Une nouvelle étude révèle les défis cachés de l’électrification des transports publics

Nous, les humains, n’aimons pas vraiment le froid. Après tout, notre flux sanguin diminue, la perte de chaleur augmente et nous souffrons d’une dextérité manuelle réduite.

Mais qu’en est-il des machines, en particulier nos véhicules électriques (VE) ? Eh bien, il s’avère qu’ils n’aiment pas non plus le temps froid.

Une nouvelle étude¹ a constaté que l’énergie totale consommée et régénérée par les bus électriques augmente en moyenne de 48 % lorsque la température se situe entre -4 °C et 0 °C comparée à la zone de température optimale (OTZ). Entre‑temps, l’augmentation moyenne dans la fourchette de -12 °C à 10 °C est de 28,6 %.

Pourquoi l’électrification transforme le transport et l’énergie à l’échelle mondiale

Les bus électriques font partie de la tendance à l’électrification, qui façonne rapidement le paysage énergétique mondial. Cela marque un passage aux véhicules électriques et aux solutions de stockage d’énergie, remplaçant l’utilisation des combustibles fossiles. Ces remplacements sont plus efficaces, réduisent la demande énergétique et décarbonisent les secteurs de l’électricité et du transport.

Cette transition ne réduit pas seulement les émissions de gaz à effet de serre (GES), elle renforce également la sécurité énergétique, favorise une croissance économique durable et soutient le développement de systèmes énergétiques plus propres et plus résilients dans le monde.

Dans le cadre de cette tendance, les véhicules électriques (VE) gagnent beaucoup d’adhésion, avec plus de 4 millions de voitures électriques vendues au premier trimestre 2025, soit plus d’un million de VE de plus vendus au cours des trois premiers mois de cette année par rapport à la même période l’année précédente.

Les véhicules légers (VL) comme les voitures et les fourgonnettes représentent la majorité de ces ventes de VE. Selon le rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), bien que les bus électriques et les VL électriques aient eu à peu près la même part de parc en 2024, la part de ventes du premier croît plus lentement. 

On prévoit que la part atteindra moins de 20% globalement à l’échelle mondiale d’ici la fin de cette décennie dans le scénario des politiques déclarées (STEPS), qui fournit une évaluation secteur par secteur des politiques mises en œuvre pour atteindre les objectifs énergétiques déclarés. En conséquence, on s’attend à ce que les bus électriques représentent un peu plus de 10 % du parc mondial de bus d’ici 2030.

Cependant, le marché mondial des bus électriques devrait passer de 17 milliards de dollars en 2024 à 37,5 milliards de dollars d’ici 2030, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 14,2 %.

En accord avec cette tendance, Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), un opérateur de transport public à Ithaca, New York, a obtenu des financements pour acquérir sept bus entièrement électriques pour un essai, mais l’expérience ne s’est pas avérée aussi bonne que prévu. Les bus ont en fait eu du mal sur le terrain vallonné de la région et se sont montrés peu fiables avec une autonomie réduite par temps froid. Ainsi, le TCAT a collaboré avec des chercheurs de Cornell pour obtenir des informations issues de leur programme pilote.

Cornell researchers undertook this task and carefully assessed the underperformance of buses in cold weather, as well as its implications for manufacturers, operators, policymakers, schools, cities, and other groups considering the electrification of their fleets.

Pourquoi les bus électriques peinent par temps froid : défis clés

Bien que les bus à batterie (BEB) aient démontré un grand potentiel pour réduire les émissions de GES et soient censés jouer un rôle clé dans la transformation du transport public vers des alternatives d’énergie propre, ils font face à des défis qui limitent leur déploiement à grande échelle.

Parmi ces défis techniques, la portée opérationnelle limitée des BEB, surtout par temps froid, constitue un problème majeur.

Le fait est que, tout comme tout autre VE équipé de packs de batteries haute tension, les bus à batterie subissent également une baisse significative de l’efficacité énergétique lorsqu’ils fonctionnent en dessous de la température optimale. Cela s’applique particulièrement aux conditions négatives, ce qui entraîne une augmentation du coût opérationnel total et de l’anxiété liée à l’autonomie.

Avec des bus de transport urbain parcourant en moyenne 42,940 miles par an, soit quatre fois plus qu’une voiture typique, et fonctionnant sur des itinéraires et des horaires fixes, la variabilité du temps froid dans la performance des bus électriques crée de sérieux défis pour répondre aux besoins de transport.

Outre les complications liées à la planification de la recharge et du dispatching des véhicules, les défis comprenaient la difficulté à choisir la taille de la batterie et à planifier les infrastructures de recharge. Tous ces facteurs peuvent affecter négativement la viabilité économique des BEB comparés aux bus diesel.

En ce qui concerne la réduction de la portée opérationnelle des BEB par temps froid, cela est dû à un certain nombre d’éléments interconnectés.

