Quel avenir pour les énergies alternatives ?

Quel avenir pour les énergies alternatives ?

Par Mike Hayes 4 juillet 2023 9 min de lecture

                 Mike Hayes examine la technologie énergétique des équipements de construction qui pourraient – ​​ou non – remplacer le diesel dans les années à venir.

            

Pelle compacte entièrement électrique EZ17e de 1,7 tonne de Wacker Neuson (Photo : Wacker Neuson)

    Si, par le passé, l’idée de renouveler votre parc d’engins de chantier vous a suscité des inquiétudes, détournez le regard désormais ; les choses sont sur le point de devenir beaucoup plus compliquées.

    D'ailleurs, si l'on pensait qu'il s'agissait simplement de passer du diesel à l'électrique, eh bien, même là, ce n'est pas si simple. Pour commencer, regardons la technologie des batteries…

    L’un des inconvénients majeurs des batteries lithium-ion, qui commencent à s’imposer dans le secteur de la construction, est leur faible densité de puissance, qui freine actuellement leur capacité à alimenter des équipements lourds pendant une journée de travail complète.

    Un autre inconvénient – ​​peut-être encore plus important – est le coût. Alors qu’on s’attendait à ce que le coût des batteries – et donc celui des engins de chantier alimentés par batterie – baisse à mesure que la technologie se généralise, le prix du lithium a grimpé en flèche, ce qui explique en partie pourquoi le prix d’achat d’une machine électrique à batterie se situe actuellement entre deux et trois fois celui de son équivalent diesel.

    Même en tenant compte des réductions potentielles des coûts de carburant et de maintenance tout au long de la durée de vie de la machine, de nombreux entrepreneurs hésiteront à franchir le pas, surtout compte tenu des défis actuels en matière de densité de puissance.

Mettre sous tension des options d’alimentation alternatives

    Une pelle de 20 tonnes, par exemple, aura du mal à fournir une journée complète de service ininterrompu avec des batteries lithium-ion, bien que la machine de 22 tonnes entièrement électrique de Volvo, l'EC230, récemment dévoilée, promette un quart de travail de 8 heures, avec une charge haute puissance « pendant une pause déjeuner ». Cette machine est actuellement testée auprès de clients, mais elle constituera une avancée majeure pour les machines de cette classe de taille si elle arrive sur le marché.

La pelle électrique EC230 de Volvo promet jusqu'à 70 % de réduction des coûts de fonctionnement par rapport au diesel (Photo : Volvo CE)

    Bien qu'un certain nombre de machines électriques à batterie de plus grande taille fassent des vagues dans la construction, il n'en reste pas moins que, sans évolution significative, tant en termes de capacité de stockage d'énergie que de coût, l'électricité restera probablement le « carburant » de choix uniquement pour les machines mobiles compactes.

    Dans les équipements compacts, la technologie présente des avantages évidents, en particulier pour les projets se déroulant en milieu urbain ou dans d'autres zones sensibles ou fermées ; ceux-ci incluent zéro émission locale et une réduction significative du bruit, ainsi qu’une maintenance et un entretien simplifiés.

    A titre d'exemple, Wacker Neuson – spécialiste des engins de chantier urbain – a récemment lancé sa mini-pelle électrique EZ17e de 1,7 tonne ; le premier du genre avec un déport arrière nul.

L'entreprise affirme que la machine peut fonctionner pendant une journée de travail typique, ainsi que fonctionner en continu en position stationnaire, avec une connexion à une source d'alimentation.

    De plus, explique Wacker Neuson, la pelle peut être rechargée en cinq à six heures en utilisant une prise monophasée commune de 240 volts.

    Bien qu’elles en soient encore à leurs balbutiements dans le secteur de la construction, les machines électriques à batterie comme celle-ci sont de plus en plus considérées comme une technologie incontournable pour les entrepreneurs soumissionnant pour des projets en centre-ville.

    D’autres technologies énergétiques sont cependant disponibles et toutes grignotent le gâteau qui était autrefois l’apanage du diesel.

Quels sont les avantages du HVO ?

    L'HVO (Huile Végétale Hydrotraitée) intéresse particulièrement l'équipementier Liebherr.

    Le HVO est obtenu, par exemple, à partir de déchets d’huile de cuisson, de graisses et de résidus de graisse, de graisses usagées et d’huile végétale. La fabrication et l’utilisation du HVO sont presque neutres sur le plan climatique lorsque seules des sources d’énergie renouvelables sont utilisées dans le processus de production.

    Sous sa forme pure ou en tant qu'additif au diesel conventionnel, de nombreuses machines peuvent déjà fonctionner de manière presque neutre sur le plan climatique, car le HVO peut être directement utilisé en combinaison avec des moteurs à combustion conventionnels sans avoir à transformer la machine. Les émissions de CO2 peuvent alors être considérablement réduites – jusqu’à 90 % en fait par rapport au diesel conventionnel.

    Liebherr affirme que tous ses moteurs sont homologués pour le HVO, sans avoir besoin d'être modernisés. L’entreprise affirme veiller à ce que le HVO qu’elle utilise soit principalement issu de déchets végétaux et totalement exempt d’huile de palme.

