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 circulation sanguine diminue, nos pertes de chaleur augmentent et notre dextérité manuelle diminue.

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 froid.

A nouvelle étude¹ Une étude a constaté que l'énergie totale consommée et régénérée par les bus électriques augmente en moyenne de 48 % lorsque la température est comprise entre -4 °C et 0 °C par rapport à la zone de température optimale (ZTO). Parallèlement, l'augmentation moyenne entre -12 °C et 10 °C est de 28.6 %.

Pourquoi l'électrification transforme les transports et l'énergie dans le monde entier

Les bus électriques s'inscrivent dans la tendance à l'électrification, qui façonne rapidement le paysage énergétique mondial. Cette évolution marque une transition vers les véhicules électriques et les solutions de stockage d'énergie, remplaçant ainsi les combustibles fossiles. Ces solutions de remplacement sont plus efficaces, réduisent la demande énergétique et décarbonent les secteurs de l'énergie et des transports.

Cette transition non seulement réduit les émissions de gaz à effet de serre (GES) mais 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 entier.

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

Les véhicules légers (VL), comme les voitures et les fourgonnettes, représentent la majeure partie des ventes de VE. Selon le rapport de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), si les bus électriques et les VL électriques affichaient une part de marché à peu près équivalente en 2024, la part des ventes des premiers progresse plus lentement. 

La part devrait atteindre moins de 20% dans le monde D'ici la fin de la décennie, le Scénario des politiques publiques (STEPS) propose une évaluation sectorielle des politiques mises en œuvre pour atteindre les objectifs énergétiques fixés. Par conséquent, les bus électriques devraient représenter un peu plus de 10 % du parc mondial de bus d'ici 2030.

Néanmoins, le marché mondial des bus électriques devrait passer de 17 milliards de dollars en 2024 à 37.5 milliards de dollars d’ici 2030, ce qui représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 14.2 %.

Conformément à cette tendance, Tompkins Consolidated Area Transit (TCAT), opérateur de transports en commun d'Ithaca, dans l'État de New York, a obtenu un financement pour l'acquisition de sept bus 100 % électriques pour un essai. Cependant, l'expérience n'a pas été aussi concluante qu'escompté. Les bus ont rencontré des difficultés sur le terrain vallonné de la région et se sont révélés peu fiables, avec une autonomie réduite par temps froid. TCAT a donc contacté des chercheurs de Cornell pour tirer des enseignements de leur programme pilote.

Les chercheurs de Cornell ont entrepris cette tâche et ont soigneusement évalué les performances insuffisantes des bus par temps froid, ainsi que ses implications pour les fabricants, les opérateurs, les décideurs politiques, les écoles, les villes et d’autres groupes envisageant l’électrification de leurs flottes.

Pourquoi les bus électriques peinent à fonctionner par temps froid : principaux défis

Bien que les bus électriques à batterie (BEB) aient montré un grand potentiel de réduction des émissions de GES et soient censés jouer un rôle clé dans la transformation des transports publics vers des alternatives énergétiques propres, ils sont confrontés à des défis qui limitent leur mise en œuvre généralisée.

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

En réalité, comme tout autre véhicule électrique équipé de batteries haute tension, les bus électriques à batterie subissent une baisse significative de leur efficacité énergétique lorsqu'ils fonctionnent en dessous de la température optimale. Cela est particulièrement vrai en conditions négatives, ce qui entraîne une augmentation du coût total d'exploitation et une inquiétude quant à l'autonomie.

Les bus de transport urbain parcourant en moyenne 42,940 XNUMX miles par an, soit quatre fois plus qu'une voiture classique, et circulant selon des itinéraires et des horaires fixes, la variabilité des performances des bus électriques par temps froid crée de sérieux défis pour répondre aux demandes de transport.

Outre les complications liées à la planification de la recharge et à la répartition des véhicules, les difficultés rencontrées comprenaient le choix de la taille des batteries et la planification des infrastructures de recharge. Tous ces facteurs peuvent nuire à la rentabilité des BEB par rapport aux bus diesel.

La réduction de la portée opérationnelle des BEB par temps froid est due à un certain nombre d’éléments interdépendants.

