LOW←TECH MAGAZINE Français

Les vélos cargo remplacent les camions de livraison dans les rues des villes européennes

Mon, 24 Sep 2012 00:00:00 +0000

Image : un vélo cargo en Allemagne (source : « [Ich ersetze ein Auto](http://www.ich-ersetze-ein-auto.de/) »).

Les cyclistes chevronnés ont d’autant plus d’emplois disponibles en Europe ces derniers temps. De plus en plus d’entreprises utilisent le vélo cargo, une solution durable, pouvant circuler librement en ville et largement soutenue par les autorités publiques.

Des études montrent qu’au moins un quart des livraisons dans les villes européennes pourrait être effectuées à vélo. En outre, avec des plateformes de distribution spécialisées, des véhicules plus logeables et l’assistance électrique, cette proportion pourrait être encore plus importante.

En ville, un vélo cargo est au moins aussi rapide et bien plus économique d’utilisation qu’un fourgon de livraison ; deux arguments incitant au changement. Les vélos cargo offrent aussi des avantages financiers aux commerçants, artisans et prestataires de service.

À l’heure actuelle, la quasi-totalité des marchandises est transportée en ville par des véhicules motorisés

Le transport de marchandises en zone urbaine est particulièrement inefficace : à l’heure actuelle, les véhicules motorisés (véhicules personnels, fourgons de livraison, ou encore camions) transportent la quasi-totalité des marchandises.

Cependant, ces véhicules lourds transportent souvent des marchandises très légères. La charge moyenne transportée dans les villes européennes se situe autour des 100 kg pour un volume de 1 m3 ¹. Parmi les 1 900 vans et camions qui entrent quotidiennement dans la ville de Breda aux Pays-Bas, moins de 10 % des livraisons effectuées nécessitent un fourgon ou un camion, et 40 % de ces livraisons sont composées d’un seul carton ².

Ainsi, une grande partie des marchandises entrant et sortant des villes pourraient être transportées en vélo cargo. Les vélos cargo à deux roues, plus rapides, disposent d’une capacité de charge allant jusqu’à 180 kg tandis que les véhicules à trois ou quatre roues peuvent facilement transporter 250 kg.

Avec un vélo tandem et/ou l’assistance électrique, la capacité de charge peut atteindre une demi-tonne. Un vélo possède une capacité en volume de transport d’au moins 0,25 m3. Les vélos de trois ou quatre roues, plus larges, transportent plus de 1,5 m3.

En journée, les véhicules de livraisons composent la grande partie du trafic routier. Ce dernier atteint souvent les 50 % dans les grandes villes et jusqu’à 90 % dans les très grandes villes comme Londres et Paris ³.

Le « dernier kilomètre » est aujourd’hui considéré comme l’un des acteurs de la chaîne logistique le plus coûteux, polluant et inefficace. Ce constat est dû aux embouteillages qui rendent le cycle de conduite très irrégulier et entraînent une consommation de carburant très élevée ainsi qu’une perte de temps.

Les vélos cargo sont rapides, efficaces, propres et silencieux

Les avantages écologiques et sociaux des vélos cargo par rapport aux fourgonnettes de livraison sont évidents : économies de carburant importantes, réduction de la pollution atmosphérique et sonore, plus d’espace dans une ville plus agréable, et moins d’embouteillages et d’accidents graves.

Mais leurs avantages ne s’arrêtent pas là : ils disposent d’autant d’attraits économiques qu’écologiques et sociaux, bien que cela ne soit pas aussi évident à première vue.

Image : CycleLogistics.

Tout d’abord, en ville, les vélos cargo sont aussi voire plus rapides que les fourgons et les camions ⁴, ils sont en effet moins affectés par les embouteillages et peuvent souvent emprunter des voies plus rapides auxquels les camions et les vans n’ont pas accès (les rues piétonnes, les allées ou encore les pistes cyclables).

Les vélos cargos étant moins touchés par les conditions de trafic variables, leurs temps de trajet sont par conséquent plus fiables. De plus, ils peuvent entrer dans la ville à toute heure, alors que beaucoup de villes européennes ont mis en place une plage horaire très stricte de chargement et de déchargement des fourgons et des camions. Les vélos cargo peuvent généralement trouver facilement une place pour charger ou décharger, s’arrêter devant la bonne porte, voire rentrer dans le bâtiment.

98 % moins cher

D’autre part, les vélos cargo sont bien plus économiques que les vans. Le prix d’achat d’un vélo cargo moyen ne dépasse pas les 3 000 euros, et le plus grand modèle à trois ou quatre roues avec assistance électrique est vendu entre 7 000 et 10 000 euros. Il faut compter au moins 20 000 euros pour un fourgon. Cependant, le coût d’achat de ces modes de transport reste faible comparé à celui nécessaire pour leur utilisation et les frais du personnel.

Le principal atout économique du vélo cargo réside dans son faible coût d’utilisation. Contrairement à une voiture, un van ou un camion, un vélo cargo ne consomme pas de carburant. De plus, les taxes, assurance, l’entreposage et l’amortissement, restent moins coûteux pour les vélos que pour les vans, entraînant des économies conséquentes ⁵. En combinant tous ces éléments, le vélo cargo peut être jusqu’à 98 % plus économique par kilomètre que les autres alternatives ⁴⁶.

Un vélo cargo est aussi rapide qu’un fourgon de livraison dans la circulation urbaine et peut généralement transporter autant de marchandises. Remplacer ces fourgons par leur alternative durable ne requiert pas de conducteurs supplémentaires.

Ces économies peuvent se faire sans engendrer de perte d’emplois. Certaines personnes disent même que l’utilisation de vélos cargo créera plus d’emplois — mais ce n’est qu’à moitié vrai. Si les vélos cargo deviennent plus populaires, d’autres emplois disparaîtront, notamment ceux des conducteurs de van et de camions.

Un vélo cargo est aussi rapide qu’un fourgon de livraison dans la circulation urbaine et peut généralement transporter autant de marchandises. Remplacer ces fourgons par leur alternative durable ne requerra pas de conducteurs supplémentaires.Sur les routes plus longues hors des villes, ce serait différent. C’est une bonne nouvelle, puisque cela signifie que le coût de la main-d’œuvre n’augmentera pas. Cependant, les vélos cargo peuvent créer des emplois indirectement (voir ci-après).

L’Europe fait la promotion du vélo cargo

Les autorités européennes reconnaissent le potentiel économique et écologique des vélos cargo. Le projet CycleLogistics, financé par l’Union européenne et mis en place de mai 2011 à avril 2014, vise à réduire l’énergie utilisée dans le transport urbain de marchandises en remplaçant les véhicules motorisés inutiles par des vélos cargos dans les villes européennes.

Ce projet vise à élargir le marché de niche des vélos cargo afin qu’ils soient considérés comme une réelle alternative pour le transport de marchandises en ville. Selon une étude effectuée dans le cadre de ce projet, en ville, les cyclistes pourraient facilement transporter 25 % des marchandises (sur des livraisons allant jusqu’à 250 kg) ¹².

CycleLogistics communiquera le potentiel des vélos cargo aux différents groupes cibles, tels que le secteur des transports, les municipalités, les prestataires de services, les commerçants, les artisans et les particuliers.

Afin de motiver les entreprises et les prestataires de services à intégrer les vélos cargo dans leurs activités, le projet prête à l’essai 2 000 vélos cargo aux entreprises et aux services municipaux. Leur utilisation sera documentée et analysée, et les résultats seront publiés dans un rapport de recherche.

Photo : CycleLogistics.

CycleLogistics encouragera les municipalités à créer un cadre réglementaire et des lois pour les vélos cargo. Ils testeront et feront un compte-rendu de plusieurs modèles pour les promouvoir auprès des consommateurs, des autorités et des entreprises. Une étude britannique a montré que la perception est probablement le facteur principal freinant l’utilisation des vélos de livraison ⁵. En effet, la réticence à l’utilisation de ces derniers est due à un manque d’information sur les véhicules et les options actuellement disponibles, plutôt qu’à des points de vues bien ancrés contre l’utilisation de leur énergie.

Des vélos cargo électriques en Allemagne

Le ministère fédéral de l’Environnement allemand a mis en place un projet pilote similaire « Ich ersetze ein Auto » (« Je remplace une voiture »), qui a débuté en juillet 2012 et se poursuivra sur 2 ans. Contrairement au projet européen, Ich ersetze ein Auto ne concerne que les services postaux et utilise des vélos cargo électriques. Pendant deux ans, 40 véhicules répartis dans neuf grandes villes allemandes seront utilisés.

Les vélos cargo peuvent transporter une charge de 100 kg et un volume de 250 litres (soit 0,25 m3). Ces charges peuvent être transportées en vélos cargo classiques, mais, l’assistance électrique a pour objectif d’aider à livrer les marchandises plus rapidement et dans un plus grand périmètre.

À Berlin, on a remarqué que les vélos cargo électriques pouvaient effectuer jusqu’à 85 %

des déplacements automobiles des services postaux.Des études préliminaires de l’Institut allemand de la Recherche pour le Transport ont démontré que les vélos cargo électriques pouvaient effectuer 85 % des déplacements automobiles des services postaux en ville.

Ce constat découle d’une expérience faite à Berlin grâce à une plateforme de distribution supplémentaire en ville pour coordonner la livraison des marchandises (la « Bentobox »). Les résultats du projet allemand seront publiés dans un rapport de recherche détaillant le potentiel économique des vélos cargo, les économies d’énergie et d’émissions ainsi que les améliorations à apporter aux infrastructures et à la législation.

Comme mentionné plus haut, les livraisons en vélos cargo se concentrent sur le « premier kilomètre » et le « dernier kilomètre ». Les marchandises sont transportées en fourgon et en camion jusqu’à une plateforme de distribution (centrale), puis elles sont livrées à leur destination en vélo cargo (ou inversement). Une autre possibilité peut être d’utiliser des fourgons(voire des bateaux ou des tramways cargo) comme plateformes de distribution mobile.

Outspoken Delivery est un coursier britannique tirant parti des vélos cargo pliables et des trains entre Cambridge et Londres pour des livraisons rapides entre les deux villes. L’option du vélo cargo pour le dernier kilomètre fonctionne de pair avec le résultat de l’étude sur les camions électriques de transport de marchandises sur de plus longues distances. Les vélos cargo peuvent évidemment être aidés par des véhicules légers tout électriques en milieu urbain, comme le Cargohopper.

Services postaux

Les services postaux sont un groupe cible logique des vélos cargo. Les projets allemand et européen visent à intégrer les vélos cargo aux entreprises de livraisons utilisant des véhicules motorisés et à celles utilisant des vélos classiques. Les premiers pourront faire des économies et offrir un service plus rapide en remplaçant les fourgons de livraisons par des vélos cargo, tandis que les deuxièmes pourront s’aider des vélos cargo pour élargir leur marché en transportant des charges plus lourdes et/ou plus volumineuses.

Image : CycleLogistics.

