Les autobus électriques de Montréal consomment plus d’énergie en hiver, mais restent plus économiques que les véhicules au diesel, selon une nouvelle étude de l’Université Concordia

La Société de transport de Montréal (STM), qui régit les transports en commun de la ville, prévoit rendre son réseau entièrement électrique d’ici 2040 en ajoutant chaque année 140 autobus électriques à son parc. Il s’agit d’un objectif ambitieux, compte tenu en particulier des variations climatiques extrêmes que connaît la ville chaque année.

Les hivers rigoureux de la ville imposent des contraintes importantes aux autobus électriques à batterie (AEB). La nécessité du maintien d’une température agréable pour les usagers, les arrêts et démarrages fréquents qui caractérisent la circulation urbaine ainsi que les voies verglacées sont autant de facteurs que la STM doit nécessairement prendre en compte dans ses prévisions à long terme de consommation énergétique à mesure qu’elle transitionne vers des véhicules électriques.

Or, une nouvelle étude dirigée par l’Université Concordia fournit des observations empiriques relatives aux effets du froid sur la performance des AEB. L’équipe de recherche propose en outre des solutions fondées sur les données qui permettraient à la ville et à d’autres municipalités de maintenir l’efficacité des autobus tout au long de l’année.

Publiée dans Transportation Research Part D, cette étude s’appuie sur plus de 66 000 points de données fournis par la STM, et notamment sur 40 autobus électriques circulant sur 56 trajets à Montréal. Les données opérationnelles réelles ont permis à l’équipe de recherche d’évaluer l’incidence de facteurs comme la température, la circulation et les habitudes de conduite sur la consommation d’énergie, le freinage régénératif et les coûts d’exploitation.

« La plupart des études sur les autobus électriques se sont concentrées sur des régions tempérées. Or, le froid engendre des défis uniques », souligne l’auteure principale Xuelin Tian, qui a terminé son doctorat à Concordia cette année et est actuellement boursière postdoctorale à l’Université Laval, à Québec.

« Nous avions déjà établi des liens avec la STM grâce à nos recherches antérieures, ce qui nous a permis de nous associer à elle pour effectuer une analyse approfondie de ses données opérationnelles. »

Des coûts moindres malgré les contraintes hivernales

Sans surprise, selon les résultats, la consommation d’énergie est plus élevée pendant les mois d’hiver, tandis que l’efficacité est maximale pendant l’été. La consommation énergétique atteint un pic de 1,7 kWh/km en hiver, soit environ 26 % de plus qu’en été, où la circulation plus fluide et la baisse de la consommation d’énergie pour le chauffage et d’autres besoins contribuent à réduire la consommation des AEB à 1,4 kWh/km. Le printemps et l’automne se situent entre ces deux extrêmes saisonniers.

L’équipe de recherche a également analysé le freinage régénératif; ce système permet de récupérer l’énergie produite lors de la décélération et de la réintégrer dans la batterie. Les AEB de Montréal récupèrent ainsi en moyenne 45,8 % de l’énergie de freinage, et ce chiffre dépasse les 50 % en été.

La performance des AEB est le plus faible en février, avec seulement 32 % de l’énergie de freinage récupérée. Ce chiffre s’explique par l’efficacité réduite des batteries et les routes verglacées, qui imposent le recours aux freins à friction classiques. Or, les freins régénératifs fonctionnent de manière optimale lorsque les autobus roulent à une vitesse modérée, comprise entre 30 et 50 km/h.

Dans l’ensemble, l’équipe de recherche a cependant constaté que les autobus électriques restent beaucoup plus économiques que les véhicules au diesel ou hybrides. En effet, leurs coûts d’exploitation sont en moyenne de 40 % à 60 % inférieurs à ceux des véhicules au diesel, ce qui pourrait permettre à la STM d’économiser jusqu’à 3 500 $ par jour sur des trajets comparables.

« Ces résultats peuvent aider à améliorer la planification des opérations en optimisant les stratégies de recharge, en modulant la longueur des trajets et en équilibrant l’utilisation du parc », soutient Xuelin Tian.

« En plus d’aider la STM à améliorer l’efficacité de son service, les résultats de notre étude peuvent servir de fondement aux futurs programmes pilotes d’autres villes. »

Les coauteurs de l’étude sont Chunjiang An, professeur agrégé au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental, Shuyan Wan, étudiant au doctorat, Zhikun Chen, doctorant 2024, He Peng, doctorant 2025, Mingyu Zhai de l’Université Villanova, et Bobin Wang de l’Université Laval.

L’étude a été subventionnée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et le Fonds de recherche du Québec – secteur Nature et technologies (FRQNT).

Lisez l’article cité : « Assessment of energy efficiency of battery electric buses in cold region ».