L'avenir est aux engins de chantiers hybrides

Hydrogène ou électrique? Les carburants dans la balance

Quand on connaît les mesures anti-pollution imposées aux entrepreneurs à Amsterdam, on est en droit de se demander comment faire chez nous. En effet, les entreprises hollandaises sont déjà tenues de travailler sur chantier avec des véhicules à zéro émission. Et plus le chantier est grand, plus les exigences sont strictes. Rien de trop préoccupant quand il s'agit de petites machines. Celles-ci peuvent passer à l'électrique relativement facilement, avec des temps de charge acceptables et un coût supplémentaire relativement abordable.

Mais qu'en est-il des engins lourds, des grosses excavatrices par exemple? Quelles sont les options qui s'offrent aujourd'hui à ceux qui veulent passer au tout électrique?

Le dernier kilomètre?

Pour les travaux de terrassement ou d'excavation nécessitant des puissances impressionnantes, on sort les pelles lourdes. À partir de 25 tonnes, elles entrent dans cette catégorie, mais elles peuvent facilement dépasser les 40 tonnes. Le carburant le plus populaire pour ces machines reste le diesel, qu'il s'agisse ou non d'une version bio plus durable. C'est d'ailleurs sur ce point que l'on a beaucoup progressé ces dernières années en matière d'environnement. Si l'on compare avec 1996, on constate que les émissions ne représentent que 1/1 600e de ce qu'elles étaient à l'époque. Cela s'explique par l'apparition des normes d'émission européennes, qui imposent des plafonds d'émission de plus en plus stricts. Alors, est-ce enfin la solution miracle? Pas du tout, des études montrent que la construction est responsable de 14,5% des particules diesel présentes dans l'air. Il s'agit de dioxyde de carbone, de monoxyde de carbone, de soufre, de composés azotés et d'hydrocarbures. Et nous préférerions faire sans.

Vers le zéro émission

Les pouvoirs publics imposent de travailler avec des équipements à zéro émission. Cette pratique est de plus en plus répandue aux Pays-Bas, en particulier sur les grands chantiers de construction. Des initiatives ont déjà été prises en Belgique. En 2018, le Waregem Business Park (plus de 11 000 m²) a eu l'honneur d'être le premier site d'entreprise construit selon un processus neutre en CO₂. À l'époque, il s'agissait de compenser une partie des émissions par des projets climatiques certifiés. Aujourd'hui, l'entreprise cherche à éviter au maximum les émissions. Au début de l'année, APK Group, Fluvius, Volvo Trucks BeLux, Holcim Belgium et Denys Group ont ainsi présenté un projet pilote visant à atteindre cet objectif avec, entre autres, une bétonnière et des camions de construction entièrement électriques.

Des chantiers à l'électricité?

L'avenir de la construction écologique passe-t-il par un chantier 100% électrique? Probablement pas. L'électricité est souvent difficile à obtenir sur un chantier de construction parce qu'il n'y a pas encore de raccordement au réseau. Alors, où allez-vous trouver l'énergie nécessaire pour recharger les véhicules électriques du chantier?

Les batteries peuvent être une option si un petit réseau électrique est disponible. Pour une petite pelleteuse, s'accrocher au câble pendant une heure peut suffire. Pour les pelles lourdes et la puissance qu'elles peuvent développer, des batteries plus grandes sont nécessaires à l'intérieur. Malheureusement, celles-ci garantissent généralement des temps de charge plus longs. Et nous savons tous qu'il faut perdre le moins de temps possible sur un chantier. Il n'en reste pas moins qu'il y a beaucoup à dire sur le système de propulsion électrique. L'efficacité de la batterie d'une machine électrique est de 90%. Un score très élevé. 

C'est pourquoi la majeure partie de l'industrie des pelles lourdes se tourne d'abord vers l'électrique. En effet, elles fonctionnent sans émissions et avec beaucoup moins de bruit. Dans les zones urbaines, où il est généralement plus facile d'obtenir de l'électricité, nous verrons probablement aussi des pelles lourdes dans cette version au travail.