En outre, les services postaux traditionnels pourront trouver plus facilement des employés, car les conducteurs n’ont pas besoin d’un permis de conduire (spécifique). Les gestionnaires de grands parcs automobiles ont déjà du mal à recruter des conducteurs. De plus, le prix relativement bas des vélos cargo diversifie et agrandit le parc automobile des services postaux. Par conséquent, il est toujours possible de choisir le véhicule le plus rapide et le plus compact.

Les vélos cargo sont déjà utilisés par les services postaux, notamment à Bruxelles, Londres, New York, Berkeley, Zurich, Bâle, Vienne, Graz, Rome, Reggio d’Émilie et Saint-Sébastien.

Ces sociétés sont souvent de petite taille, mais les grandes entreprises de logistique utilisent aussi les vélos cargo. DHL déploie des vélos cargo dans 15 villes néerlandaises. Aujourd’hui, le plus grand service postal utilisant des vélos cargo (électriques) est La Petite Reine, qui livre à Bordeaux, Paris, Lyon et Toulouse.

Le projet européen CycleLogistics propose le développement et l’implémentation d’une opération de livraison en un jour, conjointement avec les grandes entreprises de livraison nationales et internationales. Cette opération se sert des vélos cargo pour la livraison du dernier kilomètre. Coopérer avec les grands services postaux est important, car les retraits et les livraisons régulières sont nécessaires pour que ce modèle dure.

Ces expériences effectuées dans plusieurs villes résulteront, entre autres, en un modèle de gestion formalisé et transférable aux entreprises gérant un service de livraison à vélo basées dans les villes et métropoles européennes.

Grâce au vélo cargo, les prestataires de services peuvent ouvrir leurs commerces avec un investissement bien moins élevé tout en l’opérant à un coût nettement plus bas.

D’autres entreprises commencent à s’intéresser aux avantages du vélo cargo, souvent pour la livraison à domicile chez leurs clients. Ce sont généralement des petits commerces , comme des distributeurs de produits bio, mais, de plus grandes entreprises (par exemple la chaîne FNAC) livrent aussi leurs produits commandés en ligne à vélo cargo dans Barcelone et Madrid. IKEA met à disposition des (gros) vélos cargo pour ses clients dans certaines villes néerlandaises et danoises.

Commerçants et prestataires de service

L’autre cible du projet européen de vélos cargo est les prestataires de services commerciaux, les commerçants et les artisans (notamment les nettoyeurs de vitres, électriciens, bâtisseurs, ramoneurs, serruriers, peintres, réparateurs, menuisiers, jardiniers, plombiers, ferrailleurs, photographes professionnels, musiciens, vendeurs ambulants, magasiniers, etc.).

Certains charpentiers et électriciens de Copenhague, tout comme des laveurs de vitres en Autriche et en Angleterre, utilisent des vélos cargo. Les réparateurs de vélo à domicile qui opèrent depuis plusieurs années dans les grandes villes utilisent souvent des fourgons. Cependant, un service de réparation de vélo mobile qui encombrerait le trafic automobile est illogique, c’est pourquoi des particuliers à Copenhague, Cologne, Berlin et Bruxelles ont poussé l’idée un peu plus loin en utilisant la technologie dont ils font la promotion.

Image : CycleLogistics.

Le vélo cargo apporte autant d’avantages économiques aux services postaux qu’aux commerçants, artisans et prestataires de service. Grâce à lui, les prestataires de services peuvent ouvrir leurs commerces avec un investissement bien moins élevé tout en l’opérant à un coût nettement plus bas. Un véhicule motorisé ou même une boutique ne sont plus nécessaires. Ainsi, le vélo cargo peut, indirectement, créer plus d’emplois indépendants.

Les autorités locales sont un autre un groupe cible des vélos cargo. Ces véhicules pourraient être utilisés pour la maintenance des infrastructures urbaines (par exemple les parcs et les routes), pour les réparations, l’assistance aux personnes âgées, la collecte des ordures ou encore le transport de documents officiels. Cela réduirait les coûts des services municipaux et les taxes pourraient donc être utilisées pour d’autres projets (ou réduites).

Tirer des leçons du passé

Les nombreuses utilisations des vélos cargo sont tout sauf nouvelles ⁷. Pendant la première moitié du 20e siècle, les prestataires de services et les artisans comptaient parmi les principaux utilisateurs de vélos cargo. Presque toutes les professions se servaient des vélos cargos, qui étaient spécialement conçus pour transporter leurs outils. Ces modèles étaient soit disponibles sur le marché, soit autoadaptés.

Les vélos cargo ont aussi joué un rôle important dans la livraison de marchandises, surtout du pain, de la viande, des fruits, des légumes et des produits laitiers. Comme expliqué plus haut, chaque métier utilisait un vélo cargo adapté à son propre travail. Les vélos cargo étaient un net progrès sur les charrettes à chevaux, ânes ou chiens, puisqu’ils étaient plus rapides et moins coûteux d’utilisation.

Pendant la première moitié du 20e siècle, les commerçants et les artisans se servaient de vélos cargo spécialement conçus pour transporter leurs outils de travail.

La livraison de marchandises, comme le pain ou la viande, s’effectuait souvent avec un vélo robuste, solide et équipé de plateformes, caissons et paniers de différentes tailles attachés au cadre, souvent à l’avant. Ces véhicules, pouvant transporter une charge d’environ 75 kg, sont appelés « vélos boulangerie » ou « vélos boucherie ». On peut encore les apercevoir dans les rues néerlandaises et danoises.

À la fin des années 1920, une plus grande version des porte-vélos apparaît au Danemark. Une plateforme porteuse est insérée entre le cycliste et la roue avant, entièrement séparée du guidon et maintenue par une barre de liaison passant sous la plateforme.

Image : transportfiets.nl

Cette plateforme était basse pour plus de stabilité et de facilité à charger. Ces modèles, surnommés « long-john », ont une capacité de charge allant jusqu’à 180 kg. Ils étaient (et restent) utilisés pour des livraisons rapides de marchandises plus lourdes et encombrantes. Les vélos cargo à trois roues, communément appelés « bakfiets », avaient une encore meilleure capacité de charge aux dépens de leur vitesse, et étaient principalement utilisés par les artisans offrant leurs services dans différents quartiers.

Utilisation personnelle des vélos cargo

La dernière cible des vélos cargo est les particuliers. Les personnes qui font régulièrement du vélo en ville possèdent aussi une voiture pour transporter des objets plus lourds ou plus grands — qu’il s’agisse des courses, d’un déplacement ou pour une activité de loisir.

Le vélo cargo est une alternative bien plus économique et tout aussi efficace. Cependant, les places de stationnement limitées en centre-ville limitent la possession de vélo cargo personnel. En outre, pour les personnes n’ayant pas les moyens d’acheter une voiture,

un vélo cargo peut encore être un investissement trop élevé. Mais il existe des solutions. Le LastenRad Kollektiv de Vienne (Autriche) loue des vélos cargo aux personnes souhaitant transporter quelque chose de lourd ou encombrant sans se déplacer en voiture. Les intéressés peuvent, s’ils le souhaitent, payer des frais pour entretenir les vélos. Velogistics, un projet inspiré de Lasten Rad Kollektiv, essaye de recréer le même concept à l’échelle européenne en créant une base de données en ligne regroupant les possesseurs de vélos cargo qui souhaitent les louer.

Les vélos cargo fonctionneront-ils partout ?

Le potentiel des vélos cargo reste flou. Actuellement, les études restent très rares — ce qui est assez incroyable, car aucune autre technologie ne semble offrir autant d’atouts pour le transport de marchandises urbain. Néanmoins, le potentiel des vélos cargo dépendra de plusieurs facteurs, les rendant parfois moins adéquats à d’autres endroits.

Toutes les villes dans lesquelles le vélo cargo a plus ou moins fonctionné sont plates. Pédaler un vélo cargo en côte augmente fortement le temps de livraison, et résulte donc en une perte de temps comparé aux alternatives motorisées. L’assistance électrique peut aider, mais il peut exister de meilleures options pour le transport de marchandises urbain dans les régions montagneuses, notamment les téléphériques fonctionnant grâce la gravité et les téléphériques.

D’autre part, les vélos cargo sont particulièrement efficaces dans les villes européennes, car leurs grands centres historiques sont composés de rues étroites et sinueuses. Dans les villes américaines, la vitesse moyenne du trafic routier en ville est généralement plus élevée, parce que les routes sont plus larges, donc l’atout de la vitesse des vélos cargo sera donc beaucoup moins important.

La densité de population affecte aussi l’utilité des vélos cargo, ce qui joue encore en la faveur des villes européennes. On observe que les villes dans lesquelles les vélos cargo sont utilisés avaient déjà une culture du cyclisme assez développée et une infrastructure favorable aux vélos cargo avant même qu’ils soient popularisés. Sans endroit sécurisé et adapté aux vélos cargo, ils ne peuvent pas être utilisés.

« CycleLogistics » (2012) ↩︎ ↩︎
« Bikes instead of lorries » (2012) ↩︎ ↩︎
« Das Lastenfahrrad als Transportmittel für städtischen Wirtshaftsverkehr » (2012) ↩︎
« Ich ersetze ein Auto » (2012) ↩︎ ↩︎
« Cycle freight in London: a scoping study » (2009) ↩︎ ↩︎
« Gesamtwirtschaftlicher Vergleich von Pkw- und Radverkehr » (2010) ↩︎
« Short history of cargo cycling », CycleLogistics (2012) ↩︎

Les systèmes de transport par câble : un moyen de transport automatique aux multiples avantages

Wed, 26 Jan 2011 00:00:00 +0000

Transport par câble à Gdańsk (ou Dantzig) en 1644

Les téléphériques sont aujourd’hui utilisés presque exclusivement pour transporter les skieurs et les snowboardeurs en haut des pistes. Pourtant, avant les années 1940, les marchandises étaient souvent acheminées à l’aide de câbles dans les régions montagneuses, mais aussi sur des terrains plats, grâce à de grandes structures construites au Moyen-Âge.

Les téléphériques fonctionnent principalement voire entièrement grâce à la gravité. De plus, ils génèrent de l’excédent d’énergie souvent transformé en électricité pour faire fonctionner des grues ou des machines dans des usines à proximité. Ces dernières années, des systèmes innovants ont été fabriqués.

Pour la suite de cet article, il est important de savoir que les téléphériques (ou le transport par câble en général) sont divisés en deux groupes : les monocâbles et les bicâbles. Un seul câble sert à la fois à supporter et à déplacer les nacelles pour les monocâbles. Pour les systèmes bicâbles (voire tricâbles), chaque câble a une fonction. En effet, un ou deux câbles, appelés les « câbles porteurs », sont immobiles pour supporter les nacelles et un ou deux câbles, les « câbles tracteurs », servent à les déplacer.

