Introduction : Les arguments en faveur de l'électrification du transport en commun

Les décideurs doivent évaluer les coûts d'investissement initiaux considérables par rapport aux économies d'exploitation à long terme, aux avantages environnementaux et aux gains sociaux. Une analyse rigoureuse des coûts et avantages (ABC) est l'outil essentiel pour faire cette évaluation, aidant les organismes de transport en commun, les administrations municipales et les contribuables à comprendre si l'électrification procure une valeur positive nette sur la durée de vie des biens.

Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), les transports ont contribué à 28 % des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis en 2022, les camions et autobus de poids lourds et moyens représentant une part importante du transport en commun. En électrifiant le transport en commun, les villes peuvent réduire directement les émissions de l'échappement, réduire la pollution sonore et réduire la dépendance à l'égard des combustibles fossiles.

L'analyse est structurée autour de trois questions fondamentales : Quels sont les coûts du cycle de vie complet ? Quels sont les avantages quantifiables et qualitatifs ? Et dans quelles conditions l'électrification a-t-elle un sens économique ? En déballant ces questions, nous voulons doter les décideurs d'un cadre clair pour prendre des décisions d'investissement éclairées.

Comprendre l'analyse coûts-avantages dans l'électrification en transit

L'analyse coûts-avantages est un processus systématique permettant de comparer les coûts et les avantages prévus d'un projet ou d'une politique sur un horizon temporel défini. Pour l'électrification du transit, l'horizon s'étend généralement de 12 à 20 ans, reflétant la durée de vie utile prévue des autobus électriques et des infrastructures de tarification.

Si la valeur actualisée nette (VAN) est positive, le projet est économiquement viable. Les décideurs considèrent également le rapport avantages-coûts (RAB), où un rapport supérieur à 1 indique des avantages nets. Les analyses de sensibilité testent comment les changements dans les hypothèses clés – comme les prix de l'électricité, les coûts du carburant diesel, le calendrier de remplacement des batteries et les incitatifs gouvernementaux – affectent le résultat.

Plusieurs cadres internationaux guident l'électrification du transit. Le Department of Transportation (DOT) des États-Unis fournit des lignes directrices pour l'évaluation des projets de transit, y compris les avantages environnementaux. Le programme de la Commission européenne JASPERS offre des pratiques exemplaires pour les projets de mobilité urbaine durable.

Coûts d'électrification du transport en commun

Le volet coûts de l'équation comprend les dépenses en capital (CAPEX) et les dépenses de fonctionnement (OPEX). Bien que certains coûts soient ponctuels, d'autres se retrouvent sur la durée de vie de l'actif.

Coûts d'achat de véhicules initiaux

Les autobus et trains électriques ont actuellement un prix d'achat plus élevé que leurs homologues diesel. Un autobus électrique de 40 pieds standard coûte entre 750 000 $ et 1,2 million $, alors qu'un autobus diesel similaire coûte environ 450 000 $ à 600 000 $. La prime varie de 50 % à 100 %. Cependant, à mesure que les échelles de production de batteries et la technologie arrivent à maturité, l'écart de prix se rétrécit. Selon BloombergNEF= 2024 Perspectives des véhicules électriques, les coûts des batteries ont diminué de plus de 80 % depuis 2010, et d'autres réductions sont attendues.

Aux États-Unis, le programme Federal Transit Administration (FPT) a alloué des milliards de dollars pour le déploiement d'autobus à émissions nulles. De même, la directive «Véhicules propres» de l'Union européenne encourage les États membres à acheter des autobus électriques par le biais d'incitations à l'achat.

Frais de tarification et coûts d'infrastructure

La recharge sur place exige l'installation de chargeurs de haute puissance (150 kW à 600 kW), la mise à niveau des panneaux électriques, les transformateurs et la préparation des sites, comme les tranchées et les coussinets en béton. Pour une flotte de 50 autobus, l'infrastructure de recharge de dépôt peut coûter entre 5 et 15 millions de dollars, selon la capacité électrique existante.

Pour les systèmes ferroviaires, l'électrification des fils caténaires en hauteur est la technologie dominante, qui coûte entre 1 million et 5 millions de dollars par mille pour les rails légers et jusqu'à 10 millions de dollars par mille pour les rails lourds. L'électrification des troisièmes rails est moins coûteuse mais limite la flexibilité opérationnelle.

