Skip to main content
camionnage

Trois avantages potentiels du camionnage à l'hydrogène et ce qu'il faudra faire pour les exploiter

14 mars 2023 Domaine d'activité : carburants à zéro émission de carbone

80 % de la demande énergétique mondiale est actuellement satisfaite par des combustibles fossiles tels que l'essence, le diesel, le carburéacteur, le kérosène et le fioul de soute, qui rejettent de grandes quantités de dioxyde de carbone et d'autres polluants nocifs dans l'atmosphère. L'électrification et le développement de l'électricité sans émissions joueront un rôle essentiel dans la décarbonisation, mais certaines industries importantes sont difficiles à électrifier. Le transport routier de marchandises sur de longues distances est l'un d'entre eux. 

Aux États-Unis, le transport routier de marchandises lourdes représente près de la moitié de la consommation de carburant diesel routier émettant du carbone et environ 13 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports. Malheureusement, ce type de camionnage - comme le transport maritime et l'aviation - est un cas d'utilisation finale où le poids du véhicule et les besoins en énergie peuvent rendre difficile la décarbonisation au moyen des seules batteries embarquées. 

carburants à zéro émission de carbone comme l'hydrogène à faibles émissions, qui ne contient pas de carbone et ne produit pas de dioxyde de carbone lorsqu'il est brûlé ou utilisé dans une pile à combustible, peut jouer un rôle important dans la décarbonisation des systèmes difficiles à électrifier, à condition que l'hydrogène soit produit de manière à réduire au minimum les émissions de gaz à effet de serre. Par exemple, les installations de production d'hydrogène par reformage du gaz naturel doivent être équipées de systèmes de capture du carbone, et le gaz naturel utilisé par ces installations doit provenir de systèmes qui ont pris toutes les mesures possibles pour réduire les émissions de méthane.   

Le coût final de fonctionnement de l'économie de l'hydrogène sera également important pour déterminer son utilité, et des efforts sont en cours pour projeter l'éventail complet des coûts associés aux camions alimentés par des piles à hydrogène et pour comparer ces coûts à ceux des systèmes alimentés par des batteries ou des combustibles fossiles. Les recherches menées jusqu'à présent suggèrent des résultats très différents en fonction d'hypothèses liées à des facteurs en amont tels que la production et le transport des carburants. Dans le cas du transport routier longue distance, cependant, un nouveau rapport CATF , le premier du genre, compare les performances opérationnelles des camions à hydrogène et des camions électriques à batterie et identifie plusieurs avantages des camions à pile à hydrogène et de l'infrastructure de ravitaillement qui pourraient contribuer à décarboniser rapidement et efficacement ce secteur.  

1. Les poids lourds à hydrogène s'arrêtent moins souvent et passent moins de temps à faire le plein dans l'ensemble 

Pour situer le contexte, le rapport a simulé les performances de camions électriques à batterie (BEV) et de camions à pile à combustible à hydrogène (FCEV), ainsi que leur infrastructure, en tant qu'alternatives au camionnage diesel sur un itinéraire longue distance populaire aux États-Unis. Il a également été supposé que l'énergie utilisée pour alimenter les BEV et les FCEV n'a pas ou très peu d'émissions de gaz à effet de serre associées et que tous les véhicules ont un poids typique (un camion de classe 8 de 80 000 livres) pour ce type de trajet.  

L'un des premiers avantages de cette comparaison est que le FCEV a dû faire moins d'arrêts que le BEV au cours du trajet. En raison de sa plus faible autonomie, le camion BEV a dû effectuer huit arrêts au total, au cours desquels une grande partie de sa batterie (50 à 98 %) a dû être rechargée. En comparaison, le FCEV a dû s'arrêter trois fois, généralement pour faire le plein aux trois quarts du réservoir, et le groupe motopropulseur diesel n'a eu besoin que d'un seul arrêt. 

Un deuxième avantage, plus important, est que le FCEV a dû passer moins de temps à faire le plein pendant toute la durée du trajet. Ce ravitaillement, ou temps d'attente, était considérablement plus long pour le BEV, car chaque arrêt pour recharger prend des heures. En tenant compte de l'état de charge à chaque arrêt et en l'additionnant sur l'ensemble du trajet, on constate que le BEV s'est rechargé pendant 43 heures et 48 minutes. Il s'agit d'un temps pendant lequel les marchandises ne bougent pas, ce qui peut avoir une incidence négative sur les délais de livraison et le fonctionnement général de la flotte. En revanche, le temps total de ravitaillement du FCEV est d'une heure et 24 minutes, soit environ une heure de plus que le groupe motopropulseur diesel. 

2. Les poids lourds à hydrogène pourraient avoir plus d'espace de chargement 

Un autre avantage clé du camion FCEV est qu'il peut transporter plus de marchandises. En effet, la batterie de 1 000 kWh requise par le BEV peut entraîner une perte de capacité de chargement de 4 000 à 20 000 livres. La perte de capacité de chargement a un effet démontrable sur les opérations de la flotte et, dans certains cas, peut nécessiter l'utilisation d'un camion BEV supplémentaire, par rapport à un seul FCEV, pour livrer toutes les marchandises. 