Les transports par câble primitifs et du Moyen-Âge pouvaient être des deux sortes. Les téléphériques plus modernes (à partir des années 1850) étaient, au départ, exclusivement monocâbles. Plus tard, les systèmes bicâbles ont majoritairement remplacé leur alternative. À la fin du XIXe siècle, ces deux systèmes ont été appliqués au transport fluvial (lire l’article sur les toueurs) et les monocâbles aux funiculaires. Les bicâbles sont plus adaptés aux distances plus longues ou aux paysages plus abrupts.

Si un seul câble est utilisé pour supporter une cabine sur une longue distance ou une pente très raide, il est indispensable de le renforcer sur toute cette partie à cause des déformations qui peuvent apparaître à cet endroit. La taille du câble influe sur celle du pylône, des poulies et des autres éléments de la ligne du téléphérique, rajoutant ainsi des coûts supplémentaires. Dans un système de bicâble, le câble porteur fixe peut être adapté à certains endroits pour mieux supporter la charge.

Les ancêtres des téléphériques actuels

Le transport par câble est utilisé pour transporter des passagers et des marchandises depuis plus de 2 000 ans. Les premiers signes de son utilisation ont été remarqués dans les paysages escarpés de la Chine, de l’Inde et du Japon. Il est estimé que les prototypes datent de 250 avant J.-C. Des cordes étaient employées pour traverser des ravins, des fleuves et des gorges. Au départ, les passagers étaient retenus par un simple harnais et ils devaient avancer à la main. Le harnais allégeait la charge et facilitait leurs mouvements en glissant sur la corde.

Une sorte de panier ou de nacelle a ensuite été ajoutée pour se déplacer avec quelques objets. Cette amélioration est possible grâce à des cordes plus fines fixées à l’avant et à l’arrière de la nacelle ou à la gravité dans le cas où le point d’arrivée était plus bas que celui départ. La nacelle vide était ensuite remontée jusqu’au point de départ à l’aide d’une corde plus petite que les autres fixée aussi à l’arrière.

La corde était parfois passée dans un morceau de bambou creux avant d’être attachée pour que le passager traverse sans se brûler les mains. Pour construire un de ces téléphériques d’époque, il fallait juste une corde (nouée autour d’un arbre, d’un rocher, ou fixée des deux côtés) et un arc et des flèches pour la faire passer au-dessus de l’obstacle à franchir. Après l’invention chinoise de l’arbalète, il était possible de tirer des câbles plus lourds sur une distance plus grande. Parfois, la corde était fixée à de simples tréteaux en bois.

Ces systèmes transportaient parfois des bêtes de somme. Réciproquement, des bêtes de somme pouvaient tracter les câbles. Ces anciens systèmes de transport par câble sont les prémisses d’inventions plus modernes, comme les ponts suspendus et les ascenseurs. À l’époque, ils étaient ce qui s’approchait le plus du transport aérien.

Le transport par câble au Moyen-Âge

Une des premières traces écrites du transport par câble au Moyen-Âge se trouve dans le Taiheiki, une épopée historique sur l’histoire du Japon datée au XIVe siècle. La fuite d’un empereur japonais encerclé par les troupes ennemies y est racontée. Il se serait échappé grâce à une corde qui traversait la vallée. En Europe, la première mention de transport par câble se trouve dans Bellifortis, un manuel dédié aux armes et à la technologie militaire datant de 1405. On trouve aussi la première illustration d’un système de transport par câble dans un livre de 1411.

Les références à des systèmes monocâbles et bicâbles ont augmenté entre 1411 et 1440, quand les technologies de l’époque telles que les moteurs hydrauliques, les moulins à vent ou les grues portuaires sont devenues de plus en plus populaires. On retrouve également des traces de transport par câble d’or à partir de 1536 en Amérique du Sud.

On constate une amélioration des systèmes au XVIIe siècle. Dans la Machinae Novae publiée en 1615 et en 1617, Venetian Fausto Veranzio illustre un système bicâble assez complexe transportant des passagers. Une caisse en bois transporte les passagers à l’aide de poulies sur des câbles porteurs (voir la deuxième image au début de l’article). Les passagers peuvent ainsi traverser le fleuve en tirant sur le mou du câble. Le Néerlandais Wybe Adam a construit en 1644 un grand système de transport par câble décrit dans les Danzig Chronicles (voir l’image de l’introduction de l’article et celle ci-dessous).

Adam a inventé un système de câbles qui fonctionnait en continu pour transporter du matériel de terrassement dans des nacelles jusqu’à la forteresse située au sommet d’une colline à Dantzig. Des systèmes de transport par câble ont aussi été installés dans des monastères sur des pinacles pour transporter des ressources et des visiteurs.

Les téléphériques à partir des années 1850

Les systèmes de transport par câble n’ont pas évolué entre 1650 et 1850. À l’époque, les avancées étaient limitées par la résistance des cordes employées. La fabrication de câbles plus résistants au milieu du XIXe siècle a amorcé la période la plus fructueuse de l’histoire des téléphériques. L’invention du raccord standard au début des années 1870 par l’Autrichien Von Obach a également entraîné une avancée majeure. Les nacelles ont ainsi pu être séparées et rattachées aux câbles. De plus, de nouvelles sources d’énergie ont fait leur apparition à cette époque : d’abord la machine à vapeur, puis les moteurs électriques.

Énergie cinétique

Jusqu’à la fin du XIXe siècle, les systèmes de transport par câble fonctionnaient manuellement, parfois en utilisant un treuil ou une grue. Il était également possible de les tracter grâce à des bêtes de somme — principalement des chevaux ou des mules — à des roues à aubes ou dans certains cas à la gravité.

Cette dernière n’est possible que dans les régions montagneuses. Les nacelles qui descendent peuvent générer une partie ou la totalité de l’énergie nécessaire pour remonter les autres. Si les nacelles qui descendent sont plus lourdes que la charge montante et que l’inclinaison de la pente est suffisante, le téléphérique peut fonctionner sans énergie supplémentaire. C’est ainsi un moyen de transport qui peut être autosuffisant et propre. La vitesse des nacelles en descente était contrôlée à la main ou parfois grâce à un système de freinage hydraulique.

Même dans les cas où la charge montante était élevée, la gravité pouvait suffire à la hisser jusqu’en haut : il était possible d’utiliser les nacelles descendantes comme contrepoids en les remplissant d’eau, par exemple, si le téléphérique était construit près d’un point d’eau. Cette méthode rappelle celle utilisée pour faire fonctionner des funiculaires au début des années 1900.

Un moyen de transport qui produit de l’énergie

Si la charge descendante produisait plus d’énergie qu’il n’en fallait pour monter la charge ascendante, les téléphériques fonctionnant à l’aide de la gravité pouvaient générer une grande quantité d’énergie. L’énergie, récupérable sur l’ensemble du câble, pouvait être utilisée pour faire fonctionner des machines à proximité comme des broyeurs de minerai, des pompes ou des scieries.

Un téléphérique offrait donc la possibilité de faire fonctionner des usines en utilisant uniquement la gravité. Cet excédent d’énergie était distribué mécaniquement par des câbles métalliques avant l’arrivée de l’électricité. Les téléphériques contemporains utilisent cet excédent d’énergie pour créer de l’électricité (voir plus bas).

Une invention très performante

L’électricité n’a pas rendu le téléphérique moins durable, loin de là : ceux qui fonctionnent à l’électricité figurent parmi les moyens de transport les plus efficaces.

En effet, ils tirent tous les avantages de l’électricité (efficacité énergétique, assez silencieux, peut fonctionner grâce à des énergies renouvelables) sans les nombreux défauts des batteries et des stations de recharge (contrairement aux voitures électriques, par exemple). Dans les régions montagneuses, les moteurs électriques peuvent bénéficier de l’énergie générée par les cabines descendantes pour améliorer leur efficacité.

De plus, les téléphériques présentent de nombreux avantages énergétiques comparés aux autres modes de transports écologiques, tels que les trains de marchandises, les tramways, ou les trolleybus. Tout d’abord, l’énergie circule mieux avec un système de propulsion électrique dans un seul terminal plutôt que par câble sur une longue distance. Ensuite, la vitesse des nacelles peut être constante puisqu’il n’y a pas de bouchons dans les airs. L’efficacité énergétique des téléphériques est donc bien meilleure que tous les moyens de transport routier.

Les téléphériques et le transport de marchandises

Peu de téléphériques servaient au transport de passagers au début du XXe siècle. Ils étaient principalement employés pour transporter des marchandises. Leur utilisation était diverse et répandue dans le monde.

Il n’existe pas de source mentionnant tous les téléphériques qui ont été construits, mais le peu de données à notre disposition donne une estimation du nombre. Une source datant de 1899 mentionne 900 téléphériques d’un même type qui fonctionnaient dans le monde. Un catalogue datant de 1909 (bien avant l’âge d’or de ce mode de transport) parle de 2 000 téléphériques de la marque Bleichert dans le monde qui couvraient plus de 2 000 km et transportaient plus de 160 millions de tonnes par an. De toute évidence, les téléphériques n’étaient pas inconnus du grand public.

Une innovation au service de la guerre

Les Européens, et tout particulièrement l’Allemagne et les pays alpins (l’Autriche, la Suisse, la France et l’Italie), étaient les pionniers de l’ère des téléphériques modernes. Des transports par câble ont été utilisés pendant des guerres dans les Alpes entre le début des années 1900 et 1945. Les Italiens les ont également utilisés lors de la guerre contre la Turquie en 1908. Ils étaient aussi largement employés pendant les batailles entre les Italiens et les Autrichiens lors de la Première et de la Seconde Guerre mondiale. Les Italiens en avaient près de 2 000 et les Autrichiens plus de 400. La plupart étaient mobiles.

Ils pouvaient être démontés rapidement et transportés par des bêtes de somme pour être remontés ailleurs. Ils étaient utilisés sur les terrains difficiles pour approvisionner les champs de bataille et transporter des troupes, des provisions, des obusiers, des munitions et du matériel de fortification. Ils constituaient aussi une solution temporaire face à des ponts détruits ou pour traverser un cours d’eau. Ils servaient également à transporter les blessés vers les hôpitaux dans des civières, une alternative aux chevaux spécialement équipés dans ce but.

Les téléphériques au service des mines

Les systèmes de transport par câble ont aussi souvent été utilisés pour les mines. Les premiers installés aux États-Unis servaient à acheminer du matériel lorsque les exploitations minières étaient en plein essor dans l’ouest du pays. On trouve de nombreuses mentions de téléphériques qui transportaient des minerais comme de l’or, de l’argent, du fer, et du cuivre, ainsi que du charbon, de la pierre, de l’ardoise, de l’argile, du sable, du granite, de la quarte, de la chaux, de la phosphorite et du grès. À la sortie de la mine, les ressources étaient ensuite broyées puis transportées en train, en bateau ou, pour le charbon, par machine à vapeur. Des terminaux pouvaient être mis en place sur une petite partie de la ligne de chemin de fer, et ils pouvaient être ensuite déplacés vers le prochain terminal au fur et à mesure que les matériaux en étaient retirés.