Et l'hydrogène?

Les piles à combustible

L'hydrogène est une deuxième technologie fréquemment mentionnée pour viser l'objectif zéro émission. Cette technologie est déjà utilisée depuis 2021, mais en utilisant des piles à combustible. Celles-ci transforment l'hydrogène et l'oxygène de l'air ambiant en énergie électrique. L'hydrogène n'est neutre en CO₂ que s'il est vert (produit par une électrolyse alimentée par une énergie renouvelable) ou bleu (produit par une électrolyse à base de combustibles fossiles combinée à la capture et au stockage du CO₂). L'inconvénient des piles à combustible est qu'elles sont sensibles à la poussière et à la saleté, deux choses que l'on ne peut pas exclure sur le site. L'efficacité est aujourd'hui de 60% au maximum.

Moteur à combustion d'hydrogène

C'est pourquoi des travaux sont également en cours sur un moteur à combustion d'hydrogène pour les excavatrices lourdes. Celui-ci devrait être disponible à partir de l'année prochaine. Le plus grand avantage? Essentiellement, il n'y a pas de différence majeure avec un moteur à combustion interne classique: il s'agit donc d'une chaîne de valeur existante et l'injection ne doit pas se faire sous haute pression. Les moteurs peuvent être adaptés pour fonctionner partiellement au diesel ou entièrement à l'hydrogène, en fonction de la disponibilité de l'hydrogène. Car c'est peut-être encore le plus grand talon d'Achille de la technologie de l'hydrogène pour les excavatrices lourdes: d'où viendra tout cet hydrogène? La production doit encore être augmentée pour garantir une disponibilité suffisante. Toutefois, une solution a déjà été élaborée pour les acheminer sur le terrain: une station de remplissage d'eau mobile.

Calcul des coûts

Travailler de manière durable, c'est bien, mais combien cela coûtera-t-il? Pour l'hydrogène, le surcoût par rapport aux moteurs à combustion interne conventionnels serait contenu, car les fabricants essaient de tout intégrer au mieux dans les machines existantes. Les coûts de maintenance sont donc similaires. Seul le réservoir lui-même nécessite un personnel spécialisé en raison de la haute pression qui y règne. Toutefois, il faudra encore ajouter du carburant hydrogène: actuellement, l'hydrogène coûte entre 19 et 24 euros par kg. Ce n'est pas comparable au prix du diesel. Pour clarifier: 1 kg d'hydrogène permet de parcourir environ 100 km, ce qui équivaut à peu près à 5 litres de diesel.

L'hydrogène coûte donc plus cher pour l'instant, mais à mesure que la production augmentera, l'écart de prix se réduira de plus en plus. Ceux qui veulent passer à l'électrique ne verront pas l'écart de prix se creuser trop dans le segment des pelles plus légères. Mais plus la batterie est lourde, plus l'écart se creuse. Le gain se situe principalement au niveau du coût total de possession, en raison du coût inférieur de l'électricité et des coûts d'entretien réduits.

Conclusion

Un chantier plus durable dans les années à venir passera probablement par la case hybride. Dans la mesure du possible, nous utiliserons du matériel roulant sans impact sur l'environnement. Pensez à l'électricité et à l'hydrogène. Mais pour l'instant, le rêve d'une absence totale d'émissions est encore très utopique. Les deux technologies doivent encore faire face à des problèmes de maturité pour être correctement opérationnelles à tout moment et en tout lieu. Alors que nous les verrons émerger, il y aura encore des excavatrices lourdes fonctionnant avec des générateurs au biodiesel. Mais là encore, ces générateurs peuvent être associés à des systèmes intelligents de stockage de l'énergie basés sur la technologie des batteries lithium-ion pour gérer les pics de demande et réduire considérablement les émissions (jusqu'à 80%). Ajoutons à cela des panneaux solaires mobiles pour recharger les véhicules et les outils électriques et nous serons sur la bonne voie.