Bientôt, les trains seront directement alimentés par l'énergie solaire
Un immense parc photovoltaïque alimente la ligne à grande vitesse
À Avernas (Hannut), sur un terrain bordant la ligne à grande vitesse Louvain-Liège, les travaux de construction d'un parc photovoltaïque battent leur plein. Dès le début de l'année 2025, près de 4.000 panneaux photovoltaïques alimenteront directement 450 trains nationaux et internationaux, une première en Wallonie.
Deuxième site en Belgique
Utiliser l'énergie photovoltaïque pour alimenter directement des trains reste un événement. Avernas n'est que le deuxième site du genre mis en service par le gestionnaire de l'infrastructure ferroviaire Infrabel, après le parc photovoltaïque du 'Peerdsbos' (à Schoten/Brasschaat), qui alimente la ligne à grande vitesse Anvers-frontière néerlandaise depuis 2011.
A Avernas, Infrabel - qui a délégué l'exécution de ce projet à sa filiale TUC RAIL - investira environ 2 millions d'euros, dont près de 90% financés grâce à un subside spécialement alloué à des programmes de transition énergétique par le gouvernement fédéral.
Un site idéal
Le site choisi, à la frontière entre la Flandre et la Wallonie, se trouve en bordure de l'une des quatre lignes à grande vitesse qui traversent notre pays. En moyenne, chaque semaine, l'axe Louvain-Liège (L2) voit passer plus de 350 trains du trafic national mais aussi 120 trains à grande vitesse reliant la Belgique et l’Allemagne.
Ce terrain d’une surface de près de 3 ha dispose d’un autre atout: sa proximité avec la 'sous-station de traction' d’Avernas. Cette installation technique d’Infrabel transforme l’énergie provenant du poste à haute tension d’Elia afin d’alimenter l’ensemble de cet axe stratégique.
Également relié à un parc éolien
3.828 panneaux photovoltaïques d’une puissance unitaire de 680 Watts-crête ont été installés cet été. Ces panneaux ont un rendement maximal de 21,9% et mesurent 2384x1303x35 mm. Dans les prochains mois, ils seront raccordés à la sous-station de traction, ce qui permettra au parc de produire annuellement environ 2.700 mégawattheures dès le début de l'an prochain.
En cas de manque de lumière, la sous-station restera alimentée par le poste haute tension, mais aussi par les 16 éoliennes du parc éolien 'Greensky' (partenariat entre Engie, Infrabel, IBE et la commune de Saint-Trond) tout proche auquel elle est connectée depuis fin 2015.
Onduleurs industriels
On utilise des onduleurs industriels triphasés générant une basse tension triphasée, comme tout réseau classique. Par le biais de transformateurs, le parc photovoltaïque est finalement raccordé au même point de connexion sur le réseau public de 150kV que la sous-station de traction de la ligne à grande vitesse 2.
La sous-station de traction elle-même est connectée à des transformateurs biphasiques (par exemple, un transformateur connecté entre les phases 1 et 2 et un autre entre les phases 2 et 3 du réseau 150kV) pour alimenter un réseau de traction de 2x25kV.
Les sorties de tous les onduleurs triphasés du parc sont rassemblées en un point central, où l'énergie est transformée à une tension de 36kV.
Le parc photovoltaïque étant également raccordé à une station de distribution de 36 kV, diverses sources d'énergie renouvelables contribuent conjointement à l'alimentation électrique du réseau ferroviaire
Le transformateur de 36 kV est relié par une liaison câblée à une station de distribution Infrabel de 36 kV, elle-même reliée au réseau de 150 kV via deux transformateurs de 40 MVA chacun. La sous-station de traction de la ligne à grande vitesse 2 est connectée au même réseau de 150 kV, ce qui permet à l'énergie solaire produite de contribuer à l'entraînement des trains à grande vitesse.
En outre, la station de distribution de 36 kV alimente également d'autres sous-stations de traction de lignes ferroviaires voisines. Comme le parc éolien est également connecté à cette station de distribution, plusieurs sources d'énergie renouvelables contribuent conjointement à l'alimentation électrique du réseau ferroviaire.
Dans le cas du parc photovoltaïque d'Avernas, l'énergie produite n'est pas injectée directement dans les caténaires. C'est toutefois ce qui est prévu pour un projet futur, dans le cadre duquel Infrabel souhaite utiliser des systèmes d'onduleurs monophasés connectés à la caténaire de 25 kV.