Les téléphériques au service de l’agriculture

Les téléphériques transportaient aussi des aliments comme des fruits (des bananes), des céréales (du blé) et d’autres produits comme du coton, du thé ou de la canne à sucre. Ils étaient généralement transportés depuis les champs vers des moulins ou des gares. Des téléphériques ont été utilisés pour transporter de la canne à sucre jusqu’aux moulins à canne à sucre dans des plantations à Demerara, en Jamaïque, sur l’île Maurice, celle de Saint-Christophe-et-Niévès, au Guatemala, en Australie entre autres.

L’image ci-dessous montre le dispositif installé principalement sur l’île Maurice. Il comprenait plusieurs téléphériques aux câbles métalliques qui étaient déchargés au même endroit. Il était très avantageux puisqu’il créait un flux constant de cannes à sucre en quantité suffisante pour faire fonctionner le moulin, rappelant aujourd’hui la méthode de production dite « juste-à-temps ». Une seule personne s’occupait de décharger les nacelles.

Souvent, les cannes à sucre étaient transportées par un camion qui les déplaçait jusqu’à la ligne de téléphérique. Les téléphériques étaient aussi utilisés pour transporter la betterave vers les sucreries. Par exemple, aux Pays-Bas, ce mode de transport était employé sur des terrains plats.

Le transport du bois

De nombreuses innovations technologiques ont été employées pour le transport du bois et les produits issus du bois comme le bois de campêche, bois cordé, bois de sciage, charbon de bois, pâte de bois, pâte à papier et papier. Ces matériaux étaient souvent transportés depuis la forêt jusqu’à une scierie ou depuis la scierie jusqu’à une gare. Les téléphériques étaient utilisés pour apporter des briques et du matériel. Ils pouvaient apporter du ciment depuis les fourneaux jusqu’aux constructions, et les nacelles vides pouvaient rapporter du charbon.

Les téléphériques au service des usines

Les téléphériques étaient aussi employés au sein d’usines. Ils servaient à accomplir de nombreuses tâches, comme transporter des matériaux de fabrication, des déchets, des produits en cours de fabrication, diverses marchandises, et surtout des produits à manipuler avec précaution comme des explosifs, des liquides ou de la verrerie. Ces lignes de téléphérique étaient souvent petites et fixées tout le long des murs des bâtiments à proximité pour baisser les coûts de fabrication.

On les retrouvait dans des usines d’imprimerie, des fabriques de linoléum, et des moulins, entre autres. On peut citer comme exemple une usine d’engrais synthétique située près de Londres. Sa ligne de téléphérique passait au-dessus des bâtiments, des logements et des ouvriers au travail. Il y avait aussi une fabrique de linoléum près de Middlesex dont la ligne passait au-dessus d’une rivière et des toits des ateliers. Elle fonctionnait grâce à la force de l’eau.

Les téléphériques étaient utilisés pour relier les lignes de trains de chaque côté des rivières lorsque la construction d’un pont était trop coûteuse ou difficile. Une des lignes de téléphérique était conçue pour transporter les wagons et leurs charges pour ensuite les remettre sur les rails de l’autre côté, et vice versa. À la fin du XIXe siècle, des lignes de téléphérique miniatures étaient utilisées dans des boutiques pour transporter de l’argent liquide.

Les téléphériques et les ports de commerce

Les téléphériques étaient également employés dans certaines usines pour transporter des matériaux depuis les bateaux ou les voitures vers leur espace de stockage. Ils étaient aussi utilisés pour charger et décharger les bateaux ou pour souter du combustible (ou du charbon pour les bateaux à vapeur).

Ils étaient très pratiques pour charger et décharger les cargaisons lorsque la profondeur de l’eau empêchait les navires et les allèges de s’approcher du quai.

Un de ces téléphériques de quai, situé au Cap-Vert, mesurait 365 m de long, dont 300 m au-dessus de la plage et environ 70 m perpendiculaire à la partie la plus longue du quai, où le charbon arrivait et était ensuite distribué. Il pouvait transporter entre 15 et 25 tonnes de matériaux par heure vers le quai et vers les bateaux. Le mouvement des câbles était aussi mis à profit, puisqu’il faisait fonctionner des grues de chaque côté pour soulever ou faire descendre du charbon. Tout ce système fonctionnait grâce à une machine à vapeur de 16 ch. La mise en place de ce système a pris à peine trois mois. Des structures similaires ont été construites en Nouvelle-Zélande et en Afrique du Sud.

Il y a même eu quelques cas de téléphériques utilisés pour transporter du charbon d’un bateau à l’autre en pleine mer (voir l’image ci-dessous).

Les nacelles

À chaque matériel sa nacelle ! Ci-dessous se trouvent quelques exemples de nacelles destinées au transport de minéraux, d’aliments, d’engrais, de coke, de sacs de farine, de textiles (emballés pour les protéger du mauvais temps), du ciment, du pétrole, du vin et de la bière. Certaines nacelles étaient déchargées en débloquant un cran de sûreté. Le bas de la nacelle s’ouvrait alors, ou dans certains cas, la nacelle tout entière se renversait pour déverser son contenu. La plupart du temps, les nacelles étaient chargées à la main.

Longueur, vitesse et capacité de charge des téléphériques

La longueur, la vitesse et la capacité de charge des téléphériques ont peu à peu évolué tout au long du siècle. En 1911, les téléphériques transportaient en moyenne 15 à 20 tonnes de marchandise sur une distance de 305 à 4 600 mètres. Leur vitesse variait entre 3,2 et 8 km/h. Certaines installations fonctionnant à l’aide de la gravité étaient plus rapides et atteignaient 24 à 48 km/h. On considérait cependant qu’une vitesse plus élevée contribuait à l’usure de la machine. Le poids des charges allait de 25 à 375 kilogrammes.

Quand elle était utilisée, la force motrice était généralement comprise entre 2 et 15 ch. Le dénivelé, quant à lui, était compris entre zéro (ligne à l’horizontale) et 1 200 mètres. Une équipe comptait 2 à 5 ouvriers. Pour augmenter la capacité de chargement des lignes, certaines étaient construites en parallèle (un câble était limité à 800 tonnes par jour). Pourtant, certains câbles plus anciens étaient plus longs et puissants. Le transport par câble d’Usumbara, en Afrique, mesurait 9 kilomètres de long et servait à transporter des troncs d’arbres de plus d’une tonne (voir photo ci-dessus). À son point culminant, le téléphérique se trouvait à 130 mètres du sol.

Transport par câble argentin (1906-1927), photographié par [Patricio Lorente](http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Cable_line_of_the_Mexican_Mine_in_Chilecito,_Argentina.jpg).

Le transport par câble de Garrucha, installé dans les mines de fer d’Almería (Espagne), atteignait les 15 km de long. Il n’a fallu que 6 mois pour achever sa construction. Grâce à un moteur de 100 ch, il pouvait transporter 420 tonnes de minerai pendant 10 heures par jour. Des transports par câble similaires furent construits dans les mines du Pays basque, au nord-est de l’Espagne (voir les deux photos ci-dessous).

Le transport par câble de Transylvanie transportait du charbon et du minerai dans les hauts fourneaux en Hongrie. Il mesurait presque 30 km de long pour un dénivelé de quasiment 915 mètres. Il pouvait transporter 800 tonnes de marchandise par jour. Un transport par câble en Argentine (photo ci-dessus), en service de 1906 à 1927, mesurait 35 km de long.

Des téléphériques encore plus imposants ont vu le jour dans les années 1920. Le plus long d’Europe était celui construit à Grenade en Espagne en 1925. Il transportait des marchandises sur 39 kilomètres entre la ville et le port de Mortil. L’infrastructure comprenait 240 pylônes et 7 gares. Chacune des 300 nacelles transportait 700 kg et se déplaçait de 3 mètres par seconde.

Grâce à la construction du téléphérique, l’affluence du port de Motril a rapidement augmenté. En 1929, 200 nacelles de plus furent ajoutées. Contrairement à beaucoup d’autres, le téléphérique de Grenade était un service public : tout le monde pouvait l’utiliser. Le téléphérique a fermé ses portes en 1950 suite à la disparition de l’industrie et de l’agriculture locale.

Le plus grand téléphérique au monde dans les années 1920 était utilisé pour le transport du café entre les villes de Manizales et Mariquita en Colombie. Plus de 800 nacelles ont voyagé sur cette ligne de 72 kilomètres supportée par plus de 400 pylônes. Le téléphérique, mis en service en 1923, a fonctionné jusqu’en 1961.

Les plus grandes lignes de téléphérique ont été construites dans les années 1930 et 1940. Elles pouvaient mesurer jusqu’à 96 kilomètres.

Les plus grandes lignes de téléphérique ont été construites dans les années 1930 et 1940. Au moment de sa construction, le téléphérique calcaire reliant Forsby à Köping en Suède était le plus grand d’Europe : 42 km. Il est resté en service entre 1939 et 1997. Ce record a été battu par les 96 km du téléphérique de Norsöj, toujours en Suède. Il était doté de 514 pylônes et de 25 gares de contrepoids.

Cette télécabine, en service de 1943 à 1987, a été construite en seulement 370 jours. À ce jour, elle reste la plus longue télécabine jamais construite. Le [téléphérique de Massoua à Asmara en Érythrée] (http://www.trainweb.org/italeritrea/teleferica1.htm), construit par les Italiens, mesurait 75 km de long et était en usage de 1937 à 1941. En 1959, un téléphérique de 76 km de long supporté par 858 pylônes fut mis en service au Congo. Il a fonctionné en continu jusqu’en 1986.

Infrastructure du téléphérique

Les pylônes des téléphériques pouvaient être en bois ou en fer. Ils étaient généralement espacés de 30 à 90 mètres, mais cet intervalle pouvait être agrandi si nécessaire. Dans les téléphériques bicâbles, la tension du câble porteur était réalisée par des contrepoids placés dans une des deux gares terminus. Les lignes plus longues nécessitaient cependant des contrepoids supplémentaires placés sur des points intermédiaires,

c’est pourquoi des gares de contrepoids étaient construites à des intervalles de 900 mètres à 1,8 kilomètre. Les cabines passaient d’une section du câble à l’autre grâce à des rails intermédiaires, fonctionnant ainsi sans interruption. En outre, les téléphériques pouvaient être d’une longueur illimitée puisqu’ils étaient constitués de sections considérées comme séparables.

Cette technique était aussi utilisée dans les « gares d’angles » pour former un virage. Les gares de contrepoids et d’angles pouvaient être réunies, comme dans l’illustration ci-dessus. Les téléphériques ne peuvent être construits qu’en ligne droite. C’est aujourd’hui encore leur plus gros inconvénient. Chaque virage sur une ligne de téléphérique nécessite la construction d’une gare d’angle. Cette opération est coûteuse. Heureusement, les téléphériques peuvent être construits au-dessus de nombreux obstacles et ainsi se passer de gare d’angle.