Plus important encore, les propriétés chimiques des cellules de batterie, sensibles à la température, entraînent une réduction de la capacité et des taux de décharge. Afin de maintenir les cellules de batterie à une température optimale, des systèmes de gestion thermique des batteries (BTMS) ont été développés, mais même ces systèmes peuvent être énergivores selon les conditions de fonctionnement.

Il y a ensuite la charge énergétique accrue du système de ventilation, de chauffage et de climatisation (CVC), qui contribue de manière significative à une autonomie opérationnelle réduite.

L'efficacité des systèmes de freinage régénératif, qui captent l'énergie lors du freinage, est compromise par temps froid en raison de divers facteurs techniques et environnementaux. De plus, le comportement des conducteurs et des opérateurs, influencé par les conditions météorologiques défavorables et les caractéristiques des itinéraires, a un impact significatif sur l'efficacité énergétique des BEB. 

Il est donc essentiel de comprendre en détail tous ces facteurs humains et mécaniques afin d'élaborer des stratégies efficaces pour atténuer les effets néfastes du froid sur les véhicules électriques. Cela permet de réduire les coûts d'exploitation des exploitants de flottes et d'optimiser la conception de leurs véhicules pour une meilleure performance par temps froid.

Plusieurs études ont tenté de quantifier l’impact du froid sur les performances des BEB en simulant leur consommation d’énergie et en étudiant l’impact de la température de l’air ambiant sur le monde réel. 

Cependant, des lacunes importantes subsistent dans la compréhension de la manière dont cet impact est influencé dans des scénarios différents et plus complexes, tels que les cas de marche au ralenti et de conduite sur les routes rurales et urbaines, ce qui est crucial pour les stratégies d'exploitation régionales ciblées. 

Non seulement les contributions du chauffage des batteries, du freinage régénératif et d'autres composants clés à la performance énergétique n'ont pas été suffisamment prises en compte dans la planification complexe des itinéraires, mais on manque également d'études en conditions réelles couvrant des distances significatives à des températures négatives. De plus, les informations concernant la faisabilité des BEB par temps froid sont limitées, et les recommandations concernant les stratégies d'exploitation par temps froid sont insuffisantes.

Des chercheurs de l'Université Cornell ont donc entrepris d'analyser l'impact du froid sur la consommation et la régénération d'énergie, en analysant les BEB à partir de données réelles couvrant deux ans, issues des sept bus électriques à batterie exploités par TCAT. Plus de 40 % des trajets de ces BEB ont eu lieu à une température inférieure à 12 °C. 

Pour quantifier l’impact, l’équipe a développé des modèles de zone de température optimale (OTZ) pour 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.

Quantification de l'impact du froid sur l'efficacité des bus électriques

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

Cette augmentation drastique de la consommation d'énergie était inattendue, a déclaré Max Zhang, auteur principal et professeur d'ingénierie Irving Porter Church à Cornell Engineering, ajoutant que « tout enseignement est bon à prendre. Cela nous aide à apprendre en tant que société et à progresser. »

La quantification de la consommation énergétique accrue de la flotte pilote est basée sur deux années de données collectées auprès de TCAT, ce qui en fait la première à évaluer et analyser les performances des bus électriques dans le nord-est des États-Unis.

De cette façon, les chercheurs du TCAT et de Cornell partagent leurs connaissances et apprennent mutuellement 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 des recherches.

Il est à noter que l'ensemble de données du TCAT a couvert une distance importante, avec un kilométrage total de 225,837 XNUMX kilomètres dans le comté de Tompkins, dans l'État de New York, fonctionnant dans des conditions diverses, fournissant ainsi un ensemble de données plus complet que les études BEB précédentes.

4.7 % de cette distance totale a été enregistrée à des températures ambiantes moyennes, c'est-à-dire inférieures à zéro, tandis qu'environ 50,000 80,000 milles ou plus de 0 12 kilomètres ont été enregistrés à des températures froides, c'est-à-dire entre XNUMX °C et XNUMX °C.

