sera nécessaire lorsque 10 % des clients de la gare seront électro-mobilistes, soit 300 véhicules électriques à garer et recharger.

Les incertitudes du passage à l’échelle

Les données et l’expérience acquise au cours de l’année 2018 permettront de conduire des réflexions majeures sur l’intégration des bornes des véhicules électriques dans l’infrastructure d’alimentation. La puissance absorbée par un véhicule électrique est comprise entre 2,4 et 3,8 kW (principaux standards industriels en 2016). La mesure de consommation des bornes à Aix-en-Provence permet de mieux comprendre les besoins des clients. La durée de stationnement actuelle des véhicules sur le parking de la gare permet une vitesse de charge réduite. L’influence électrique des bornes de recharge (15 unités aujourd’hui, soit 60 kVA de puissance maximale) est non négligeable par rapport à la consommation du site en journée (100 à 130 kVA) hors bornes. La puissance appelée influe sur le poste de transformation, le TGBT (Tableau General Basse Tension), les câbles vers le parking et les bornes. Une production locale et une capacité d’optimisation de la charge sont indispensables si on imagine adapter 10 % des 3 000 places de stationnement du site. Cela reviendrait à ajouter 1,2 MVA de soutirage en pointe (entre 300 à 800 lave-linges). Le service rendu aux utilisateurs et la répercussion des coûts sont également essentiels à considérer. L’offre d’une multimodalité électrique par l’acteur ferroviaire est un choix stratégique qui reste à confirmer à ce jour. Les coûts d’investissement et d’exploitation seront proportionnels aux exigences des clients, et leur consentement à payer une recharge électrique est soumis à de nombreuses influences sur le long terme. La tarification adaptée reste un levier majeur qui promettra de mieux répondre aux besoins des clients, et ainsi de permettre à l’ensemble des acteurs des dépenses moins élevées. Pour cela, un gestionnaire énergétique multi-services a été développé, ce qui permet d’effacer une partie de la consommation de la gare du point de vue du réseau de distribution.

Une gare laboratoire au service des 3 000 gares de demain

Dans l’objectif de mettre en place l’autonomie énergétique du site, d’autres pistes de stockage ou de production locale seront explorées comme des batteries à forte capacité ou l’hydrogène. Des expérimentations complémentaires d’effacement, et de vehicle-to-grid sont au programme afin de monter en compétences sur la gestion concrète de ces technologies.

Une fois l’expérience acquise et les modèles mathématiques mis au point, chaque projet fera l’objet d’un modèle économique spécifique. Ce démonstrateur permettra d’affiner les premières approximations du modèle économique développé. Les problématiques règlementaires et juridiques, les besoins du territoire, la définition des services à apporter aux véhicules électriques ou hydrogène, les enjeux financiers et les objectifs environnementaux seront les briques à agencer pour mener à bien ces projets de rénovation énergétique des gares.

Cette fiche a été rédigée par Marc Laborde de Caillou Vert Conseil ainsi que Tony Letrouvé et Guillaume Gazaignes, de SNCF Innovation & Recherche.