De plus, chaque gare de contrepoids ou d’angle peut servir comme station de chargement ou de déchargement. Si des lignes de téléphérique se rejoignaient en un même point, les marchandises pouvaient être redirigées grâce à un aiguillage. La photo ci-dessus montre la gare de triage d’un téléphérique située dans une centrale à charbon allemande (comme décrite dans un livre de 1914) où trois lignes se rejoignent.

Pour éviter les accidents (dû, par exemple, au déchargement prématuré d’une nacelle) au-dessus d’une route ou d’un chemin de fer, des filets métalliques étaient installés entre les pylônes ou sur des structures construites dans ce but. On peut voir sur la droite, suite à la demande du conseil régional, la construction d’un filet de protection sous les lignes du téléphérique pour protéger la route.

Installer un téléphérique

Installer un téléphérique dans un milieu montagneux n’était pas chose aisée. La majeure partie du câble était souvent transportée à l’aide de bobines de plusieurs milliers de mètres. Cependant, les wagons pouvaient rarement desservir les parties de la ligne les plus hautes, le câble et le reste du mécanisme devaient donc être emballés puis chargés sur des mules.

Chaque animal transportait environ 115 kg, en comptant le câble lâche de 4 à 6 mètres de long reliant une charge à la suivante. Cette partie était souvent tenue par une personne pour qu’il ne traîne pas par terre.

Des accidents pouvaient arriver : un téléphérique long de 3,20 km au Mexique servant à livrer du bois à un moulin fit une chute de 1,10 mètre. Le constructeur précise :

« Le transport du câble fut entravé par la grande difficulté du terrain. Nous l’avons traversé en divisant la corde en 10 longueurs, elles-mêmes réparties en sept bobines d’environ 3 mètres. Les bobines étaient transportées à dos de mule. Le convoi était composé de 70 mules et 30 hommes (soit 3 hommes pour 7 mules).

Lors du transport du câble vers la gare supérieure, un incident a considérablement retardé l’installation — cela montre bien les difficultés d’une telle opération. La traversée comprenait une côte immédiatement suivie d’une descente abrupte. La première mule s’est ruée sur la côte jusqu’à ce que la corde la retienne. Elle a alors été projetée sur le flanc,emportant deux autres mules dans sa chute. Si la dernière n’avait pas été retenue par un arbre, le reste du convoi aurait suivi. »

Les nombreux avantages des téléphériques

Pourquoi les téléphériques ont-ils eu tant de succès au début du XXe siècle ? Premièrement, les téléphériques étaient bien plus économiques que leurs alternatives, que ce soit le transport par chevaux, par chariot ou par chemin de fer. Le fonctionnement du téléphérique était très rentable et nécessitait très peu d’apports de capitaux.

Dans une région vallonnée, le téléphérique évitait les frais de construction de tunnels, tranchées et remblais nécessaires pour une ligne de chemin fer. De plus, il pouvait être construit et utilisé à un coût à peine plus élevé que pour une région vallonnée. Les rivières et les ravins pouvaient être traversés sans ponts. Les endroits trop pentus et inaccessibles en locomotive étaient aisément accessibles en téléphérique.

Pour arriver au même point de décharge qu’un téléphérique de 1 630 mètres de long avec un dénivelé de 640 mètres, des calculs ont montré qu’il faudrait 24 km de voie ferrée. Le fonctionnement d’un téléphérique pouvait être quasiment en continu et revenait deux fois moins cher que le transport par mulets, chevaux ou bœufs.

Les lignes pouvaient être déplacées sans trop d’encombres. Un dispositif de 1,5 km de long dans une production de betteraves en Hollande pouvait transporter jusqu’à 50 tonnes quotidiennement. Il pouvait être déplacé en une journée par un groupe de 20 hommes si la distance pour transporter les matériaux n’excédait pas 8 kilomètres.

Même lorsque les conditions météorologiques bloquaient les transports au sol (pendant les inondations ou les tempêtes de neige, surtout en régions montagneuses), les téléphériques continuaient à fonctionner. Ils étaient aussi opérationnels toute la nuit. Le matériel s’usait très peu avec le temps. Les téléphériques n’occupaient que peu d’espace ; les parcelles de terre situées entre les différents pylônes pouvaient facilement être exploitées.

Pour éviter les frais de manutention, les gares terminus étaient placées pour que la marchandise transportée soit livrée à l’endroit voulu. En revanche, les téléphériques étaient plus fragiles face aux vents forts et aux tempêtes que leurs alternatives.

Les téléphériques de nouveau d’actualité !

Les avantages du transport par câbles sont si nombreux qu’il n’est pas étonnant qu’on s’y intéresse de nouveau. Entre les problèmes liés au réchauffement climatique, au pic pétrolier et à la dégradation de l’environnement, cette technologie semble est d’autant plus attrayante.

Sans compter les économies d’énergie, les téléphériques, à l’inverse des voies ferrées et des routes, peuvent être construits en pleine nature sans pour autant nuire à la faune et la flore. Ils peuvent même être installés en toute sécurité en pleine ville. Le trafic routier fait aussi gagner des points au téléphérique : les embouteillages n’existent pas en transport par câble.

L’association Practical Action conçoit depuis quelques années des téléphériques pertinents pour le transport de marchandises en Amérique latine. Dans leur cas, les téléphériques servent à remplacer les convois de bétail, comme pour Europe il y a un siècle de cela.

En 2007, une autre ONG a construit un téléphérique fonctionnant à l’aide de gravité pour approvisionner 2 000 familles indiennes. Il n’a coûté que 11 500 euros et transporte des produits agricoles jusqu’aux familles tout en récupérant du fumier pour fertiliser les champs. (Concept malin et pratique) !

Plusieurs entreprises reproposent des modèles de téléphérique industriel. Parmi elles, on retrouve Femecol, une entreprise colombienne qui propose des solutions à petite échelle. Les grandes entreprises s’y mettent aussi : Poma, l’une plus grandes firmes françaises spécialisées dans les télésièges, les télécabines, les funiculaires et les navettes automatiques, a construit des modèles de téléphériques industriels en France, au Brésil, en Iran et au Pérou. Dans ce cas de figure ainsi que dans ceux qui vont suivre, les téléphériques remplacent principalement le transport de marchandises en camion.

Le premier téléphérique moderne signé Poma a été créé en 1990 à Grenoble. Il opère dans usine de ciment et traverse une rivière et une autoroute (voir la photo ci-dessus). Sa ligne mesure 1,8 kilomètre, atteint les 121 mètres et peut transporter 324 tonnes de marchandises par heure. Bien que la ligne soit plutôt courte, sa capacité est bien meilleure que celle des anciens dispositifs. Chacune des 56 nacelles peut transporter 900 kg et se déplace jusqu’à 18 km/h.

Récemment,un modèle similaire a été construit à La Oroya au Pérou, pour l’entreprise Doe Run, spécialisée dans le plomb, le zinc et le cuivre. La longueur de la ligne est similaire à celle construite en France, mais elle atteint 1,65 km de hauteur (voir la photo ci-dessous). Ce modèle est beaucoup plus lent (5,4 km/h) et a une capacité de charge de 70 tonnes par heure, similaire à celle des plus grands systèmes construits au début du XXe siècle.

Le téléphérique (qui a remplacé un système bien plus ancien et moins efficace) semble être la seule solution durable adoptée par Doe Run, car l’entreprise est décriée par les écologistes locaux.

Un système de transport innovant : RopeCon

Le grand concurrent de Poma, le groupe suisse autrichien Dopplemayr Garaventa, prend la construction de téléphérique très au sérieux. Sur son site internet, il propose des téléphériques de matériel pouvant mesurer jusqu’à 10 km de long et transporter plus de 1 500 tonnes par heure grâce à des nacelles d’une capacité de 40 tonnes. Une ligne temporaire de 2 kilomètres de long est en fabrication pour aider à la construction d’une centrale hydroélectrique de pompage-turbinage en Suisse. L’entreprise a aussi créé une innovation révolutionnant le téléphérique : RopeCon.

Mining Weekly la décrit comme : « un système de transport pour matériaux en vrac et charges unitaires qui combine la technologie des téléphériques à celle d’une courroie transporteuse classique ».

En Jamaïque, RopeCon évite 1 200 trajets en camion par jour tout en produisant 1 300 kWh d’énergie cinétique. Cette dernière est ensuite réinjectée dans le réseau électrique.

Ce système présente quelques avantages intéressants par rapport au téléphérique classique : il peut transporter des charges plus lourdes, résiste mieux au vent et fonctionne avec moins de pylônes (les lignes s’intègrent encore mieux à tous les reliefs). Le convoyeur aérien est composé d’une courroie aux parois ondulées et de roues fonctionnant sur des câbles porteurs fixes guidés par les pylônes. Les sections individuelles peuvent mesurer jusqu’à 20 kilomètres de long et transporter un maximum de 10 000 tonnes par heure. À ce jour, 6 lignes RopeCon ont été construites.

La ligne la plus spectaculaire a résisté à des rafales de vent allant jusqu’à 249 km/h. Elle a été construite en 2007 sur le Mont Oliphant (Jamaïque) pour la mine de bauxite de l’entreprise Jamalco/Alcoa (voir photo ci-dessus). Elle mesure 3,4 km et descend à la verticale sur 470 mètres. L’installation transporte quelque 1 200 tonnes de bauxite de la mine à l’usine de traitement. RopeCon évite 1 200 trajets en camion par jour tout en produisant 1 300 kWh d’énergie cinétique. Cette dernière est ensuite réinjectée dans le réseau électrique. Ce réseau de transport devient ainsi une centrale d’énergie renouvelable.

Le RopeCon construit pour l’entreprise de fibres textiles Lenzing est un autre exemple remarquable. Il est utilisé pour transporter des copeaux de bois de la zone de stockage à l’usine de fabrication. Ce transport automatique de 665 mètres de long traverse des usines, convoyeurs préexistants, routes, et même une rivière avec un minimum de pylônes (voir photo ci-dessus et ci-dessous).

Le système transporte 350 tonnes par heure. Même si le terrain plat l’empêche de produire de l’énergie, la puissance du moteur est seulement de 53 kW (comparable à celle d’une petite voiture). Cette ligne a été spécialement conçue pour résister à des vents d’une vitesse de 130 km/h.

Depuis mai 2008, un système construit sur l’île de Simberi en Papouasie Nouvelle-Guinée transporte de l’or sur 2,7 km uniquement à l’aide de 3 pylônes (voir photo ci-dessous). Le minerai, extrait dans une mine située à l’intérieur du pays, traverse une forêt tropicale humide et un terrain crevassé avant d’atteindre la fonderie du port. Le dénivelé est de 237 mètres. Le système transporte 450 tonnes par heure et génère 221 kWh d’énergie cinétique par jour. Cette dernière est ensuite utilisée pour l’affinage de l’or.

Un dispositif RopeCon temporaire a été construit en Autriche pendant la construction d’un tunnel. Il servait à transporter le matériel pour l’excavation de la roche. Il transportait 600 tonnes par heure, pourtant la puissance du moteur n’était que de 30 kW. La ligne mesurait 270 mètres de long, avec un dénivelé de 23 mètres. Elle a remplacé 115 000 voyages en camion.