Selon Zhang, qui est chargé de mission auprès du prévôt pour l’engagement public :

Nous bénéficions du leadership de TCAT dans cette région, et c'est un véritable privilège d'avoir accès à ces données, ce qui nous permet de suivre les performances en temps réel. L'un des enseignements que nous avons tirés est que ces bus devraient être conçus pour l'ensemble du pays, y compris les États au climat plus froid. Nous avons également constaté qu'ils diffèrent des bus diesel classiques, avec des comportements différents, ce qui nécessite des stratégies spécifiques pour en tirer parti.

Les chercheurs ont d’abord modélisé la façon dont les véhicules se comporteraient à des températures idéales pour tenir compte de facteurs non liés à la température seule, tels que les variations des conditions de circulation.

Pour cela, ils ont développé un modèle de base OTZ innovant qui simule les performances du BEB sous des températures optimales, tout en maintenant les conditions non sensibles à la température comme celles du moment du fonctionnement par temps froid réel.

Ils ont ensuite comparé ces résultats à leurs performances réelles sur plus de 40 itinéraires et programmes complexes. 

Des chercheurs ont découvert que l'auto-échauffement des batteries est responsable de la moitié de l'augmentation de la consommation d'énergie par temps froid. Les batteries des véhicules électriques fonctionnent mieux à une température d'environ 75 °C ; plus elles sont froides au démarrage, plus il faut d'énergie pour les réchauffer.

Le chauffage de la cabine du bus est l'autre raison principale. Les arrêts fréquents, notamment en ville, impliquent l'ouverture et la fermeture des portes à intervalles de quelques minutes, ce qui sollicite davantage les batteries pour chauffer les cabines.

« Avec un véhicule 100 % électrique, la batterie est la seule source d'énergie embarquée. Tout doit provenir d'elle. »

– Zhang, qui est également membre principal du corps professoral du Cornell Atkinson Center for Sustainability

Les chercheurs ont également constaté que le freinage régénératif était moins efficace à basse température. 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 équipe la plupart des véhicules hybrides et entièrement électriques. Contrairement à un système de freinage conventionnel, où le véhicule ralentit grâce au frottement entre les plaquettes et les disques, entraînant la perte de la quasi-totalité de l'énergie cinétique qui propulse le véhicule, le freinage régénératif récupère plus de 70 % de cette énergie.

Or, ce système perd en efficacité par temps froid, probablement parce que la batterie peine à maintenir une température uniforme entre ses cellules. Après tout, la batterie des bus électriques est environ huit fois plus grande qu'une batterie de véhicule électrique standard, afin de pouvoir transporter des trajets plus longs et des passagers plus nombreux.

La question est désormais de savoir comment améliorer les performances des bus électriques à batterie par temps froid. Pour cela, les chercheurs recommandent de les entreposer à l'intérieur lorsqu'ils ne sont pas utilisés afin d'optimiser les performances des batteries.. Outre le maintien d'une température ambiante plus élevée pendant les périodes de ralenti prolongées, d'autres stratégies à court terme recommandées aux opérateurs incluent la charge de la batterie lorsqu'elle est encore chaude, l'installation de revêtements latéraux pour réduire la convection d'air dans la cabine et la limitation de la durée d'ouverture des portes aux arrêts.

Les chercheurs ont recommandé aux fabricants des conceptions optimisées pour les systèmes de chauffage et de climatisation des batteries. L'étude peut également aider les décideurs politiques à élaborer des lignes directrices incitatives, à évaluer la viabilité et à établir des priorités d'itinéraire pour les transports publics électrifiés.

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

Il faut optimiser les horaires de tous les bus et tenir compte de la capacité de l'infrastructure : nombre de bornes de recharge et possibilité de disposer d'un garage. Il faut former les conducteurs, les répartiteurs et le personnel de service. Je pense que, d'un point de vue opérationnel et infrastructurel, il y a beaucoup à apprendre pour la planification future du réseau 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 les performances des bus.

Cela leur a permis de constater que les bus électriques présentaient une consommation d'énergie plus faible sur les trajets ruraux que sur les trajets urbains par temps froid. Selon lui, ces informations pourraient aider les planificateurs de flottes à prendre des décisions stratégiques éclairées lors de l'attribution des trajets aux bus électriques.

