L'avenir des camions à hydrogène
Les camions à hydrogène sont considérés comme une alternative prometteuse pour le transport routier de marchandises sans émissions. Cependant, avant qu'ils puissent être déployés en grand nombre, plusieurs questions technologiques et économiques doivent encore être résolues.
Les camions fonctionnant à l'hydrogène (H₂) permettent de propulser des véhicules utilitaires lourds presque sans émissions, c'est-à-dire sans émission directe de gaz à effet de serre (principalement CO₂) ni de polluants atmosphériques (oxydes d'azote, suie, etc.). Les camions à hydrogène sont donc considérés comme des véhicules à zéro émission, tels que définis par la législation de l'UE, ce qui leur confère certains avantages, notamment en cas d'interdictions d'accès aux centres-villes ou pour les péages routiers.
Contrairement aux véhicules électriques à batterie (connus sous l'acronyme international BEV - Battery Electric Vehicle), les camions à hydrogène sont encore à un stade différent de développement technologique. Alors que les camions BEV seront progressivement disponibles de série pour les trajets de courte distance et, à partir de 2025, également pour les transports longues distances avec une autonomie allant jusqu'à 500 kilomètres. Les véhicules à hydrogène ne sont, quant à eux, disponibles que sous forme de prototypes ou, au mieux, en très petites séries. À ce jour, on ne sait toujours pas quel type de propulsion à hydrogène et quel procédé de ravitaillement finiront par s'imposer.
On distingue essentiellement deux types de camions à hydrogène : ceux dotés d'un moteur à combustion interne (H₂-ICE - Hydrogen Internal Combustion Engine) et ceux équipés d'une pile à combustible (FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle). Les camions H₂-ICE utilisent des technologies de moteurs à essence ou diesel déjà existantes, où l'hydrogène est injecté et enflammé dans un moteur à explosion. L'énergie ainsi produite est ensuite transformée en mouvement et en chaleur. Cette technologie présente l'avantage de s'appuyer sur des techniques de combustion bien établies. Toutefois, cela peut également devenir un inconvénient à long terme, car les constructeurs (OEM) se dirigeront probablement vers une plateforme unique avec la transition vers les véhicules électriques. De plus, les moteurs H₂-ICE émettent encore de petites quantités de CO₂ et de polluants atmosphériques. Malgré cela, des constructeurs majeurs comme MAN, Volvo et Daf ont annoncé leur intention de poursuivre le développement des moteurs à hydrogène.
Focus sur la pile à combustible
La plupart des grands constructeurs de véhicules de transport misent sur l'utilisation de la pile à combustible pour l'hydrogène. Dans ce système, une réaction catalytique retire un électron aux atomes d'hydrogène, ce qui produit de l'électricité. Cette électricité est soit consommée directement par un moteur électrique, soit stockée dans une batterie tampon. En réaction avec l'oxygène de l'air aspiré, la pile à combustible produit de la vapeur d'eau (H₂O) et de la chaleur comme sous-produits. Les camions FCEV reposent sur des plateformes électriques, et cette technologie offre un rendement énergétique supérieur à celui des moteurs H₂-ICE comparables. Daimler Trucks, Volvo et Iveco travaillent notamment sur de tels concepts de camions pour les tracteurs routiers, et ont déjà mis en circulation des prototypes de camions FCEV. Cependant, les véhicules de série avec un réseau de service associé ne sont attendus que vers la fin de la décennie. Le constructeur sud-coréen Hyundai produit actuellement une petite série de camions FCEV avec le modèle Xcient Fuel Cell. DACHSER utilise également depuis plus d'un an un camion H₂ avec remorque de Hyundai dans une exploitation à deux équipes. Basé à Magdebourg, ce véhicule, avec son autonomie de plus de 400 kilomètres, effectue régulièrement la navette entre la capitale du Land de Saxe-Anhalt et Berlin, et ceci sans aucun problème.
DACHSER utilise également depuis plus d'un an un camion H₂ avec remorque de Hyundai dans une exploitation à deux équipes.