L’avenir du téléphérique

Pour réduire le trafic routier de marchandise (qu’importe le type de cargaison), des lignes similaires pourraient être construites dans le monde entier : un tramway cargo pourrait relier une gare ou un parking en dehors de la ville à un centre commercial, ou être construit le long de l’autoroute entre deux villes.

On pourrait transporter des produits tout juste cueillis dans les champs ou fabriqués dans une usine directement dans les zones commerciales ou dans un bateau amarré, sans qu’ils ne touchent le sol. On éviterait ainsi les retards liés au trafic ou aux accidents routiers. En outre, on diminuerait les nuisances sonores et les vibrations. Ces dispositifs, très peu gourmands en énergie, pourraient totalement fonctionner grâce aux énergies renouvelables. En bref, le téléphérique dispose des mêmes avantages que le réseau de fret souterrain, mais est beaucoup moins coûteux à mettre en place.

Nous pourrions même construire un véritable réseau de transport par câble local, régional voire national ou international utilisant des gares de triage. Cette solution coûterait moins cher que n’importe quelle autre (notamment les camions-trolleys, tramways cargo, trains et télécabines).

Alors bien sûr, les téléphériques d’antan ne sont pas adaptés aux charges de fret actuelles. Par exemple, 400 camions de 30 tonnes font aujourd’hui des allers-retours quotidiens entre Grenade et le port de Motril en Espagne. Cela représente une charge de 12 000 tonnes ; or le téléphérique en service de 1925 à 1950 ne pouvait transporter que 210 tonnes par jour (pendant 10 heures).

Cependant, l’entreprise Dopplemayr propose désormais des transports par câble transportant jusqu’à 1 500 tonnes par heure. Il serait donc possible de remplacer tous ces camions. Les systèmes RopeCon ont une encore plus grande capacité. D’autre part, une baisse des demandes de transport de marchandises serait favorable à l’expansion de la technologie des téléphériques. Parallèlement,une baisse des demandes énergétiques serait favorable aux infrastructures du secteur de l’énergie durable.

Les téléphériques ne fonctionnent pas dans tous les environnements, ils sont particulièrement efficaces dans les régions montagneuses ou vallonnées. Tout d’abord, le dénivelé fait passer le téléphérique d’un consommateur à un producteur d’énergie, et les autres alternatives sont bien plus coûteuses et difficiles à construire dans des régions vallonnées.

Et pourtant, les téléphériques restent plus durables que leurs alternatives dans les régions plates. La seule alternative motorisée pouvant rivaliser avec le téléphérique en matière de capacité, d’efficacité et de coûts est la batellerie, et plus particulièrement les toueurs. La batellerie est particulièrement adaptée aux régions vallonnées et s’allie bien avec les transports par câbles. Et les camions dans tout ça ? Ils sont totalement has been.

Sources :

« About ropeways », The Information Center for Ropeway Studies
« Hercules Aerial Tram Mobility Study & Report » Étudie plus largement l’utilisation des téléphériques de transport de voyageurs, mais dispose d’informations intéressantes sur les transports par câble.
« The wire rope and its applications », William Edward Hipkins, 1986
« Ropeways », The Elevator Museum, site internet
« Aerial or rope-ways: their construction and management », 1911
« Transport by Aerial Ropeways », W. T.H. Carrington, The Engineering Times, 1899
« Die Drahtseilbahnen », Paul Stephan, 1914
« Chemins de fer funiculaires
transports aériens »,A.Lévy-Lambert, 1894
« Wire rope tramways with special reference to the Bleichert patent system », Edmund Gybbon Spilsbury, 1890
« Wire rope transportation in all its branches », Trenton Iron Co. 1896
« The Bleichert system of aerial tramways », William Hewitt, 1909
« Across the Chilkoot pass by wire cable », William Hewitt, 1898
« El cable Dúrcal-Motril (Granada) », Francisco Calvo Poyo, Universidad de Granada.
« The Hallidie endless wire ropeway », California Wire Works, 1902
« Un po’ di storia degli impianti a fune », Associazione Nazionale Italiana Tecnici Impianti Funiviari.
« El bandido que asaltaba el cable más largo del mundo », Palomo Aguirre
« The genius of China: 3,000 years of science, discovery and invention », Robert Temple
« Science and technology in China », Volume IV:3, Joseph Needham.

L’immobilisme de l’automobile électrique : meilleures batteries, même autonomie

Mon, 03 May 2010 00:00:00 +0000

Image : La voiture électrique n’est pas une nouveauté.

Au cours du dernier siècle, les moteurs électriques et les batteries ont connu une amélioration considérable. Pourtant, les très médiatisées voitures électriques d’aujourd’hui ont une autonomie similaire, voire inférieure à leurs prédécesseurs du début du XIXe. Poids, confort, vitesse et performance l’ont emporté sur tout réel progrès. Nous n’avons pas besoin de meilleures batteries, mais de meilleures voitures.

La Nissan Leaf de 2010 et la Mitsubishi i-MiEV ont la même autonomie que la Fritchle Model A Victoria de 1908 : 160 kilomètres par recharge

Entre les années 1895 et le milieu des années 1920, suite au boom du vélo des années 1890 , les voitures électriques partagent la route avec celles à essence et à vapeur. Les véhicules électriques sont alors plus lents, lourds et ont moins d’autonomie que leurs alternatives. Pourtant, à leurs tout débuts, les automobiles électriques sont pendant un court temps l’option la plus populaire – principalement pour les deux raisons suivantes :

Elles sont faciles à démarrer, alors que les voitures à essences nécessitent un démarrage à la manivelle et les voitures à vapeur prennent du temps pour chauffer le moteur (tout comme les voitures au gazogène) D’autre part, peu de routes sont pavées en milieu rural, au début du XXe siècle, donc l’autonomie limitée des véhicules électriques n’est pas si problématique. En 1912, la production de véhicules électriques bat son plein : plus de 30 000 véhicules électriques roulent sur les routes américaines (dont deux tiers utilisés comme véhicules personnels). L’Europe en compte environ 4 000.

Image : Une voiture électrique.

Dès 1912, la voiture à essence domine déjà le marché de l’automobile avec plus de 90 % des ventes. En effet, elle est plus rapide et roule sur de plus longues distances grâce à sa meilleure autonomie et aux stations-service plus élaborées. Le développement rapide d’un réseau de routes pavées a d’autant plus joué en sa faveur.

De plus, les moteurs à combustion interne deviennent moins coûteux que les moteurs électriques. En 1908, Ford présente son Model T. Produit en masse, ce modèle à essence initialement vendu 850 $ (715 €) est deux à trois fois moins cher qu’une automobile électrique similaire. En 1912, son prix descend à 650 $ (550 €). La même année, l’arrivée du démarreur électrique pour les véhicules à essence prive leurs alternatives électriques d’un de leurs derniers arguments de vente. Enfin, le prix de l’essence avait considérablement baissé comparé à la fin du XIXe siècle.

Les derniers avantages des véhicules électriques sont leur (potentielle) propreté et leur moteur silencieux – les mêmes avantages que nous leur trouvons aujourd’hui. En 1914, Henry Ford annonce la production en masse d’un véhicule électrique abordable, mais cette automobile ne verra jamais le jour. Six ans plus tard, les voitures électriques personnelles ont disparu en Europe. Elles survivent à une décennie de plus aux États-Unis. Les véhicules utilitaires électriques (dont nous ne parlons pas dans cet article) sont restés populaires plus longtemps.

Image : Une voiture électrique.

Les constructeurs des premières voitures électriques ont commis plusieurs erreurs stratégiques : par exemple, il a fallu attendre 1910 pour que la recharge des batteries soit standardisée. Cependant, la principale raison de l’échec des premières voitures électriques reste la capacité limitée des batteries. ## Hier comme aujourd’hui : 160 kilomètres

Si les défenseurs des véhicules électriques se penchaient un peu plus sur les caractéristiques et les brochures commerciales des « calèches sans chevaux » du XXe siècle, leur enthousiasme disparaîtrait rapidement. Batteries à recharge rapide (80 % de la capacité atteinte en 10 minutes), bornes automatiques de remplacement de batterie, bornes de recharge publique, équilibrage de charge, l’ensemble du plan d’affaires de Better Place, moteur-roue, freinage régénératif… Tout ça existait déjà à la fin du XIXe siècle ou au début du XXe siècle – sans grand succès auprès du public. Cependant, le plus surprenant reste l’impression de stagnation dans la technologie des batteries.

La Nissan Leaf et la Mitsubishi i-MiEV, deux voitures électriques lancées sur le marché en 2010, possèdent la même autonomie que la Fritchle Model A Victoria de 1908 : 160 kilomètres par recharge. La « 100-mile Fritchle » (Fritchle de 160 km) était un exploit technique pour son époque, mais ce n’était pas la seule voiture électrique à se vanter d’atteindre la barre des 160 km d’autonomie. J’ai simplement choisi ce modèle pour ses caractéristiques complètes et son autonomie certifiée.

Image : La Fritschle électrique de 1908.

Les premières voitures électriques (entre 1894 et 1900) avaient une autonomie de 32 à 64 km, toujours mieux que « l’autonomie » de 20 km d’un cheval. Le véhicule électrique deuxième génération (entre 1901 et 1910) moyen revendiquait déjà une autonomie de 80 à 130 km. La troisième génération de véhicules électriques (entre 1911 et 1920) possédait une autonomie de 120 à plus de 160 km par recharge, même pour les véhicules plus larges avec 5 places confortables. C’est la même autonomie que les voitures électriques d’aujourd’hui. (Visitez notre article en anglais présentation des premiers véhicules électriques pour les caractéristiques de chaque véhicule).

160 kilomètres : la limite supérieure

En réalité, l’autonomie de la Nissan Leaf ou de la Mitsubishi i-MiEV est peut-être bien plus limitée que celle de la Fritchle de 1908. L’autonomie de cette dernière a été officiellement enregistrée lors d’une course de 2 900 km, sur 21 jours de conduite, pendant l’hiver de 1908. La voiture de série a roulé sous différentes conditions météorologiques, et sur des terrains et conditions routières variés (souvent des chemins boueux et délabrés). L’autonomie moyenne d’une recharge était de 144 km, et le maximum enregistré de 173 km. (sources : 1 / 2 )

En réalité, l’autonomie de la Nissan Leaf ou de la Mitsubishi i-MiEV est peut-être bien plus limitée que celle de la Fritchle de 1908.

L’autonomie de la Mistubishi i-MiEV et de la Nissan Leaf a été testée dans des conditions bien différentes : sur des bancs d’essai à rouleau (et non des routes réelles) et dans un environnement protégé, mais ce n’est pas tout. Les deux constructeurs ont revendiqué leur autonomie selon un seul test de l’EPA (agence américaine de protection de l’environnement), qui n’est qu’un test de cycle urbain (« EPA city ») dont la vitesse moyenne est de 31,5 km/h avec une accélération à 64 km/h de moins de 100 secondes.

