La CATP s'intéresse aux coûts des bus à hydrogène

Loin d’imposer ou de pousser une énergie plutôt qu’une autre pour les autobus, la centrale d’achat du transport public (CATP) propose de réfléchir selon le contexte local aux meilleures solutions à adopter pour des transports en commun durables. Elle vient pour cela de réactualiser son « Etude comparative sur les différentes motorisations des autobus » publiée initialement en 2014 et mise à jour une première fois en 2017.
 
Créée en 2011 par des élus locaux et des entreprises publiques de transport pour disposer d’un service d’achats performants, la CATP, en matière d’autobus, ne va pas prendre parti pour une énergie ou l’autre. En revanche, rappeler les contraintes qui vont peser sur ces véhicules en matière d’empreinte environnementale figure dans ses missions.
 
Il en ressort que soncatalogue propose encore, pour les modèles standards 12 mètres, les diesel Man Lion’s City 12 C, Iveco Urbanway et Mercedes Citaro. Face à eux, des motorisations au GNV sur les Scania Citywide et Iveco Urbanway, à côté d’architectures hybrides (Man Lion’s City diesel électrique ou GNV/électrique, Volvo 7900 S-Charge).
 
Il y a aussi les électriques à batterie (Bolloré Bluebus, Iveco Heuliez GX 337 Elec, Mercedes eCitaro), les trolleybus de Hess et de Solaris, et le Safra Businova hydrogène. Même si la solution hydrogène apparaît la plus coûteuse dans le tableau comparatif, elle n’est pas pour autant négligée par la centrale d’achat. Pour ne pas effectuer un choix à l’aveuglette, l’organisme invite à répondre à un jeu de 13 questions qui figure à la fin de son document de 70 pages. Pour recevoir ce dernier, il suffit d’an effectuer la demande sur son site Internet.
 

Des contraintes

Les autorités organisatrices des transports publics réguliers ou à la demande le savent très bien : elles doivent se plier à des contraintes pour verdir leurs flottes d’autocars et autobus. Au-dessus de 20 de ces véhicules, elles sont désormais appelées à inclure 50 % de modèles à faibles émissions lors du renouvellement des véhicules. Et ce, jusqu’au 1er janvier 2025 où elles ne devront alors acheter que les engins les plus vertueux au niveau de leur empreinte environnementale.
 
Si une certaine souplesse est toujours d’actualités dans les petits territoires, il n’en est pas de même dans ceux qui comptent des zones à faibles émissions (ZFE) ou font l’objet d’un plan de protection de l’atmosphère (PPA). Aujourd’hui, la norme Euro 6 pour les autobus exige des émissions circonscrites à 0,4 gramme par kilowattheure pour les oxydes d’azote, 1,5 g concernant le monoxyde de carbone, 0,13 g avec les hydrocarbures et 0,01 g au sujet des particules. Pour les émissions de CO2, les chiffres sont, en sortie de véhicule, compris dans la tranche 0,973-1,203 kg/km, et, du puits à la roue, inclus dans l’intervalle 1,212-1,497 kg/km.
 
Sur les 27 607 autobus recensés en France au 1er janvier 2020, 10 251 unités, soit 37,1 %, répondaient à la norme Euro 6.


 

Impacts environnementaux : Comparaisons

Selon les chiffres communiqués dans son dossier par la centrale d’achat, les autobus thermiques (diesel classiques, hybrides, ou gavés avec des carburants alternatifs B100 et XtL) font subir aux riverains un niveau sonore compris entre 72 et 77 dB(A).
 
Les modèles fonctionnant à l’hydrogène ont en commun avec les électriques à batterie de réduire les vibrations et ces nuisances : 65 et 72,2 dB(A). Mais aussi de remettre à zéro les émissions d’oxydes d’azote, de monoxyde de carbone et de particules. En revanche, c’est très différent concernant l’empreinte carbone. En raisonnant du puits à la roue, avec comme base l’intervalle 1,212-1,497 kg/km des diesels, les électriques à batteries, les trolleybus et les bus hydrogène affichent respectivement 0,088, 0,115-0,165 et 0,330 kg/km.
 
L’hydrogène ferait donc moins bien que le bioGNV (0,263-0,288 kg/km). Toutefois les rédacteurs du dossier précisent que, pour l’hydrogène, les chiffres sont obtenus avec une électrolyse selon le mix énergétique français. Prenez le bus à pile à combustible qui circule dans l’agglomération de La Roche-sur-Yon, en Vendée. Son plein est réalisé à la station multi-énergies vertes approvisionnée en hydrogène par Lhyfe qui exploite les éoliennes de Bouin. L’empreinte carbone est pour lui exemplaire, bien loin des 0,330 kg/km. D’ailleurs, les territoires qui privilégient les bus H2 ont bien dans l’idée pour la plupart de recourir de préférence à une production de source renouvelable. Et non de se limiter à un gaz « décarboné », controversé au niveau européen.
 

2 architectures

La CATP rappelle que 2 architectures de bus hydrogène coexistent. Avec la première, l’alimentation en gaz est la principale source pour faire fonctionner le moteur électrique, après sollicitation d’une pile à combustible. S’il y a une batterie tampon, elle est d’une taille modeste au regard du véhicule. Ce qui n’est pas le cas d’un groupe motopropulseur où la pile à combustible sert plutôt de prolongateur d’autonomie. Avec cette seconde architecture, le pack lithium-ion, d’une dimension plus conséquente, est porté au niveau de pièce maîtresse.