La technologie des piles à combustible pour camions est déjà bien développée. Ce qui manque encore, c'est une norme pour le stockage de l'hydrogène dans le véhicule. Trois systèmes se disputent actuellement la suprématie :
Le stockage de l'hydrogène dans des bouteilles de gaz, sous une pression de 350 bar, est la norme pour les bus urbains et aussi, par exemple, pour les camions Hyundai. Cette technologie est éprouvée, et le nombre de stations-service utilisant cette technologie est relativement élevé. Mais le grand inconvénient est que ces bouteilles de gaz comprimé prennent beaucoup de place, de sorte qu'il est difficile d'atteindre des autonomies supérieures à 500 kilomètres sans perdre de l'espace de chargement pour le fret. Ainsi, avec la technologie 350 bar, il n'y a pas d'avantage direct en termes d'autonomie par rapport aux BEV.
Des constructeurs comme Daimler ou Iveco misent donc sur la technologie 700 bar. L'hydrogène, également stocké sous haute pression dans des bouteilles, permet d'atteindre des autonomies d'environ 750 kilomètres sans perte d'espace de chargement. Un réseau de stations-service à 700 bar pour camions devrait voir le jour d'ici 2030 dans le cadre du réseau central des autoroutes de l'UE, selon la directive AFIR.
Daimler développe la technologie de stockage d'hydrogène la plus ambitieuse. Cette approche consiste à liquéfier l'hydrogène sous pression et à basse température (LH₂) pour le stocker sous forme liquide dans des réservoirs spéciaux. Cette technique est similaire à celle utilisée pour le gaz naturel liquéfié (GNL), dans laquelle, le gaz naturel est liquéfié sous pression et à basse température. Grâce à sa haute densité énergétique, la technologie LH₂ pourrait permettre aux camions de parcourir plus de 1 000 kilomètres. Cependant, en raison de l'important besoin en énergie pour liquéfier l'hydrogène, cette technologie reste actuellement loin d'être disponible à grande échelle.
Les coûts font la différence
En comparaison directe des coûts, la technologie H₂ est actuellement également en retard par rapport aux camions BEV. En raison de l'absence de production en série, les camions FCEV coûtent actuellement plus du double à l'achat (Capex) que des camions à batteries de taille comparable. Au niveau des coûts d'exploitation (Opex), la consommation d'énergie des véhicules ainsi que le prix de l'hydrogène vert ou de l'électricité, y compris les coûts d'infrastructure de ravitaillement ou de recharge, sont particulièrement déterminent. Les niveaux de prix varient toutefois considérablement en Europe.
Les camions à hydrogène pourraient présenter un avantage économique par rapport aux BEV si des autonomies bien supérieures à 500 kilomètres ou des temps d'exploitation jouent un rôle dans le calcul. Par exemple, si les stations de recharge rapide ne sont pas suffisamment disponibles, ce qui immobilise les camions BEV pendant des périodes de recharge longues, ou si une exploitation sur 20 heures par jour des camions à batteries n'est pas réalisable, alors le camion à hydrogène pourrait être avantageux en termes de coûts totaux en raison de ses temps de ravitaillement courts d'environ 15 minutes.
Les fournisseurs de camions H₂ doivent impérativement clarifier les normes de ravitaillement afin que l'infrastructure puisse être développée et que la production en série puisse débuter. Ce n'est qu'à cette condition que ces camions à hydrogène pourront contribuer à la protection du climat. Du point de vue de DACHSER, la logistique a besoin de toutes les technologies à zéro émission autorisées dans l'UE pour le transport routier de marchandises. Dans le débat souvent houleux "BEV contre H₂", il est important de se rappeler qu'il ne s'agit pas d'une question de "soit l'un, soit l'autre", mais que nous avons besoin d'un "à la fois de l'un et de l'autre" pour résoudre le dilemme entre l'électrique et l'hydrogène.
Autor: Andre Kranke, Head of Corporate Research & Development chez DACHSER