Les agences de transit doivent également tenir compte des améliorations apportées au réseau de raccordement.L'entreprise de services locaux peut avoir besoin d'installer de nouveaux transformateurs, des alimentations souterraines et des sous-stations pour gérer la charge accrue.Ces coûts peuvent être importants – parfois supérieurs à 1 million de dollars par dépôt – et peuvent nécessiter une coordination pluriannuelle avec les fournisseurs de services publics.

Frais d'exploitation et d'entretien

Bien que les véhicules électriques aient moins de pièces mobiles et moins de coûts d'entretien prévus (aucun changement d'huile, moins de remplacements de freins dus au freinage régénératif), ils introduisent de nouvelles catégories de coûts. Le remplacement de batteries est le plus important. Les batteries au lithium-ion durent généralement de 8 à 12 ans dans les cycles de service de transit.

Les chaînes d'approvisionnement en pièces détachées pour véhicules électriques sont encore en train de se développer, ce qui peut entraîner des temps d'arrêt plus longs que les réseaux de pièces diesel bien établis. Par contre, les coûts énergétiques sont nettement plus faibles. L'électricité est généralement moins chère par mille que le diesel, surtout lorsque les autobus sont facturés pendant les heures creuses lorsque les tarifs sont plus bas. Un autobus voyageant 40 000 milles par an peut économiser de 15 000 $ à 25 000 $ en coûts de carburant par année.

Coûts de formation et de transition du personnel

Le déploiement d'une nouvelle technologie nécessite une formation de la main-d'oeuvre.Les conducteurs doivent être orientés sur différentes caractéristiques de conduite (accélération de la locomotion, fonctionnement silencieux, effet de freinage régénératif).Les mécaniciens doivent être certifiés en matière de sécurité à haute tension et connaître les systèmes de gestion de la batterie.Les installations d'entretien peuvent avoir besoin de mettre à niveau des systèmes de suppression d'incendie pour les batteries au lithium-ion, de soulever des équipements pour les batteries lourdes et de stocker correctement les matières dangereuses.

Risques et coûts imprévus

L'adoption précoce comporte des incertitudes inhérentes à la dégradation de la batterie peut dépasser les garanties. L'infrastructure de recharge pourrait être sous-performante en raison de problèmes de logiciel. Les tarifs des services publics pourraient changer défavorablement.

Avantages du transport public électif

Les avantages de l'électrification sont divers : économies d'exploitation directes, gains en environnement et en santé, résilience énergétique et expérience améliorée des passagers.

Réduction des émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques

Les autobus électriques à batterie produisent zéro émission de gaz à effet de serre, éliminant les polluants locaux tels que les oxydes d'azote (NOx), les particules (PM2,5) et les oxydes de soufre. Même si les émissions de gaz à effet de serre du cycle de vie sont inférieures de 40 à 70 % à celles du gazole, selon le mélange de réseaux.

Selon une estimation prudente de 50 $ par tonne de CO2, un seul autobus diesel émettant 70 tonnes de CO2 par année génère un coût d'externalité de 3 500 $ par année. Un parc de 500 autobus évite ainsi 1,75 million de dollars par année en dommages causés au carbone. De plus, la réduction des NOx et des PM2,5 procure des avantages importants pour la santé, y compris moins d'hospitalisations pour l'asthme et les problèmes cardiovasculaires.

Réduction des coûts de carburant et d'exploitation

Le coût du carburant par mille pour les autobus électriques est généralement de 0,25 $ à 0,40 $, comparativement à 0,70 $ à 1,00 $ pour le diesel. Cet avantage se compose sur 12 ans d'exploitation, ce qui donne des économies de la flotte en millions. Les coûts d'entretien par mille sont également inférieurs : 0,10 $ à 0,15 $ pour les autobus électriques comparativement à 0,30 $ à 0,50 $ pour le diesel, sauf le remplacement de la batterie.

Efficacité énergétique et avantages de la grille

Les motorisations électriques convertissent 80 % à 90 % de l'électricité du réseau en propulsion, tandis que les moteurs diesel ne convertissent que 25 % à 40 % de l'énergie de carburant. Cet avantage en matière d'efficacité se traduit par une demande énergétique primaire plus faible. De plus, les autobus électriques équipés de la capacité V2G peuvent servir de stockage d'énergie mobile, fournissant des services de réseau en décharge pendant les heures de pointe et de recharge, ce qui crée un flux de revenus supplémentaire pour les agences de transit et améliore la stabilité du réseau.