La critique accuse les constructeurs actuels de ne pas révéler l’autonomie du cycle de conduite mixte de l’EPA (« EPA combined cycle »), qui inclut aussi une partie extra-urbaine (« EPA highway cycle ».) Contrairement aux véhicules avec un moteur à combustion interne, les voitures électriques consomment moins de carburant en ville que sur l’autoroute en vitesse constante. Un moteur électrique au ralenti n’utilise pas de batterie, et le freinage régénératif est plus efficace en ville. Darryl Siry, l’ancien directeur marketing de Tesla, estime que l’autonomie réelle de la Nissan (et des autres voitures électriques modernes) est d’environ 70 % de l’autonomie annoncée. Ce qui signifie que les voitures électriques d’aujourd’hui auraient la même autonomie que la Krieger Electrolette de 1901, c’est-à-dire 110 km.

Image : Une voiture électrique.

Même les chiffres du cycle mixte de l’EPA devraient être considérés comme une limite supérieure. En effet, effectués à une vitesse moyenne de 77 km/h, les tests sur autoroutes ne sont plus à jour. De plus, l’autonomie d’une voiture est aussi affectée par d’autres facteurs – parfois combinés : vitesse excessive et accélérations rapides, utilisation des phares la nuit, du chauffage, de la climatisation ou des autres options de bord, conduite sur des routes vallonnées ou contre le vent… L’EPA a ajouté de nouveaux cycles de test en 2008 pour prendre en compte ces points, mais les résultats ne sont pas encore disponibles pour les véhicules électriques mentionnés ici.

Certains de ces facteurs concernent autant les voitures électriques d’aujourd’hui que celles des années passées. L’autonomie de la Fritchle a été testée sur des terrains et des conditions météorologiques variées, ce qui n’est pas le cas de la Nissan ou de la Mitsubishi. De plus, les premières voitures électriques n’avaient pas de climatisation et peu d’entre elles possédaient un système de chauffage (les conducteurs comme les passagers s’habillaient chaudement en hiver). Mitsubishi avertit ses clients que l’utilisation du chauffage peut réduire de moitié l’autonomie du véhicule. En fin de compte, l’autonomie des véhicules électriques de 2010 serait plus proche des 80 km que des 160 km. Et ce sont les résultats attendus pour une batterie neuve : après 5 ans, sa capacité aura baissé d’au moins 20 %.

Des meilleures batteries

Malgré tout, le véhicule de 2010 a une bien meilleure batterie sous le capot que celui de 1908. La Fritchle Electric était dotée, comme toutes ses contemporaines, de batteries au plomb avec une densité d’énergie entre 20 à 40 Wh/kg et les batteries du début du XXe avaient une densité d’énergie de seulement 10 à 15 Wh/kg. La Nissan et la Mitsubishi ont une batterie lithium-ion avec une densité d’énergie d’environ 140 Wh/kg.

Ainsi, la batterie de la Nissan peut stocker 3,5 à 7 fois plus d’énergie pour un poids donné qu’une des premières voitures électriques des années 1910. On peut donc imaginer que la Nissan posséderait une autonomie 3,5 à 7 fois supérieure (soit 560 à 1 130 km), mais ce n’est pas le cas. On aurait aussi pu imaginer que les progrès technologiques conduiraient à une batterie 3,5 à 7 fois plus légère (et petite), et par conséquent à un véhicule plus léger et économe en carburant, mais ce n’est pas le cas non plus.

La batterie de la Nissan Leaf est seulement 1,6 fois plus légère que celle de la Fritchle : 220 kg contre 360 kg. La Nissan (batterie comprise) pèse plus lourd que la Fritchle : 1 271 kg contre 950 kg.

Puissance de moteur, vitesse et accélération

La différence la plus évidente entre les caractéristiques des anciennes et des nouvelles voitures est la puissance du moteur. Une automobile de 1908 possède un moteur de 10 CV, une voiture de 2010 possède un moteur de 110 CV. En d’autres termes, la Nissan Leaf a un moteur aussi puissant que 11 Fritchle. La Mitsubishi i-MiEV, plus petite et légère (1 080 kg), a un moteur aussi puissant que 6,5 Fritchle.

La vitesse maximale de la Fritchle était 40 km/h, alors que la Nissan monte à 140 km/h et la i-MiEV la suit de près avec 130 km/h. Les données d’accélération ne peuvent pas être comparées, mais les voitures de 2010 peuvent sans doute accélérer et rouler en côte bien mieux que leurs ancêtres du début du XXe siècle. De nos jours, le temps d’accélération rapide est un des arguments de vente des voitures électriques.

Image : Une voiture électrique.

Dans les années 1900, on pointait déjà du doigt les risques liés à la puissance des moteurs électriques. Selon le Hawkins Electrical guide de 1914,

« L’accélération très rapide pour les véhicules électriques est une caractéristique critiquable, car un véhicule pouvant accélérer rapidement surcharge sa batterie. »

Quelques années auparavant, les membres de l’Electric Vehicle Association of America (Association américaine des véhicules électriques) ont tenté de limiter la vitesse maximale à 32 km/h pour les véhicules électriques, car leurs demandes énergétiques augmentaient rapidement au-dessus de cette limite. Ils craignaient que rouler plus vite soit un danger pour l’autonomie des automobiles, ô combien cruciale. Mais en vain. Trop de constructeurs cherchaient à rivaliser avec les voitures à essences (et entre eux) en concevant des véhicules électriques plus rapides.

Une voiture consomme 4 fois plus de carburant pour rouler 2 fois plus vite, il semble donc évident que la vitesse est la raison pour laquelle l’autonomie des voitures électriques actuelle n’a pas augmenté malgré leurs meilleures batteries. Cependant, la situation est plus compliquée que cela. L’autonomie du test « EPA-city » annoncée par les véhicules électriques modernes est basée sur une vitesse moyenne de 31 km/h, soit moins que la vitesse maximale (40 km/h) de la Fritchle. C’est quasiment la même vitesse à laquelle cette dernière pouvait rouler sur 160 km en une recharge.

Bien que la vitesse soit un facteur important à prendre en compte dans l’autonomie réelle des véhicules électriques d’aujourd’hui, elle ne peut expliquer l’autonomie « officielle » décevante. Les accélérations rapides peuvent jouer un rôle, mais les tests EPA décrits plus haut ne prennent pas en considération une conduite agressive, ce qui nous pousse à penser que d’autres facteurs sont en jeu.

Des voitures et des moteurs surdimensionnés

Le premier est le poids. La batterie de la Nissan est plus légère que celle de la Fritchle, mais la voiture en elle-même, batterie comprise, pèse 321 kilos de plus. Sans la batterie, la Nissan pèse quasiment le double de la Fritchle : 1 051 kg contre 590 kg.

Alors qu’en 100 ans, les batteries sont devenues 3 fois moins lourdes, le poids du véhicule en lui-même (sans la batterie) a doublé. Le poids de la Nissan rend le progrès technologique sous le capot moins impressionnant. En augmentant le poids de 35 %, on perdrait 28 % d’autonomie (sources: 1 / 2).

Image : Châssis d’une voiture électrique.

Le deuxième facteur est directement lié à l’augmentation de la puissance. En général, les moteurs électriques fonctionnent de manière optimale lorsque la capacité de la batterie tourne autour de 75 %. En dessous de 25 %, leur efficacité chute de manière significative. Le moteur de la Fritchle tourne de manière optimale aux alentours de 30 km/h. Le moteur de la Nissan Leaf, beaucoup plus puissant, est cependant plus efficace quand il atteint les 105 km/h. C’est bien au-dessus de la vitesse moyenne des tests. Les véhicules électriques d’aujourd’hui consomment moins à faible vitesse qu’à haute vitesse en raison d’autres facteurs. Cependant, en les comparant aux premiers modèles électriques dont le moteur était bien moins puissant, à une vitesse d’environ 30 km/h, ils sont sûrement moins performants. (source - pdf).

Des ordinateurs à roues

Le troisième facteur est la technologie intégrée aux véhicules électriques. Les voitures modernes disposent, selon les modèles, de 30 à 100 unités de contrôle embarquées. (source). Ces ordinateurs ajoutent du poids aux véhicules et consomment de l’énergie de manière directe. Une partie de cette consommation directe d’énergie ne figure pas dans les tests EPA. C’est le cas des vitres ou des rétroviseurs à commande électronique.

Par ailleurs, de nombreuses unités de contrôle se déclenchent lorsque le véhicule est en marche : c’est le cas pour l’assistance de freinage, la suspension active, les capteurs, les indicateurs du tableau de bord ainsi que le système de gestion de la batterie (pas obligatoire pour une batterie au plomb, mais essentiel pour une batterie lithium-ion) C’est la batterie qui doit fournir toute cette énergie.

Dans les années 1900, on pointait déjà du doigt les risques liés à la puissance des moteurs électriques.

La demande de véhicules toujours plus performants n’explique pas le peu de véhicules électriques disponibles sur le marché actuel. Les facteurs cités ci-dessus en sont en partie responsables. Si une réduction globale de la vitesse survenait, la plupart des unités de contrôle liées à la sécurité deviendraient inutiles.On pourrait aussi se passer des moteurs et des batteries surdimensionnées qui tout comme l’électronique, ajoutent du poids à la voiture.

Tesla Roadster

Vous vous demandez sûrement pourquoi je ne compare pas la Fritchle de 1908 à la Tesla Roadster sortie en 2008. Cette voiture a une autonomie de 393 kilomètres, c’est 2,44 fois mieux que les voitures électriques japonaises (anciennes et nouvelles). Cette autonomie n’a été pas été calculée selon les critères du cycle urbain « EPA-city », mais selon le cycle mixte « EPA combined cycle ». (L’« EPA combined cycle » mise en avant par Tesla est plus adaptée aux voitures de sport que l’« EPA city ». Cette dernière fonctionne mieux pour les véhicules familiaux comme la Nissan Leaf).

Image : Une Tesla Roadster

La Tesla Roadster est pourtant moins avant-gardiste qu’elle n’y paraît. La batterie de cette voiture de sport (450 kg) pèse deux fois plus que celle de la Nissan (220 kg). Les deux batteries ayant la même densité énergétique, nul besoin d’être spécialiste pour comprendre que la batterie la plus lourde a une capacité deux fois plus élevée : 53 kWh exactement pour la Tesla contre seulement 24 kWh pour la batterie de la Nissan (et 16 kWh pour la Mitsubishi i-MiEV). En tenant compte du fait que les deux véhicules font le même poids, proposer une voiture avec 2,5 fois plus d’autonomie et une capacité de batterie plus que doublée (2,2 fois plus) est loin d’être une prouesse technique.