Vibrations et chocs
Un tel projet pose des défis techniques supplémentaires. Par exemple, la question s'est posée de savoir si ces panneaux seraient suffisamment protégés contre les vibrations et les chocs éventuels causés par la circulation des trains. Il semble que ce soit le cas ici, car le parc photovoltaïque d'Avernas est situé suffisamment loin (plusieurs centaines de mètres) des voies de chemin de fer que pour ne pas avoir d'impact particulier.
Dans le cadre d'un éventuel projet futur, où des panneaux photovoltaïques seraient installés sur les talus ou les accotements bordant une ligne de chemin de fer, Infrabel a fait étudier brièvement la question. Dans un premier temps, on estime que les vibrations n'auront que peu ou pas d'impact sur les panneaux photovoltaïques.
Surveillance et maintenance
Le parc photovoltaïque flambant neuf fait l'objet d'un contrat de performance dans le cadre duquel Polarsun, l'entrepreneur chargé de la conception et de l'installation du parc, devait optimiser la conception du parc afin d'obtenir le coût total le plus bas possible (installation et maintenance sur 20 ans) et la production la plus élevée possible.
Afin de surveiller les performances de l'installation du parc photovoltaïque, on installe un système de contrôle, qui enregistrera les paramètres météorologiques et électriques et pourra être consulté à distance. Une station météorologique, équipée entre autres de pyranomètres et de capteurs de température, est également prévue à cet effet, afin de garantir des mesures précises des paramètres météorologiques locaux.
Infrabel surveillera également les performances du parc photovoltaïque, non seulement pour procéder à des ajustements si nécessaire, mais aussi pour utiliser ces informations dans le cadre d'éventuels projets futurs
Les performances du parc, basées sur le rayonnement solaire réel, peuvent ainsi être comparées aux performances garanties par l'entrepreneur. Les éventuelles anomalies peuvent ainsi être détectées et corrigées rapidement. Infrabel surveillera également les performances du parc photovoltaïque, non seulement pour procéder à des ajustements si nécessaire, mais aussi pour utiliser ces informations dans le cadre d'éventuels projets futurs.
L'entretien des panneaux solaires est organisé par le biais d'un contrat d'entretien de 15 ans (extensible à 20 ans), l'entrepreneur étant responsable des travaux préventifs et curatifs afin de garantir une performance et une disponibilité maximales.
Le contrat prévoit des inspections régulières, le nettoyage des panneaux ainsi que la vérification des systèmes électriques et des dispositifs de sécurité. C'est l'entrepreneur qui détermine la fréquence des inspections et des nettoyages pour atteindre le niveau de performance garanti.
Deuxième consommateur d'électricité en Belgique
Avec 1.500 gigawattheures absorbés annuellement (soit 1,7 % du total national),le réseau ferroviaire est le deuxième plus gros consommateur d’électricité en Belgique. La grande majorité de cette énergie (environ 85%) est revendue par Infrabel – à prix coûtant – aux opérateurs ferroviaires afin d’alimenter leurs trains. Le surplus sert à alimenter les installations fixes tels que les ateliers, les datacenters, les bureaux, etc.
Sur la période 2021-2026, l’objectif d’Infrabel est, d’une part, de réduire sa consommation et, d’autre part, de tripler la part d’électricité verte qu’elle utilise tout en maximisant son autoconsommation.
Où peut-on encore produire de l'énergie solaire?
Mais le secteur ferroviaire dans son ensemble ambitionne de contribuer au défi du renouvelable. En atteste la signature, par Eurostar et Infrabel, d’un Memorandum of Understanding (MoU). Ce document vise à prospecter les opportunités que présentent, en matière de production d’énergie solaire, différents sites propriétés d’Infrabel.
Concrètement, des études sont lancées afin d’examiner les possibilités d’installation de panneaux photovoltaïques sur les talus des lignes à grande vitesse. Cela devrait se faire grâce à un dispositif innovant d’injection directe de l’énergie dans la caténaire, donc sans un passage contraignant par une sous-station de traction.
Si les différents projets étudiés sont effectivement réalisés, Eurostar pourrait à terme couvrir 15% de ses besoins en électricité en Belgique grâce à l'énergie solaire.
