Skip to main content
Semi sur une autoroute

Pourquoi l'avenir du camionnage lourd longue distance passe probablement par l'hydrogène ?

21 mai 2021

La crise climatique exige que nous décarbonisions nos systèmes de transport mondiaux. Pour répondre à cette exigence, la solution prétendue depuis un certain temps déjà est de "tout électrifier". Les experts techniques et le public soucieux du climat ont longtemps défendu l'idée que l'avenir serait fait d'électricité propre alimentant pratiquement tous les aspects de notre vie. Et j'y ai cru... du moins pendant un certain temps. Ce n'est que lorsque j'ai commencé à étudier les détails entourant les défis que représente l'installation d'une batterie dans une voiture, un camion ou un porte-conteneurs que j'ai réalisé que les choses sont beaucoup plus compliquées que de souscrire à la devise de l'aspiration.

Pour être clair, les batteries seront probablement très utiles pour certains éléments du camionnage. En fait, des entreprises bien connues dans le domaine des véhicules électriques, comme Tesla, ont un produit à l'horizon pour les distances moyennes de 300 à 500 milles. Toutefois, pour les longs trajets, il existe une technologie plus adaptée : la pile à combustible à hydrogène. Les camions à pile à combustible utilisent la même chaîne cinématique électrique de base que les camions à batterie (et possèdent même une batterie), mais grâce à leur stockage d'hydrogène embarqué, les camions à pile à combustible ont une autonomie beaucoup plus grande, nécessitent moins d'arrêts sur les longs trajets, peuvent être ravitaillés beaucoup plus rapidement et présentent moins de risques de perte de capacité de chargement. Une autre grande entreprise, Daimler, travaille activement sur cette technologie de transmission et teste actuellement un nouveau produit dont l'autonomie est de 1000 km (625 miles) ou plus. En bref, les camions à pile à combustible présentent de nombreux avantages du diesel, sans les émissions nocives.

Le vieil aphorisme selon lequel le temps est de l'argent est particulièrement vrai dans le secteur du transport de marchandises. Après le carburant, la main-d'œuvre est la partie la plus coûteuse du budget d'une entreprise de transport routier. Le non-respect des dates de livraison peut également entraîner des pénalités pour l'entreprise, en fonction des clauses contractuelles spécifiques. Ainsi, la première raison pour laquelle une grande partie du secteur du camionnage lourd longue distance sera probablement basée sur la pile à hydrogène est le temps. Un camion long-courrier de classe 8 équipé d'un réservoir d'hydrogène de 100 kg peut être ravitaillé environ 15 fois plus vite que la recharge d'une batterie de 1 à 2 MWh nécessaire sur l'équivalent électrique à batterie. Les trajets à travers le pays peuvent prendre jusqu'à 35 % de temps en moins en raison de la réduction du temps d'arrêt et du nombre d'arrêts nécessaires. Cela devrait rendre les poids lourds à pile à hydrogène plus attrayants pour les entreprises dont l'activité consiste à transporter efficacement des marchandises dans tout le pays.

La deuxième raison est que la pile à hydrogène a également l'avantage sur les camions électriques en ce qui concerne la capacité de chargement. La batterie de 1 à 2 MWh nécessaire pour un camion long-courrier sera beaucoup plus lourde qu'un réservoir plein de diesel ou qu'une configuration à pile à combustible, qui n'a généralement besoin que d'une petite batterie de 20 à 100 kWh pour accompagner l'hydrogène. Mon analyse montre que si l'on part d'un camion de classe 8 d'un poids maximal de 80 000 livres et que l'on suppose que la masse de la batterie est de 4 kg/kWh (ce qui a été réalisé pour les véhicules de tourisme mais n'a pas encore été prouvé pour les grandes batteries nécessaires aux poids lourds et les systèmes de refroidissement qui les accompagnent), un véhicule à pile à hydrogène perd environ 1 000 livres de capacité de chargement, tandis qu'un véhicule électrique à batterie perdrait potentiellement environ 5 000 livres par rapport aux camions diesel actuels. En outre, si nous ne parvenons pas assez rapidement à une batterie de 4 kg/kWh, nous pouvons nous attendre à des pertes de capacité de chargement plus importantes, de l'ordre de 10 000 à 15 000 livres, à court terme, avec la configuration électrique à batterie. La batterie plus petite utilisée dans la configuration à pile à hydrogène pèserait également plus lourd dans ce cas, mais même dans le pire des cas, elle ne perdrait qu'environ 2 000 livres de capacité de chargement. En somme, en moyenne, les entreprises qui utilisent des camions à pile à hydrogène profiteront de tous les avantages de la réduction des émissions, sans sacrifier une grande partie de l'espace de chargement dont elles ont besoin. En fait, leur capacité de chargement serait comparable à celle des parcs de véhicules diesel actuels.