Le plus important, les propriétés chimiques des cellules de batterie, qui sont sensibles à la température, entraînent une capacité réduite et des taux de décharge plus faibles. Afin de maintenir les cellules de batterie à la température optimale, des systèmes de gestion thermique des batteries (BTMS) ont été développés, mais même eux peuvent être énergivores selon les conditions d’exploitation.

Ensuite, il y a la charge énergétique accrue provenant du système de ventilation, de chauffage et de climatisation (CVC), qui contribue de manière significative à la réduction de la portée opérationnelle.

L’efficacité des systèmes de freinage régénératif, qui récupèrent l’énergie lors du freinage, est compromise par temps froid en raison de divers facteurs techniques et environnementaux. De plus, les comportements des conducteurs et des opérateurs, influencés par les conditions météorologiques défavorables et les caractéristiques des itinéraires, impactent fortement l’efficacité énergétique des BEB. 

Ainsi, comprendre en détail tous ces facteurs humains et mécaniques est essentiel pour développer des stratégies efficaces afin d’atténuer les effets néfastes du froid sur les BEB. Cela, à son tour, réduit les coûts d’exploitation pour les opérateurs de flotte et permet aux fabricants d’améliorer la conception de leurs véhicules pour de meilleures performances par temps froid.

Plusieurs études ont tenté de quantifier l’impact du froid sur la performance des BEB en simulant leur consommation d’énergie et en étudiant l’influence de la température ambiante sur le terrain.

Cependant, d’importantes lacunes subsistent dans la compréhension de la façon dont cet impact est influencé dans différents scénarios plus complexes, tels que le ralenti et la conduite sur des itinéraires ruraux et urbains, ce qui est crucial pour des stratégies opérationnelles régionales ciblées.

Non seulement les contributions du chauffage de la batterie, du freinage régénératif et d’autres composants clés à la performance énergétique n’ont pas été suffisamment abordées dans la planification d’itinéraires complexes, mais il manque également d’études réelles couvrant de longues distances à des températures de congélation. De plus, les informations sur la faisabilité des BEB par temps froid sont limitées, et les orientations sont insuffisantes pour les stratégies d’exploitation en conditions froides.

Ainsi, des chercheurs de l’Université Cornell ont entrepris d’analyser l’impact du froid sur la consommation d’énergie et la régénération, en décortiquant les BEB à l’aide de données réelles couvrant deux ans provenant des sept bus à batterie exploités par le TCAT. Plus de 40 % des trajets de ces BEB ont eu lieu en dessous de 12 °C.

Pour quantifier l’impact, l’équipe a développé des modèles de zone de température optimale (OTZ) afin de prédire la consommation d’énergie pendant le ralenti, la conduite et la régénération pour chaque trajet, en supposant des températures idéales.

Après avoir identifié les facteurs opérationnels responsables de l’augmentation de la consommation, les chercheurs proposent également des recommandations pour améliorer le fonctionnement des bus.

Quantifier l’impact du froid sur l’efficacité des bus électriques

Comme nous l’avons décrit précédemment, l’étude de l’Université Cornell a constaté que les batteries des bus électriques consommaient jusqu’à 48 % d’énergie supplémentaire par temps froid, avec des températures comprises entre 25 °F et 32 °F. Ces batteries consommaient également près de 27 % d’énergie supplémentaire dans une plage de température plus large, de 10 à 50 °F.

Cette augmentation drastique de la consommation d’énergie, a déclaré le co‑auteur principal Max Zhang, professeur Irving Porter Church d’ingénierie à Cornell, était inattendue, mais il a ajouté que « toute leçon est une bonne leçon. Cela nous aide à apprendre en tant que société et à faire mieux ».

La quantification de l’augmentation de la consommation d’énergie de la flotte pilote repose sur deux ans de données collectées auprès du TCAT, ce qui en fait la première étude à évaluer et analyser la performance des bus électriques dans le nord‑est des États‑Unis.

De cette façon, le TCAT et les chercheurs de Cornell partagent leurs connaissances mutuelles et apprennent les uns des autres grâce aux données et à la collaboration. L’équipe de Zhang a rencontré à plusieurs reprises les responsables du TCAT au fur et à mesure de l’avancement de la recherche.

Il convient de noter que le jeu de données du TCAT couvrait une distance importante, avec un kilométrage total de 225 837 km dans le comté de Tompkins, New York, fonctionnant dans des conditions diverses, offrant ainsi un jeu de données plus complet que les études BEB précédentes.

4,7 % de cette distance totale a été enregistrée sous des températures ambiantes moyennes, c’est‑à‑dire en dessous de zéro, tandis qu’environ 50 000 miles ou plus de 80 000 kilomètres ont été consignés par temps froid, c’est‑à‑dire dans la fourchette de 0 °C à 12 °C.