Liebherr affirme que tous ses moteurs sont prêts à accepter le HVO, sans nécessiter de conversion (Photo : Liebherr)

    Le problème avec ce carburant est sa disponibilité ; Il est peu probable que la quantité de déchets appropriés nécessaire à la production de HVO soit disponible en quantité suffisante de manière permanente.

Néanmoins, Liebherr estime que le HVO représente actuellement une option en matière de carburant qui peut apporter une contribution importante à la défossilisation de l'industrie.

    Un autre fabricant majeur, Komatsu, s'engage également fortement dans le secteur de l'huile végétale, après avoir récemment annoncé son passage au HVO comme carburant de remplissage en usine pour les équipements produits en Europe.

    Le déménagement a commencé le mois dernier dans les usines de Hanovre, en Allemagne, et de Birtley au Royaume-Uni.

    Tout comme Liebherr, Komatsu affirme que les moteurs à combustion de ses machines – y compris ceux produits pour les secteurs de la construction et de la démolition – peuvent fonctionner avec du HVO sans aucune modification requise et décrit ce changement comme une étape majeure vers la réduction de son impact environnemental.

    Ce passage au HVO s'inscrit dans le cadre de la recherche et du développement continus de Komatsu dans une gamme de technologies et de solutions énergétiques alternatives, telles que les machines électriques et alimentées à l'hydrogène.

L'hydrogène comme carburant pour les engins de chantier

    En parlant d’hydrogène, il semble que le jury ne sache toujours pas si la technologie des piles à combustible à hydrogène ou l’hydrogène utilisé comme carburant dans un moteur à combustion interne prévaudra.

    Cependant, suite à des recherches approfondies sur les deux technologies, JCB vante les vertus de l’hydrogène comme carburant.

Remplissage d'une machine Komatsu avec du HVO dans l'usine de Hanovre en Allemagne (Photo : Komatsu)

    S'adressant à Becky Schultz de KHL au sujet du temps et des efforts que JCB a consacrés au développement de cette technologie, Tim Burnhope, directeur de l'innovation et de la croissance de l'entreprise, a déclaré : « Nous avons étudié les 76 articles – des expériences menées par des universités et des entreprises de premier plan – et ce que nous avons réalisé à la fin, c'est que la majorité de ces moteurs étaient des conversions. »

    Les chercheurs ont réalisé que la plupart des tentatives universitaires impliquaient d’essayer d’introduire de l’hydrogène dans un moteur à allumage commandé existant.

    Burnhope a déclaré : « Vous ne mettriez pas d’essence dans un moteur diesel en vous attendant à ce qu’il fonctionne. Et c’est vraiment ce que les gens ont fait avec l’hydrogène.

    'Le problème était que la combustion était probablement à haute pression et à haute température. Les carburants étaient probablement trop riches. Les résultats étaient donc assez médiocres.'

    Après avoir analysé les études, les ingénieurs de JCB ont identifié 11 défis techniques clés qui devaient être résolus. Parmi ceux-ci, la majorité, a déclaré Burnhope, sont revenus sur la façon dont vous brûlez l’hydrogène en premier lieu, y compris la nécessité de brûler à une température et une pression beaucoup plus basses et avec un mélange très pauvre d’hydrogène et d’air.

    JCB a désormais installé son moteur à combustion à hydrogène et fonctionne dans plusieurs équipements, et les moteurs de pré-production sortent d'une chaîne de production dédiée au Royaume-Uni.

Paul McCarthy, ingénieur en chef chez JCB pour les performances, les contrôles et l'intégration des moteurs à hydrogène, a déclaré à propos des développements : « Nous avons en fait construit notre 50ème moteur à hydrogène, donc ce n'est pas une expérience scientifique.

Des piles de piles à combustible

    Lors du récent événement Hannover Messe en Allemagne, Accelera, une division du constructeur de moteurs Cummins, a présenté une gamme de solutions hydrogène, y compris la dernière technologie en matière de pile à combustible.

    L'entreprise affirme que sa technologie de pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) utilise de l'hydrogène pur pour produire de l'électricité sans émissions, qui peut être utilisée dans les équipements de construction lourds.

Le moteur à pile à combustible de quatrième génération d'Accelera – le FCE150 (Photo : Accelera)

    En fait, Accelera affirme que la technologie est évolutive et légère et peut être personnalisée pour répondre aux demandes d'applications de toutes tailles.

    Sur son stand en Allemagne, l'entreprise a présenté son moteur à pile à combustible de quatrième génération, le FCE150. Le moteur modulaire fonctionne avec zéro gaz à effet de serre ou émissions courantes, et il peut être empilé pour générer une solution de 300 kW, ce qui le rend adapté aux machines tout-terrain lourdes.

    On pourrait dire que les motoristes et les équipementiers restent hésitants quant à l’avenir de la technologie de l’énergie. Eux-mêmes diraient qu’il n’existe pas de source d’énergie unique capable de remplacer le diesel dans le secteur de la construction.

    Les entrepreneurs pourraient s’inquiéter de leurs achats d’équipement pendant un certain temps encore.

Article  de DIESEL PROGRÈS