La troisième raison pour laquelle la pile à hydrogène peut être plus intéressante pour le transport routier à longue distance est la flexibilité. Les véhicules à pile à hydrogène ont une plus grande autonomie que leurs homologues électriques, et devraient parcourir deux fois plus de kilomètres par charge complète ou par réservoir. Une flotte entièrement électrique pourrait prendre en charge de nombreux chargements régionaux, en se déplaçant le long d'un rayon à destination et en provenance d'une plaque tournante, mais un véhicule à pile à hydrogène pourrait prendre en charge des livraisons régionales et couvrir des itinéraires plus longs avec peu de temps pour le ravitaillement. Un parc automobile plus souple peut rapporter davantage à l'entreprise.

Enfin, le coût total de possession (CTP) est plus faible pour les camions à pile à hydrogène. Bien que le prix de l'hydrogène et une efficacité quelque peu inférieure à celle des camions électriques à batterie puissent entraîner une hausse des coûts relatifs du carburant pour la configuration à pile à hydrogène, l'analyse préliminaire du NREL conclut qu'un camion lourd longue distance électrique à batterie aura un coût total de possession plus élevé que son homologue à hydrogène. Cela s'explique principalement par les dépenses d'investissement liées à une batterie plus grande. Le véhicule électrique à batterie a également un temps d'immobilisation moyen plus long - comme mentionné ci-dessus - ce qui coûte de l'argent. Dans l'ensemble, le NREL conclut que le coût total de possession d'un camion longue distance à pile à hydrogène (multiposte, classe 8 couchette à poids limité) est inférieur de 15 à 25 % en 2025. Compte tenu de son impact sur les coûts d'expédition, le TCO est l'un des paramètres les plus importants pour les entreprises de fret et les utilisateurs finaux, ce qui fait de la pile à hydrogène un choix intéressant.

Il convient également de noter que les avantages potentiels des poids lourds à pile à hydrogène ne se limitent pas aux performances ou au coût de chaque camion. Une analyse rétrospective a montré que l'infrastructure nécessaire pour soutenir un parc de camions lourds entièrement électriques devrait être très robuste en termes de taille, de nombre et de puissance des stations de recharge. Plus précisément, l'infrastructure électrique requise pour les grandes stations de recharge des poids lourds longue distance pourrait être de 20 à 25 MW chacune et, par rapport au diesel, il faudrait peut-être donner à ces stations 3 à 4 fois plus d'espace - ou les construire à une taille similaire mais dans environ 8 fois plus d'emplacements. En revanche, l'infrastructure équivalente pour l'hydrogène aurait une empreinte similaire à celle du diesel, même si les stations seraient plus coûteuses et plus complexes.

Dans certaines applications, il est logique d'utiliser des camions électriques à batterie plutôt que leurs homologues à pile à hydrogène. Pour des trajets plus courts, par exemple une livraison régionale de 400 miles aller-retour, ou pour des camions plus petits, le coût total de possession d'un camion électrique à batterie est comparable à celui des véhicules à pile à hydrogène. L'infrastructure de chargement est également plus développée, moins chère et moins complexe que les stations de ravitaillement en hydrogène, et le TRL, ou niveau de préparation technologique, est plus élevé pour les groupes motopropulseurs électriques, car la technologie est sur le marché depuis plus longtemps. Toutefois, pour le transport par poids lourds sur de longues distances - qui, aux États-Unis, représente encore 40 % des itinéraires des camions, consomme 75 % de l'ensemble du carburant diesel utilisé par le secteur du camionnage (29 milliards de gallons de diesel, 3,9 quads) et est responsable d'environ 17 % des émissions de GES du secteur des transports, soit 330 millions de tonnes deCO2 par an - l'avenir passe probablement par l'hydrogène.

À mon avis, ce n'est pas le moment de choisir une seule source d'énergie pour les transports. Pour le camionnage, il semble que l'hydrogène présente des avantages considérables, alors mettons-nous au travail pour construire cette infrastructure dans les régions clés et le long des principaux itinéraires. Parallèlement, développons des stations de recharge à haute puissance capables de prendre en charge les poids lourds électriques à batterie et de permettre une recharge rapide afin de réduire les temps d'immobilisation. En bref, au lieu d'obliger tout le monde à s'électrifier ou à utiliser le carburant de son choix, développons la technologie et l'infrastructure nécessaires, puis utilisons-les pour l'application appropriée, notamment en tirant parti des avantages de l'hydrogène pour le transport lourd sur longue distance. Ce faisant, nous pouvons accélérer la prolifération de l'énergie propre dans le secteur des transports, ce qui nous aidera à atteindre nos objectifs climatiques et à assurer notre avenir.

Postes connexes

Tenez-vous au courant des actualités !

inscrivez-vous pour recevoir le dernier contenu de CATF

"*" indique les champs obligatoires