According to Zhang, who is a provost’s fellow for public engagement:

« Nous bénéficions du fait que le TCAT soit un leader dans cette région, et c’est un véritable privilège d’avoir accès à ces données, ce qui nous permet de voir la performance en temps réel. L’une des leçons que nous avons tirées est que ces bus devraient être conçus pour l’ensemble du pays, y compris les États aux climats plus froids. Nous avons également constaté qu’ils diffèrent des bus diesel conventionnels, avec des comportements différents, ce qui nécessite des stratégies différentes pour en tirer parti. »

Les chercheurs ont d’abord modélisé la performance des véhicules à des températures idéales afin de tenir compte de facteurs non liés uniquement à la température, tels que les variations des conditions de trafic.

Pour cela, ils ont développé un modèle de référence OTZ innovant qui simule la performance des BEB sous des températures optimales, tout en maintenant les conditions non sensibles à la température telles qu’elles étaient lors de l’opération réelle par temps froid.

Ensuite, ils l’ont comparé à leurs performances réelles sur plus de 40 itinéraires et horaires complexes. 

Les chercheurs ont découvert que l’auto‑chauffage de la batterie représente la moitié de l’augmentation de la consommation d’énergie par temps froid. Les batteries de VE fonctionnent au mieux autour de 75 °F, donc plus elles sont froides au démarrage, plus d’énergie est nécessaire pour les réchauffer.

Le chauffage de l’habitacle du bus est l’autre raison principale. Les arrêts fréquents, qui se produisent surtout sur les itinéraires urbains, impliquent l’ouverture et la fermeture des portes toutes les quelques minutes, ce qui signifie que les batteries doivent travailler davantage pour chauffer les habitacles.

« Avec un véhicule entièrement électrique, la batterie est la seule source d’énergie à bord. Tout doit provenir d’elle. »

– Zhang, qui est également chercheur senior au Cornell Atkinson Center for Sustainability

Le freinage régénératif est également jugé moins efficace à basse température par les chercheurs. Ce mécanisme de récupération d’énergie ralentit un véhicule en mouvement en convertissant son énergie cinétique en énergie électrique qui peut être utilisée immédiatement ou stockée pour une utilisation future.

Ce mécanisme se retrouve dans la plupart des véhicules hybrides et entièrement électriques. Contrairement à un système de freinage conventionnel, où le véhicule ralentit à cause du frottement entre les plaquettes de frein et les disques, entraînant la perte de presque toute l’énergie cinétique qui propulse le véhicule, le freinage régénératif récupère plus de 70 % de l’énergie.

Aujourd’hui, ce système devient moins efficace par temps froid, probablement parce que la batterie a du mal à maintenir une température homogène dans ses cellules. La batterie des bus électriques, après tout, est environ huit fois plus grande qu’une batterie de VE standard, afin de couvrir des itinéraires plus longs et une capacité de passagers plus élevée.

Alors, la question est de savoir ce qui peut être fait pour améliorer la performance des bus électriques par temps froid ? À cet effet, les chercheurs recommandent de stocker les bus à l’intérieur lorsqu’ils ne sont pas utilisés afin d’améliorer la performance des batteries. En plus de maintenir la température ambiante plus chaude pendant les périodes de ralenti prolongées, d’autres stratégies à court terme recommandées aux opérateurs comprennent la charge de la batterie lorsqu’elle est encore chaude, l’installation de couvertures latérales pour réduire la convection d’air dans l’habitacle, et la limitation de la durée d’ouverture des portes aux arrêts.

Pour les fabricants, les chercheurs ont recommandé des conceptions optimisées pour le chauffage des batteries et les systèmes CVC. L’étude peut également aider les décideurs à créer des lignes directrices d’incitation, à évaluer la viabilité et à établir les priorités d’itinéraires pour le transport public électrifié.

À plus grande échelle, l’étudiant en doctorat Jintao Gu, premier auteur de l’étude, a déclaré que cette recherche souligne la nécessité d’évaluations et d’ajustements plus importants de l’infrastructure pour soutenir les bus électriques.

« Il faut essayer d’optimiser le planning de tous les bus et de prendre en compte la capacité de votre infrastructure – le nombre de stations de recharge dont vous disposez, et si vous avez votre propre garage. Vous devez former les conducteurs, les répartiteurs et les techniciens de service. Je pense que, du point de vue opérationnel et infrastructurel, il y a de nombreux messages ici pour la planification future des systèmes de transport. »

– Gu

Les itinéraires ruraux et urbains d’Ithaca, ainsi que son terrain vallonné, ont permis aux chercheurs d’obtenir beaucoup plus d’informations sur la performance des bus.

