Solaire entre les rails : en Corée du Sud, 28 km de voies ferrées pourraient porter 8,5 MW

Oui, les voies ferrées peuvent produire de l’électricité solaire : une étude menée en Corée du Sud estime que 28,4 km de corridors ferroviaires en surface pourraient accueillir 8,51 MW de modules photovoltaïques posés entre les rails, sans consommer un seul mètre carré de terrain supplémentaire. Les chercheurs ont aussi calculé quelle part de cette électricité les trains pourraient consommer directement, le rôle d’une batterie et les chances de rentabiliser l’installation.

Pourquoi poser des panneaux entre les rails

Dans les grandes agglomérations, le foncier manque et chaque projet solaire au sol entre en concurrence avec d’autres usages. Les chercheurs de l’université Dong-A et de l’université Kyungsung (Corée du Sud), de l’Institut de technologie de Sumatra (Indonésie) et des Higher Colleges of Technology (Émirats arabes unis) partent d’un constat simple : les voies ferrées occupent déjà des bandes de terrain publiques, linéaires, et sont directement reliées aux infrastructures de traction et de distribution électrique.

« Les régions métropolitaines denses ont besoin de stratégies en matière d’énergies renouvelables qui n’entrent pas en concurrence avec l’usage des sols », résument-ils.

Cinq corridors passés au crible

L’équipe a étudié les lignes Gaya et Donghae à Busan, les sections en surface de la ligne 1 du métro de Séoul et de la ligne 1 du métro de Daegu, ainsi que des tronçons à ciel ouvert de la ligne Gyeongbu.

Une sélection stricte des tronçons

À partir de la géométrie des voies issue d’OpenStreetMap et d’un modèle numérique de surface coréen traité dans QGIS, les chercheurs ont exclu les tunnels, les viaducs et toutes les sections où l’ombrage ferait perdre plus de 15 % de production par an. Il reste 28,4 km de voies adaptées et 39 760 m² de surface installable, soit 8,51 MW avec une densité corrigée de 4,67 m²/kW sur une voie à écartement standard de 1 435 mm.

Des modules souples posés au ras du ballast

La simulation repose sur des laminés flexibles en silicium monocristallin de 1,05 mètre de large, placés à au moins 150 mm du sommet du rail de chaque côté. Leur rendement nominal est de 21,4 %, pour 214 W/m². Les pertes retenues sont prudentes : 3,5 % d’encrassement, dont un point lié aux poussières du trafic ferroviaire, 2 % de pertes de désadaptation et de câblage en courant continu, un rendement d’onduleur de 97,5 % et un albédo de 0,18 pour le ballast et les traverses en béton. Le modèle a été validé sur 17 mois de mesures d’une installation en toiture à Busan.

Que deviendrait l’électricité produite ?

La production annuelle est estimée à 9,95 GWh. Comparée heure par heure à la consommation de traction des trains, elle se répartit ainsi sans stockage : 62,3 % consommés directement, 19,8 % injectés sur le réseau et 17,8 % écrêtés, c’est-à-dire perdus.

Le rôle de la batterie

Les chercheurs ont testé des batteries lithium-fer-phosphate (LFP) jusqu’à 2 kWh par kilowatt photovoltaïque installé. Une batterie de 0,5 kWh/kW suffit à faire passer le surplus non absorbé d’environ 38 % à 8,5 % de la production. En contrepartie, le coût actualisé de l’électricité augmente d’environ 10 % lorsque les pertes du cycle charge-décharge sont imputées à l’énergie délivrée (9,0 % avant prise en compte de ces pertes).

Une rentabilité qui dépend de la subvention

Sur 20 ans, avec une dégradation des modules de 0,45 % par an et une simulation de Monte-Carlo de 10 000 itérations, l’analyse donne un coût actualisé médian de 146,7 €/MWh d’énergie délivrée. L’étude originale l’exprime en dollars, autour de 170 dollars par MWh, comme le rapporte pv magazine.

Avec une subvention couvrant 40 % de l’investissement, la probabilité d’un retour sur investissement en 12 ans atteint 68 %. Sans subvention, elle tombe à environ un tiers. Autrement dit, la technique fonctionne, mais l’équilibre économique reste suspendu au soutien public.

Les résultats sont publiés dans la revue Engineering Science and Technology, an International Journal, sous le titre « Climate-resilient urban energy infrastructure through rail-integrated photovoltaics in land-constrained South Korea ». Pour situer ces coûts face aux autres filières en Europe, les rapports de l’Agence internationale de l’énergie fournissent des repères utiles.

Questions fréquentes

Peut-on vraiment installer des panneaux solaires entre les rails d’une voie ferrée ?

L’étude sud-coréenne simule des laminés flexibles en silicium monocristallin de 1,05 mètre de large, posés entre les rails à au moins 150 mm du sommet de chaque rail. Les tunnels, les viaducs et les sections trop ombragées sont exclus.

Combien d’électricité produiraient les voies ferrées étudiées en Corée du Sud ?

Les 28,4 km de corridors retenus accueilleraient 8,51 MW et produiraient environ 9,95 GWh par an. Sans batterie, 62,3 % de cette production serait consommée directement par les trains.

Une batterie est-elle utile pour le solaire ferroviaire ?

Oui : selon l’étude, une batterie de 0,5 kWh par kilowatt installé réduit le surplus non absorbé d’environ 38 % à 8,5 % de la production, pour un coût de l’électricité augmenté d’environ 10 %.

Le solaire entre les rails est-il rentable ?

Le coût médian estimé est de 146,7 €/MWh. Avec une subvention de 40 % de l’investissement, la probabilité d’un retour sur investissement en 12 ans est de 68 %, contre environ un tiers sans aide.