Investir dans la tendance à l'électrification

Le groupe REV est susceptible de bénéficier le plus de la tendance croissante à la conversion des véhicules à essence traditionnels en véhicules électriques. est un concepteur et fabricant de véhicules spécialisés et récréatifs et dessert principalement le marché nord-américain avec les produits suivants :

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

Groupe REV (REVG ) 

En 2021, REV Fire Group a lancé le Vector, un camion de pompiers entièrement électrique équipé de batteries de qualité automobile d'une capacité de 316 kWh. REV Ambulance Group a également annoncé la première ambulance entièrement électrique aux États-Unis, offrant une capacité de batterie allant jusqu'à 105 kWh. Capacity Trucks, filiale de REV Group, a quant à elle produit la pile à combustible à hydrogène et un camion à batterie électrique utilisant des batteries lithium-ion (NMC).

L'entreprise était également impliquée dans la fabrication d'autobus, mais a décidé de quitter le marché l'année dernière en vendant sa marque d'autobus scolaires Collins à Forest River au 1er trimestre 24 pour 303 millions de dollars et sa division d'autobus de transport El Dorado National (ENC) à Rivaz au 4e trimestre 25 pour 52 millions de dollars dans le cadre de son initiative visant à rationaliser les opérations et à améliorer la rentabilité.

Concernant la performance boursière de REV Group, cette entreprise de 1.9 milliard de dollars de capitalisation boursière bénéficie d'une forte tendance haussière. À l'heure où nous écrivons ces lignes, l'action REVG s'échange à 37.49 $, en hausse de 17.63 % depuis le début de l'année. Le cours de l'action évolue autour de son plus haut historique (ATH) de 38.50 $, atteint il y a seulement quelques semaines.

Son BPA (TTM) est de 1.76, son PER (TTM) de 21.26 et son ROE (TTM) de 20.13 % tout en offrant un rendement de dividende de 0.64 %.

En ce qui concerne les finances de l'entreprise, REV Group a déclaré un chiffre d'affaires net de 525.1 millions de dollars, un bénéfice net de 18.2 millions de dollars, soit 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 diminué considérablement, passant de 10.5 millions de dollars au 1er trimestre 24 à 4.9 millions de dollars au 1er trimestre 25.

Ce record, qui débute en 2025, démontre la solidité de notre exécution opérationnelle et notre rigueur. Cette performance renforce notre confiance dans la dynamique que nous créons et nous positionne favorablement pour l'année à venir.

Grâce à sa solide situation financière, la société a recommencé à racheter des actions, ce que Skonieczny a déclaré : « Nous considérons comme une utilisation intéressante du capital au vu de la valorisation actuelle. »

Au premier trimestre 1, REV Group a racheté environ 2025 million d'actions ordinaires pour 0.6 millions de dollars, à un prix d'achat moyen de 19.2 dollars par action. Au 33.09 janvier 31, le fonds de roulement commercial s'élevait à 2025 millions de dollars, la dette nette à 290.2 millions de dollars et la trésorerie disponible à 108.4 millions de dollars.

Actualités et développements récents concernant les actions du groupe REV (REVG)

Conclusion : Surmonter les obstacles liés au climat froid dans les transports publics électriques

Alors que le monde se tourne vers les véhicules électriques, les bus électriques à batterie offrent une voie prometteuse vers un transport collectif durable. Cependant, leurs performances dans les climats froids présentent des défis majeurs qui freinent leur adoption à plus grande échelle.

Relever ces défis est essentiel pour décarboner le secteur des transports, ce qui nécessite de comprendre la complexité de la consommation d'énergie, des conditions d'exploitation et des impacts climatiques. Les dernières recherches approfondies de Cornell apportent un éclairage précieux sur ces facteurs, aidant les opérateurs, les fabricants et les décideurs politiques à appréhender les promesses et les pièges de l'électrification grâce à une compréhension plus approfondie 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., et Zhang, KM (2025). Évaluation de l'impact du froid sur les autobus électriques à batterie. Recherche sur les transports, partie D : Transport et environnement, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809}