Cela les a aidés à constater que les bus électriques présentaient une augmentation moindre de la consommation d’énergie sur les itinéraires ruraux comparés aux urbains par temps froid. Selon lui, ces informations pourraient aider les planificateurs de flotte à prendre des décisions stratégiques éclairées lors de l’affectation des itinéraires aux bus électriques.

Investir dans la tendance à l’électrification

REV Group est susceptible de bénéficier le plus de la tendance croissante de conversion des véhicules traditionnels à carburant en véhicules électriques. Il s’agit d’un concepteur et fabricant de véhicules spécialisés et récréatifs et sert principalement le marché nord‑américain avec les produits suivants :

• Équipements d’appareils de lutte contre l’incendie sous les marques KME, E-ONE, Ferrara et Spartan ER
• Ambulances sous les marques Leader, Horton, Road Rescue, AEV et Wheeled Coach
• Camions terminaux sous les marques Laymor et Capacity
• Véhicules récréatifs via American Coach, Lance Camper, Holiday Rambler, Renegade RV, Fleetwood RV et Midwest Automotive Designs

REV Group  

En 2021, REV Fire Group a présenté un camion de pompiers entièrement électrique appelé le Vector, doté de 316 kWh de batteries de qualité automobile. De plus, REV Ambulance Group a annoncé la première ambulance entièrement électrique aux États‑Unis, offrant jusqu’à 105 kWh de capacité de batterie. La filiale de REB Group, Capacity Trucks, a quant à elle produit le camion terminal à pile à hydrogène et un camion terminal électrique à batterie utilisant des batteries lithium‑ion (NMC).

L’entreprise était également active dans la fabrication de bus, mais a décidé de quitter le marché l’année dernière en vendant sa marque de bus scolaires Collins à Forest River au 1T24 pour 303 millions de dollars et sa division de bus de transport El Dorado National (ENC) à Rivaz au 4T25 pour 52 millions de dollars dans le cadre de son initiative de rationalisation des opérations et d’amélioration de la rentabilité.

En ce qui concerne la performance boursière de REV Group, l’entreprise de 1,9 milliard de dollars de capitalisation boursière connaît une forte tendance haussière. Au moment de la rédaction, les actions REVG s’échangent à 37,49 $, en hausse de 17,63 % cette année. Le cours de l’action se situe autour de son plus haut historique (ATH) de 38,50 $, atteint il y a seulement quelques semaines.

Elle affiche un BPA (TTM) de 1,76, un PER (TTM) de 21,26 et un ROE (TTM) de 20,13 % tout en offrant un rendement du dividende de 0,64 %.

En ce qui concerne les finances de l’entreprise, REV Group a déclaré des ventes nettes de 525,1 millions de dollars, un revenu net de 18,2 millions de dollars ou 0,35 $ par action diluée, et un EBITDA ajusté record de 36,8 millions de dollars pour le premier trimestre 2025. Les dépenses d’investissement ont également fortement diminué, passant de 10,5 millions de dollars au 1T24 à 4,9 millions de dollars au 1T25.

Ce record, qui débute en 2025, a déclaré le PDG Mark Skonieczny, démontre la « force de notre exécution opérationnelle et de notre approche disciplinée. Cette performance renforce notre confiance dans l’élan que nous construisons et nous place en bonne position pour l’année à venir ».

En s’appuyant sur sa solide position financière, l’entreprise a repris les rachats d’actions, ce que Skonieczny a déclaré « nous considérons comme une utilisation attrayante du capital à la valorisation actuelle ».

Au premier trimestre 2025, REV Group a racheté environ 0,6 million de ses actions ordinaires pour 19,2 millions de dollars à un prix moyen d’achat de 33,09 $ par action. Au 31 janvier 2025, elle a déclaré 290,2 millions de dollars de fonds de roulement commercial, 108,4 millions de dollars de dette nette et 31,6 millions de dollars de liquidités.

Dernières nouvelles et développements de l’action REV Group (REVG)

Conclusion : surmonter les obstacles climatiques froids dans le transport public électrique

Alors que le monde passe aux véhicules électriques, les bus électriques à batterie offrent une voie prometteuse vers un transport de masse durable. Cependant, leur performance dans les climats plus froids présente des défis critiques qui freinent leur adoption plus large.

Relever ces défis est essentiel pour décarboniser le secteur des transports, ce qui nécessite de comprendre la complexité de la consommation d’énergie, des conditions opérationnelles et des impacts climatiques. Les dernières recherches complètes de Cornell offrent les informations tant attendues sur ces facteurs, aidant les opérateurs, les fabricants et les décideurs à naviguer entre les promesses et les écueils de l’électrification avec une compréhension meilleure et plus éclairée, ouvrant ainsi la voie à une transition plus fluide et plus résiliente vers un système de transport public plus propre.

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Études référencées :

^{1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, K. M. (2025). Évaluation de l’impact du froid sur les bus de transport à batterie électrique. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}