Pour être clair, le camion FCEV possède également une batterie, mais elle n'est que de 20 kWh et n'est utilisée qu'à des fins limitées (par exemple, pour gravir des collines, accélérer brusquement, tirer parti du freinage par récupération). Cette batterie de 20 kWh ajoute un certain poids, mais n'entraîne qu'une perte de quelques centaines de livres en termes de capacité de chargement par rapport à ce que peut transporter un camion diesel. Différents modèles de FCEV peuvent opter pour une batterie légèrement plus grande, pouvant aller jusqu'à 100 kWh, mais comme l'hydrogène est la principale source d'énergie, le poids de la batterie ne devrait pas devenir une préoccupation majeure pour les FCEV.    

3. L'infrastructure de ravitaillement pour les poids lourds à hydrogène pourrait être plus facile à construire 

Le rapport a également comparé les besoins de chaque type de camion en matière d'infrastructure de charge et de ravitaillement sur le même itinéraire en simulant un trafic de camions 24 heures sur 24 le long du même itinéraire, pour deux scénarios dans lesquels les BEV ou les FCEV représentent 100 % des camions sur la route. Dans l'ensemble, il a été constaté que la mise en place d'une infrastructure de recharge pour les BEV nécessitera probablement un plus grand nombre de stations, voire des stations beaucoup plus grandes, pour répondre à la demande, principalement en raison de la nécessité pour les BEV de se réalimenter plus fréquemment et de leur temps d'immobilisation ou de recharge plus long. L'infrastructure à hydrogène sera également difficile à construire, mais elle présente l'avantage comparatif d'être plus similaire en termes de taille et de nombre de stations, et d'être plus familière sur le plan opérationnel que la technologie de ravitaillement en carburant diesel, ce qui pourrait réduire les obstacles à la transition. 

Les poids lourds à hydrogène ont-ils un avenir ? 

En résumé, les FCEV se sont avérés plus performants que les BEV en termes de nombre d'arrêts nécessaires (trois contre huit), de temps total passé à faire le plein (1,4 heure contre 43,8 heures) et d'espace disponible pour le chargement (en tenant compte du poids du groupe motopropulseur). En outre, si la construction d'infrastructures de recharge et de ravitaillement pour les BEV et les FCEV pourrait s'avérer tout aussi difficile, les stations FCEV auront une empreinte plus réduite et n'auront probablement pas besoin d'être aussi nombreuses, en raison de l'autonomie des véhicules FCEV et de la rapidité des temps de ravitaillement.      

Cela signifie-t-il que l'avenir de la flotte de poids lourds à long rayon d'action est rempli de camions à hydrogène ? Pas nécessairement. Il y a encore un certain nombre de choses à faire avant de procéder à ce genre de changement. 

  1. Nous avons besoin d'un financement pour la recherche et le développement afin de garantir que les camions à hydrogène soient aussi efficaces, voire plus efficaces, que les camions diesel à fortes émissions. Nous avons également besoin de plus de recherche et de développement pour parvenir à des temps de ravitaillement égaux à ceux du diesel ainsi qu'à une réduction du poids des composants du groupe motopropulseur afin de minimiser les limitations potentielles de la capacité de chargement.  
  1. Nous devons mieux comprendre comment une transition affecterait les résultats des conducteurs de camions et des opérateurs de transport. Le présent rapport n'a pas évalué le coût total de possession de l'une ou l'autre des chaînes de traction alternatives, une analyse qui mettrait probablement en évidence d'autres obstacles majeurs, tels que la manière dont le coût de production, de transport et de distribution de l'hydrogène pourrait avoir une incidence négative sur les dépenses d'exploitation des flottes. 
  1. Nous devons poursuivre le développement de l'économie de l'hydrogène à faibles émissions et exploiter pleinement le potentiel du site carburants à zéro émission de carbone, notamment par les moyens suivants : 
  • Développer des infrastructures de connexion telles que des pipelines d'hydrogène dédiés afin d'anticiper la demande croissante du marché et d'éviter les goulets d'étranglement au niveau de l'approvisionnement ; 
  • la commercialisation à grande échelle de la production d'hydrogène en tant que carburant sans carbone aux États-Unis, grâce à des mesures telles que le programme Regional Clean Hydrogen Hubs (centres régionaux d'hydrogène propre) ; et 
  • Développer des chaînes d'approvisionnement en hydrogène qui minimisent ou éliminent les émissions liées à la production. 

Les camions électriques à batterie joueront probablement un rôle important dans la transition vers des véhicules à zéro émission, mais étant donné l'incertitude quant à la composition technologique future d'un secteur des transports décarbonisé, tirer parti des mérites de la technologie BEV et des FCEV à hydrogène est une stratégie importante pour décarboniser rapidement et efficacement le transport routier lourd sur de longues distances. 

Lire le rapport, Le camionnage longue distance à zéro émissionpour une description détaillée des méthodes de recherche et des résultats. 

Postes connexes

Restez au courant

Sign up today to receive the latest content, news, and developments from CATF experts.

"*" indique les champs obligatoires