L’énergie grise des batteries de véhicules électriques

Pour augmenter l’autonomie d’un véhicule, on peut doubler la capacité de sa batterie. Mais cette solution est loin d’être durable, car on a aussi besoin de deux fois plus d’énergie pour fabriquer la batterie ( cf. la Mini E qui sacrifie sa banquette arrière pour atteindre 167 km d’autonomie). Bien évidemment, le prix de la voiture est lui aussi doublé. La batterie de la Tesla Roadster à 109 000 dollars se vend à 30 000 dollars. C’est le prix d’une voiture Nissan ou Mitsubishi.

Personne n’a vraiment calculé l’énergie nécessaire pour produire une batterie de Tesla Roadster, ni même d’une autre voiture électrique, d’ailleurs. Vous pouvez cependant vous faire une idée de cette consommation grâce à l’outil en ligne de l’Université Carnegie Mellon. Ce modèle montre que 30 000 dollars d’activités économiques dans le secteur des batteries (en comptant la production de batteries lithium-ion) équivaut à une consommation d’énergie de 23 222 kHh. En moyenne,c’est ce que consomme un ménage britannique sur 6 ans. Après 7 ans d’utilisation, la batterie doit être changée.

Les faibles coûts en « carburant » ne sont pas suffisants si le « réservoir de carburant » en lui-même est si gourmand en énergie.

Ces chiffres démontrent que l’énergie grise des batteries, qu’aucun document étudiant les avantages écologiques des véhicules électriques ne prend en compte , représente une grande part du coût total d’énergie d’une voiture électrique. Avec une consommation annoncée à 25 kWh pour 100 km, la Tesla pourrait parcourir 176 929 km avec 23 222 kWh. C’est presque 30 000 km par an ou 80 km par jour. Les faibles coûts en « carburant » ne sont pas suffisants si le « réservoir de carburant » en lui-même est si gourmand en énergie.

Une batterie magique

De nos jours, tout comme il y a 100 ans, les adeptes de véhicules électriques se demandent comment les vendre. Selon certains, la plupart des gens ne font pas plus de 50 km par jour. De ce fait, les batteries sont aujourd’hui adaptées à leur fonction. La plupart des voitures sont chargées à domicile pendant la nuit ; les stations d’échange et de recharge de batteries font le reste du travail.

Image : La Babcock Roadster.

D’autres en revanche, espèrent qu’une technologie révolutionnaire améliorera l’autonomie des véhicules électriques pour qu’elle soit aussi performante que celle des voitures essence. Cette idée est soutenue par des communiqués de presse comme celui-ci : « une batterie Nanowire peut stocker 10 fois plus d’énergie qu’une batterie lithium-ion ». Il est important de noter que l’arrivée de cette « batterie miracle » serait « sur le point d’arriver » depuis plus de 100 ans maintenant :

« Un grand nombre de personnes intéressées par le stockage de l’énergie espèrent l’arrivée d’une révolution dans la génération et le stockage d’énergie pour les batteries. Beaucoup pensent également que des batteries légères et à grande capacité seraient sur le point d’être découvertes. » (source, 1901).

« Les gens attendent les batteries rechargeables avec tant d’impatience qu’elle ne devrait pas tarder à arriver sur le marché. Dans toute l’histoire du progrès industriel, l’invention répond à une forte demande de la population » (Electrical Review, 1901).

Au début du XXe siècle, Edison avait annoncé une nette amélioration de la batterie au plomb-acide. La batterie conçue par Edison a mis près d’un siècle avant d’arriver sur le marché. Même si elle présentait des avantages par rapport aux autres batteries, elle était bien trop chère (le prix d’une Ford T essence) et loin d’être révolutionnaire.

Dans les années 1960 et 1970, quand les voitures électriques étaient de nouveau en vogue, une nouvelle technologie de stockage « miracle » fit son apparition.

« Les adeptes de véhicules électriques et les plus grands fabricants de batteries s’accordent à dire qu’une batterie à haute densité d’énergie et de puissance, pourrait voir le jour d’ici 5 ans. Cette innovation entrainerait une révolution dans le domaine de l’électrochimie » (Machine Design, 1974).

Le nombre de concept-cars électriques sur le marché était bien moins important en 1960 et 1970 qu’au début des années 1900. En effet, en 1960 elles fonctionnaient toujours avec les mêmes batteries au plomb-acide, alors que les voitures en elles-mêmes étaient beaucoup plus lourdes et puissantes.

Des véhicules électriques rentables – scénario 1

Le miracle peut encore arriver, mais difficile d’y croire au vu de l’histoire. Pour que cela fonctionne, il faudrait utiliser des technologies déjà existantes et réduire la taille des voitures. Comme on l’a vu rapidement un peu plus haut, il y a deux façons de procéder. La première est de reprendre les véhicules électriques du XXe siècle et de les équiper avec des batteries modernes. Grâce aux batteries à nanofils (pas encore existantes) leur autonomie serait largement plus grande.

Image : Recharger une voiture électrique en 1901.

Si vous mettiez la batterie lithium-ion de la Nissan Leaf dans la Fritchle de 1908, la voiture aurait une autonomie de 644 km. Et, si la batterie lithium-ion faisait le même poids que la batterie d’origine, on obtiendrait une autonomie de 1 127 km. En plus, les moteurs d’aujourd’hui sont eux aussi plus légers, ce qui améliorerait encore l’autonomie.

Même en roulant sur des routes boueuses et abîmées avec les phares et le chauffage allumés, la voiture présenterait une meilleure autonomie. On se rapprocherait alors des véhicules à essence actuels. Ces améliorations limiteraient notre consommation d’énergie : la Frichtle consommait 7 kWh/100 km alors que la Nissan en consomme 15 kWh/100 km.

L’autonomie est l’un des points les plus importants pour le conducteur. En améliorant celle-ci, on aurait besoin de moins de stations de charge, ce qui réduirait les coûts liés au besoin en énergie de ces infrastructures. En bref, pour avoir des voitures électriques rentables, il faudrait réduire leur vitesse. Nous n’aurions même pas besoin de les moderniser. Les premiers véhicules électriques avaient du caractère, et à basse vitesse, l’aérodynamique n’est pas le facteur qui fait consommer le plus d’énergie.

Des véhicules électriques rentables – scénario 2

Il est évident que conduire une voiture lente aux allures de calèche n’enchante pas grand monde. Ce n’est heureusement pas la seule solution pour améliorer les voitures électriques. En réduisant la taille des voitures, on obtiendrait des véhicules beaucoup plus légers et économes en carburant. C’est la solution adoptée par la marque Trev pour leur concept-car électrique. La performance de cette voiture est comparable à celle de la Nissan Leaf ou de la Mitsubishi i-MiEV. Elle a une vitesse maximale de 120 km/h et est capable d’atteindre les 100 km en moins de 10 secondes.

Entre l’autonomie, la vitesse et la taille, il faut choisir. C’est ce que nous sommes aujourd’hui en train de faire.

La batterie du véhicule électrique Trev est 5 fois plus légère (45 kg). La voiture en elle-même (batterie incluse) ne pèse pas plus de 300 kg. Elle consomme autant que la Fritchle (6,2 kWh/100 km), mais a une bien meilleure performance. Sa consommation en carburant est deux fois moins importante que celle de la Nissan Leaf. Pourtant, son autonomie est similaire à celle de la Fritchle ou de la Nissan : 150 km. Logiquement,une voiture plus légère aura une plus petite batterie et consommera moins d’énergie. Cependant, il est beaucoup plus simple de réduire le poids d’une voiture à essence.

Le concept-car de chez Trev présente les mêmes avantages que la voiture Fritchel, mais avec une batterie de 2010. Il faudrait toujours des stations de charge élaborées pour ce modèle, mais sa petite batterie répondrait mieux aux besoins du marché : on pourrait enfin recharger rapidement les batteries sans avoir à construire des centaines de centrales électriques. Avec ce concept-car, on pourrait aussi produire des batteries beaucoup moins gourmandes en énergie.

On ne peut pas tout avoir

Bien évidemment, beaucoup d’autres solutions s’offrent à nous. Rouler à une vitesse de 30 km/h ne nous tuerait pas, bien au contraire, mais en réduisant la taille des voitures on pourrait obtenir une autonomie décente et surpasser les premiers modèles électriques.

Nous pourrions les ajuster pour qu’elles puissent rouler à 60 km/h (c’est un peu plus que la Babcock Electric Roadsterde 1911). À cette allure, quitter une scène de crime ou échapper des griffes d’un tigre fou sera un jeu d’enfant.

Image : Le Roadster électrique Babcock.

À 60 km/h, il faudra 10 heures pour faire 600 kilomètres au lieu de 5 heures avec une voiture classique. Ce n’est pas la fin du monde. C’est d’ailleurs beaucoup plus rapide que d’y aller à pied (120 heures) ou à vélo (30 heures). Il serait aussi envisageable d’équiper la voiture Trev d’une plus grande batterie pour qu’elle ait une meilleure autonomie, au prix d’une vitesse moins élevée. La deuxième solution serait de garder la Trev telle quelle en calant sa vitesse à celle de la Fritchle.

Si l’on souhaite rouler plus vite, il faudra faire une croix sur l’autonomie. Au contraire si l’on veut plus d’autonomie, on devra limiter la vitesse. Enfin si l’on veut faire des économies sur le coût des stations de charge, il faudra limiter la vitesse ou construire des voitures plus petites. On l’a bien compris, nous ne pourrons jamais tout avoir, l’autonomie, la vitesse et la taille. Pourtant, c’est ce que nous tentons de faire.

Sources (par ordre d’importance) :

“Horseless vehicles automobiles motor cycles operated by steam, hydro-carbon, electric and pneumatic motors”, Gardner Dexter Hiscox, 1901.
“An illustrated directory of the specifications of all domestic and foreign motor cars and motor business wagons gasoline, steam, and electric sold in this country”, 1907.
“The Electric Vehicle and the Burden of History”, David A. Kirsch, 2000.
“The Electric Vehicle: Technology and Expectations in the Automobile Age”, Gijs Mom, 2004.- “Histoire de la voiture électrique”, Philippe Boursin (website). - “Motor cars; or, power carriages for common roads”, Alexander James Wallis-Tayler, 1897. Chapter on electric cars.
“Court histoire de l’automobile électrique routière”, Bulletin de la Société d’Encouragement pour l’Industrie Nationale, July 1940 - June 1941.
“Hawkins Electric Guide: questions, answers & illustrations – volume 9”, Frank D. Graham (1914). Chapter on electric vehicles.
“Salon de l’Automobile: les petites voitures”, La Nature, 1901.
“Motor vehicles for business purposes; a practical handbook for those interested in the transport of passengers and goods”, A.J. Wallis-Tayler, 1905
“Les voitures Electricia”, La Nature, 1901
“Electric and Hybrid Cars: A History”, Curtis Darrel Anderson & Judy Anderson, 2005- “Tube, train, tram, and car; or up-to-date locomotion”, 1903
“Alternatives to the gasoline automobile” (.pdf), in “The Steam Automobile”, Vol.17, No.1, 1975 .