Santé et qualité de vie

Une étude du Conseil international des transports propres (CICT)[ a révélé que l'électrification de 30 % des autobus urbains dans le monde pourrait prévenir plus de 50 000 décès prématurés par an dus à des maladies liées à la pollution atmosphérique.La réduction du bruit est un autre avantage : les autobus électriques fonctionnent à moins de 60 décibels, comparativement à 75-80 décibels pour les autobus diesel.

Image et bandeau publics améliorés

Plusieurs villes (par exemple Shenzhen, Londres, Santiago) ont signalé une augmentation du nombre de passagers après l'introduction des autobus électriques, en partie en raison d'un trajet plus calme et plus fluide et de la responsabilité environnementale perçue.

Impact économique et environnemental : les preuves des premiers adoptants

Les implémentations du monde réel fournissent des données concrètes pour les modèles d'ABC.

Shenzhen, Chine

Shenzhen a électrifié toute sa flotte de plus de 16 000 bus d'ici 2017, ce qui en fait la première ville de bus entièrement électrique au monde. Le coût initial était estimé à 4,5 milliards de dollars, ce qui comprenait des bus, des chargeurs et des mises à niveau du réseau. Cependant, la ville économise environ 200 millions de dollars par an en coûts de carburant et d'entretien.

Los Angeles, États-Unis

Le métro de Los Angeles s'est engagé à utiliser une flotte d'autobus entièrement à émissions nulles d'ici 2030. Son CBA prévoit que les coûts du cycle de vie des autobus électriques seraient de 30 % inférieurs à ceux des autobus diesel lorsqu'ils comprennent des économies de carburant, de l'entretien et des avantages pour la santé.

Londres, Royaume-Uni

L'analyse de TfLS montre que chaque autobus économise environ 100 000 livres de carburant et d'entretien sur 12 ans, malgré une prime de prix d'achat de 200 000 livres. L'établissement de la valeur sociale de la réduction des émissions de NOx et de CO2 – estimée à 50 000 livres par autobus – est fortement positif. Londres bénéficie également de niveaux de bruit plus faibles dans les zones centrales encombrées.

Défis et stratégies d ' atténuation

Malgré des avantages indéniables, l'électrification doit relever plusieurs défis qui doivent être relevés dans une saine ABC.

Capacité de réseau et résilience

La charge simultanée des grandes flottes peut entraîner des contraintes sur les réseaux locaux. La gestion de la charge maximale par une charge intelligente, le V2G et le stockage sur place des batteries peuvent réduire les coûts de mise à niveau de la capacité.

Durée de vie des batteries et gestion thermique

La dégradation de la batterie est accélérée par une chaleur ou un froid extrêmes. Les systèmes de gestion thermique (refroidissement actif par liquide) prolongent la durée de vie de la batterie mais en augmentent le coût.

Chaîne d'approvisionnement et contraintes de fabrication

La demande mondiale de batteries et de transmissions électriques entraîne des tensions entre les chaînes d'approvisionnement, et les délais longs (18-24 mois pour les autobus) exigent une planification préalable des achats, les gouvernements pouvant soutenir la capacité de production nationale par le biais de la politique industrielle.

Équité et transition de l'emploi

Les travailleurs de l'entretien du diesel peuvent avoir besoin d'un recyclage, sinon, des emplois pourraient être déplacés. L'ACS prévoit des programmes de transition de la main-d'oeuvre – apprentissages, certifications – pour assurer la durabilité sociale.

Conclusion : Faire valoir les arguments en faveur de l'électrification

Une analyse coûts-avantages approfondie confirme que les systèmes de transport en commun électrifiants sont économiquement et écologiquement avantageux à moyen et à long terme. Bien que les coûts d'investissement initiaux demeurent élevés – souvent de 30 à 80 % de plus que le diesel – la combinaison de coûts de carburant et d'entretien moins élevés, d'amélioration de la santé publique, de réduction des émissions et des subventions disponibles entraîne une valeur nette nette nette nette nette nette pour la plupart des parcs urbains.

Les villes qui accueillent l'électrification se positionnent maintenant pour un avenir durable avec un air plus propre, des rues plus calmes et des systèmes de transport en commun plus résistants. Comme les coûts des batteries continuent de diminuer et la technologie de recharge s'améliore, l'analyse de rentabilité ne fera que renforcer. Les décideurs politiques ne devraient pas retarder : chaque année, les coûts du diesel sont plus élevés et les dommages à la santé publique sont plus importants.