Le bus qui se recharge par ses roues, un projet suisse

La recharge du bus provient directement des roues, réduisant ainsi le temps nécessaire pour la recharge nocturne au dépôt et permettant d’utiliser des batteries plus petites, ce qui offre des avantages en termes d’espace, de poids et de coût du véhicule. Ce projet est né en Suisse grâce à l’entreprise Spin‑off Winduction de l’ETH, qui a développé un système de recharge sans fil fonctionnant pendant les arrêts aux stations.

Lorsque la recharge par induction passe de la route aux roues

La recharge par petites doses pendant le service n’est pas une nouveauté absolue : en Europe et en Italie, on utilise déjà des pantographes ; en Espagne, nous avons assisté à la démonstration de la recharge par induction d’Alstom (voir le vidéo ici), et il existe d’autres solutions. Désormais, c’est l’idée suisse qui émerge, en déplaçant la bobine du châssis vers les roues.

Les chercheurs suisses ont parti d’un problème majeur : la plupart des bus électriques se rechargent la nuit dans les dépôts, transportant pendant la journée des batteries lourdes. Une méthode coûteuse. Sans oublier qu’il est plus simple d’utiliser les énergies renouvelables pendant la journée. Voici la solution telle que décrite par ses auteurs : « La roue arrière du bus, un modèle un peu ancien, repose sur une plaque de taille à peu près équivalente à celle d’un caddie. Soudain, la batterie du bus commence à se recharger. 10 pour cent, 20, 30 – l’indicateur monte constamment, sans aucun câble reliant le véhicule à la plaque ». Ces mots sont ceux de Sonam Bhuka, Sylvain Fricker et Laurin Schwitter, les trois fondateurs de Winduction.

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Outre les exemples que nous avons cités, allant du téléphone portable à la voiture électrique, on assiste à une multiplication des solutions basées sur la charge par induction. Cependant, selon le trio suisse, des problèmes d’efficacité se posent, qui sont plus évidents dans le cas des bus que celui des voitures. On y souligne « une grande faiblesse », à savoir « l’écart entre la route et le châssis est relativement important et varie d’un modèle de véhicule à l’autre. Cet écart est un facteur clé dans les systèmes de charge par induction, car l’efficacité du transfert d’énergie diminue à mesure que la séparation augmente ».

L’idée originale et (peut-être) gagnante : le pneu reste toujours en contact avec la route

«Dans tout véhicule, la seule partie qui est toujours en contact avec le sol, ce sont les roues», explique Sylvain Fricker, diplômé de l’ETH et responsable de la technologie au sein de cette jeune entreprise. C’est à partir de cette simple observation que naît l’idée qui a donné son nom à cette spin-off : Winduction signifie wheel‑based induction, c’est-à-dire induction basée sur la roue.

Cette technologie fonctionne grâce à des systèmes de bobines couplées magnétiquement. Les premières bobines inductives sont intégrées dans une plaque située dans le revêtement routier, connectée au réseau électrique et capable de générer un champ magnétique. Un second groupe de bobines, intégrées dans un pneu spécialement conçu, capte l’énergie lorsque le bus s’arrête et la transfère à la batterie du véhicule.

«Nous réduisons la longue distance de transmission entre la route et le châssis en plaçant les bobines à l’intérieur de la roue», explique Fricker. Du sol au véhicule, le système Winduction atteint, selon les chercheurs, une efficacité supérieure à 90 % : en d’autres termes, moins de 10 % de l’énergie injectée dans la plaque est dissipée. «Comme notre technologie est efficace même lors de brèves pauses de recharge, les bus peuvent utiliser des batteries plus petites, ce qui les rend beaucoup moins chers à acheter et à entretenir», ajoute le diplômé de l’ETH.

Il reste du travail à faire sur les pneus pour atteindre l’objectif

L’idée de Winduction est fascinante, mais il reste du travail à faire pour la mettre en pratique. Les pneus conventionnels des bus contiennent des bandes en acier qui assurent la stabilité, mais cet acier réagirait au champ magnétique, transformant une grande partie de l’énergie en chaleur au lieu de la transférer à la batterie.

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«Pour faire fonctionner notre système, nous collaborons avec plusieurs partenaires afin de développer un pneu entièrement nouveau, sans acier», explique Schwitter, PDG de l’entreprise. Des investissements sont nécessaires, mais selon les nouveaux entrepreneurs «Bien que cette modification entraîne un coût plus élevé par pneu, l’augmentation est presque négligeable par rapport aux coûts totaux d’achat et de gestion d’un bus».

Économies et moindre pression sur le réseau

D’après les calculs de Winduction, les coûts totaux pourraient diminuer de manière significative. Les fondateurs ont effectué des calculs le long du trajet entre l’aéroport de Zurich et le quartier d’Oerlikon. «Nos analyses montrent des économies substantielles par rapport au rechargement dans un dépôt. Leur ampleur dépend du trajet. Une étude de faisabilité avec les opérateurs de transport en commun est actuellement en cours pour les quantifier», explique Schwitter.

Examinons les économies : les bus dotés de batteries plus petites coûtent moins cher et peuvent transporter davantage de passagers. Les bornes de recharge au sol Winduction sont en outre relativement peu coûteuses par rapport aux infrastructures de recharge traditionnelles. Un autre avantage : les bus peuvent se recharger à plusieurs reprises au cours de la journée. Sur le trajet entre l’aéroport de Zurich et Oerlikon, seules 2 des 24 stations nécessiteraient des bornes de recharge, permettant aux bus d’accumuler environ 3 heures de charge au cours d’une journée de service de 16 heures. Cela réduirait également le nombre de véhicules de secours nécessaires.

Les bus électriques utilisés aujourd’hui sur cette ligne se rechargent simultanément pendant cinq heures au dépôt durant la nuit et nécessitent une puissance bien supérieure à celle requise avec le système Winduction. Une consommation d’énergie plus faible serait encore plus importante à l’avenir, car l’électricité devient de plus en plus avantageuse pendant la journée grâce à l’expansion de l’énergie solaire photovoltaïque. En même temps, les pics de charge sur le réseau diminuent, puisqu’il n’est plus nécessaire de recharger tous les bus en même temps pendant la nuit, ce qui entraîne une réduction supplémentaire des coûts. Cependant, sur ce point, la théorie n’est pas convaincante, car la consommation nocturne, il faut voir une société à majorité de véhicules électriques, est actuellement minoritaire et moins coûteuse.

Le premier projet pilote en 2028

La filiale d’ETH Winduction est actuellement en train de mettre en place une infrastructure de test réaliste, avec le soutien du Bureau fédéral des transports et de la Fondation suisse pour le climat. Le projet comprend à la fois un laboratoire d’essai et une station expérimentale dédiée. Schwitter souligne : « Notre objectif est de créer le plus rapidement possible un bus électrique entièrement converti, pouvant être utilisé en dehors de notre zone de test privée. »

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Les fondateurs prévoient de lancer le premier projet pilote en 2028. Des négociations sont en cours avec plusieurs opérateurs de transport public suisses. Un exemple est la zone de l’aéroport de Zurich, où le bus sera testé dans des conditions opérationnelles réelles et transportera des passagers pour la première fois.

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