 
Les bus hydrogène figurent tout en bas du tableau comparatif de la CATP, pour 2 raisons. C’est la plus chère des solutions, et, surtout, elle est classée au stade « Début / Expérimental ». Tout comme les carburants alternatifs B100 et XtL, d’ailleurs.
 
En électrique, seul le trolleybus est vu comme « Mature ». Un niveau partagé avec les thermiques fonctionnant au gazole ou au gaz naturel. Les autobus à batterie et les architectures hybrides sont crédités d’un statut « Intermédiaire ».
 
Pour opposer les différentes énergies au niveau de leur poids budgétaire, la centrale d’achat raisonne en termes de coûts de possession. Ce qui comprend 3 dépenses : acquisition, énergie et maintenance préventive. L’organisme part du principe qu’un autobus, quelle que soit l’énergie qui l’alimente, dure en moyenne 15 ans, et totalisera un kilométrage de 600 000 km au bout de cette période, soit 40 000 km par exercice.
 

Des coûts de possession encore élevés pour les bus à hydrogène

Concernant le coût moyen d’acquisition, la CATP aligne, pour un total de 650 000 euros : 570 000 euros HT pour le véhicule de base + 80 000 euros d’options. Cette dernière est une valeur moyenne constatée sur les autobus diesel pour ajouter, par exemple, la climatisation, un vitrage athermique, divers équipements, et bénéficier d’ouvertures spécifiques (type et nombre de portes). Avec une tendance à la baisse, le prix du kilogramme d’hydrogène retenu est de 9 euros HT, comprenant l’aide de l’Ademe, mais pas le coût de la station de distribution. Autrement, ce chiffre aurait été relevé à 10-14 euros HT, dépendant de la puissance installée.
 
La consommation qui a servi de base aux calculs est de 8,5 kg aux 100 km. Ce qui donne un budget énergie de 459 000 euros HT sur 15 ans. Le coût de la maintenance préventive (257 800 euros HT) tient compte du renouvellement de la pile à combustible (au bout de 5 à 10 ans) et de la batterie (durée de vie comprise entre 7,5 et 10 ans selon chimie).
 
Soit un coût moyen de possession total de 1 366 800 euros HT, qui ne comprend pas la station d’avitaillement avec production locale d’hydrogène (entre 2 et 3 millions d’euros HT pour 10 à 15 autobus, ou de 3,4 à 4,5 millions d’euros pour le double de véhicules), ni l’enveloppe pour adapter l’atelier (entre 60 000 et 100 000 euros par travée). 
 

Bus 12 m hydrogène
Coût moyen d’acquisition	650 000 € HT
Coût énergétique	459 000 € HT
Coût moyen de maintenance préventive	257 800 € HT
TCO 15 ans	1 366 800 € HT
Coût/km	2.28 €

 
Ces 1 366 800 euros de coûts de possession peuvent aussi se calculer au kilomètre : 2,28 euros HT. Ces chiffres sont les plus élevés du tableau. À comparer aux 727 000 euros (1,21 euro du km) du modèle diesel qui sert de référence. L’électrique est passé devant le bioGNV : 909 200 euros HT (1,52 euro du km) pour les bus à batterie et 936 000 euros HT (1,56 euro du km) pour les trolleybus, contre 943 500 euros HT avec le biogaz (1,57 euro du km).
 
C’est mieux question coûts du côté des hybrides : 685 300 euros pour le Mild Hybrid (1,14 euro du km), 706 300 euros (1,18 euro du km) pour le Full Hybrid. Ils ne peuvent cependant par rivaliser au niveau de l’impact environnemental. Idem pour les carburants alternatifs dont les coûts de possession sont évalués à 761 000 euros (1,27 euro du km) pour le B100 et 779 400 euros (1,30 euro du km) avec le Xtl.
 
Alors pourquoi retenir la solution hydrogène pour les bus ? Rendez-vous au jeu des 13 questions, en dernière partie de dossier, pour le savoir. Ce peut être en raison de la disponibilité d’une station d’avitaillement à proximité ou d’un électrolyseur couplé avec des énergies renouvelables, et/ou d’une appétence pour tester de nouvelles énergies.


 

Analyse d’un cas particulier

En annexe à son étude, la CATP évoque le cas du bassin de Briey, en Meurthe-et-Moselle, dont les transports en commun sont opérés par la ST2B. Une station avec une production d’ hydrogène vert et des moyens de stockage sont au cœur d’une réflexion à Audun-le-Romain. Voilà une bonne raison pour adopter sur place des bus à hydrogène. Surtout que le territoire est ouvert aux expérimentations.
 
Toutefois, il supporte déjà une unité de méthanisation et s’apprête à installer 10 MW de panneaux photovoltaïques. Il pourrait donc tout autant faire le choix du bioGNV ou de l’électrique pour ses transports en commun. Et pourquoi pas un mélange des 3 solutions ? La centrale d’achat le déconseille, en particulier du fait des investissements à réaliser pour adapter dépôts et atelier, mais aussi des compétences à avoir sur place au niveau des techniciens.