Comment décarboner les transports lourds de marchandises ?

15/07/2018
Publication REE REE 2018-3
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2018-3:23119

Résumé

Comment décarboner les transports lourds de marchandises ?

Auteurs

L’IA et l’industrie
L’intelligence artificielle : prothèse ou orthèse ?
Refroidissement des logements : ne refaisons pas l’erreur des chauffages d’appoint
26e Congrès de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) à Versailles
Gérard Mourou, prix Nobel de physique 2018
Transition énergétique : il est temps de redonner la priorité à l’électricité
Comment décarboner les transports lourds de marchandises ?
La RATP se met au vert
Autoconsommation : le débat ne fait que commencer
Un mix gazier 100 % renouvelable en 2050 : peut-on y croire ?
La fiscalité du carbone se renforce
Stratégie nationale bas carbone : les premiers indicateurs de résultats interpellent
Eoliennes flottantes : deux inaugurations importantes mais beaucoup d’incertitudes demeurent
Vers un cluster de l’hydrogène dans la région de Liverpool-Manchester
Les batteries Li-ion pour l’automobile : un marché en pleine évolution
Mobileye et le Road Experience Management (REMTM)
La cyber-sécurité dans les systèmes d'automatisme et de contrôle de procédé
Les applications industrielles et scientifiques des logiciels libres : aperçu général
Les applications industrielles des logiciels. libres
Les applications industrielles des logiciels libres (2ème partie)
L'identification par radiofréquence (RFID) Techniques et perspectives
La cyber-sécurité des automatismes et des systèmes de contrôle de procédé. Le standard ISA-99
Êtes-vous un « maker » ?
Entretien avec Bernard Salha
- TensorFlow, un simple outil de plus ou une révolution pour l’intelligence artificielle ?
Donald Trump annonce que les Etats-Unis se retirent de le l’accord de Paris
L’énergie et les données
Consommer de l’électricité serait-il devenu un péché ?
Un nouveau regard sur la conjecture de Riemann – Philippe Riot, Alain Le Méhauté
Faut-il donner aux autorités chargées du respect de la loi l’accès aux données chiffrées ?
Cybersécurité de l’Internet des objets : même les ampoules connectées pourraient être attaquées
L’Internet des objets - Deux technologies clés : les réseaux de communication et les protocoles (Partie 2)
ISA L’évolution des normes et des modèles
FIEEC - SEE - Présentation SEE et REE - mars 2014
Les radiocommunications à ondes millimétriques arrivent à maturité
L’Internet des objets - Deux technologies clés : les réseaux de communication et les protocoles (Partie 1)
Internet des objets : l’ARCEP et l’ANFR mettent à la consultation l’utilisation de nouvelles bandes de fréquence autour de 900 MHz
L’énergie positive
Controverses sur le chiffrement : Shannon aurait eu son mot à dire
La cyberattaque contre les réseaux électriques ukrainiens du 23 décembre 2015
Le démantèlement des installations nucléaires
L’Accord de Paris
Les data centers
L’hydrogène
Le piégeage et la récolte de l’énergie. L’energy harvesting
Régalez-vous, c’est autant que les Prussiens n’auront pas...
Le kWh mal traité Deuxième partie : le contenu en CO2 du kWh
Le kWh mal traité
Enova2014 - Le technorama de la REE
Les grands projets solaires du pourtour méditerranéen
Après Fukushima, le nucléaire en question ?
On sait désormais stocker les photons pendant une minute
Identification d’objet par imagerie fantôme utilisant le moment orbital angulaire
La découverte du boson de Higgs, si elle est avérée, confirmera le modèle standard
Multiplexage par moment angulaire orbital : mythe ou réalité ?
Supercalculateur quantique: le choix de la supraconductivité
Photovoltaïque : la course au rendement se poursuit
Production d’hydrogène par photolyse de l’eau assistée par résonance plasmon
Vers une meilleure compréhension du bruit de scintillation
Les nombres premiers en première ligne
La nouvelle révolution des moteurs électriques
Les cyber-attaques, un risque pour nos grandes infrastructures ?
Le stockage de l’électricité
Le véhicule électrique (2) : comment donner corps à la transition énergétique ?
L'automatisation des transports publics
Les technologies nouvelles de l’éclairage : leur impact sur l'environnement et la santé
Les énergies marines renouvelables
Le véhicule électrique : une grande cause nationale
Médaille Ampère 2012
Berges2009_Hauet.pdf
Prix Bergès 2009

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24 ZREE N°3/2018 tite couronne, dont certains ont plus de 100 ans. Au total, 17 centres bus vont être réaménagés et modernisés afin d’être équipés à 100 % de bus électriques. Les autres centres bus seront transformés pour accueillir des bus GNV. C’est un chan- tier industriel colossal pour l’entreprise puisque les travaux vont concerner jusqu’à six centres simultanément. L’adaptation d’un centre bus recouvre cinq points : s LE RACCORDEMENT DES CENTRES AUX RÏSEAUX DE DISTRIBUTION d’électricité et de biogaz ; s LINSTALLATIONDUNTRANSFORMATEURÏLECTRIQUEOUDUNESTATION de compression ; s LADISTRIBUTIONDELÏNERGIEJUSQUAUBUS s LAMISEÌNIVEAUDESCENTRESBUSCONFORMÏMENTÌLARÏGLE- mentation des installations classées ; s LADAPTATIONDESATELIERSDEMAINTENANCE Enfin, les personnels affectés à la maintenance des bus sont formés aux nouveaux matériels électriques et GNV. La contrainte de l’autonomie des bus électriques et leur temps de charge doivent être inclus dans l’utilisation du parc autobus. À titre d’exemple, une sensibilisation particulière à l’éco-conduite des machinistes accompagne le déploiement de la transition énergétique. Q NDLR : Cette Actualité est extraite d’un article, signé Alain Batier, directeur du département Matériel roulant bus, groupe RATP, publié dans l’EdEnMag, revue de l’association Equilibre des Energies. 1UELQUESCHIFFRESSURLEMODE"USÌLA2!40ENÇLE
DE
&RANCE la RATP exploite 350 lignes de bus en Île-de-France ; le parc bus RATP compte 4 700 véhicules, dont 79 % de bus diesel (contre 97 % en 2014) ; 81 % des bus sont conformes à la norme Euro 5 ou supérieure ; la RATP, avec l’aide d’IDFM, a déjà mis en service 800 bus hybrides et 140 bus bioGNV ; 74 bus électriques sont en circulation sur le réseau dont 43 bus standards de 12 mètres ; 17 000 agents (machinistes, mainteneurs, ingénieurs) travaillent pour le mode Bus ; 1 milliard de passagers transportés par bus en 2015 (+15 % en 10 ans). Comment décarboner les transports lourds de marchandises ? Les transports terrestres de marchandises sont en croissance et se font pour l’essentiel par voie routière. Indépendamment des problèmes de bruit, de pollution et d’encombrement qu’ils soulèvent, leur décarbonation est au moins aussi difficile que celle des véhicules légers. Plusieurs solutions sont aujourd’hui envisagées… Les transports terrestres de marchandises ont augmenté en France de 1,2 % en 2016 et se font à 88 % par voie ter- restre (figure 1). Malgré les efforts accomplis depuis 1990 pour les conte- nir, les émissions des poids lourds représentent encore 27 Mt de CO2 par an et la tendance des années 2016 et 2017 est à la reprise (tableau 1). 1991 2006 2011 2015 Voitures particulières 65,4 70,5 67,5 68,2 Diesel 17,2 44,2 49,6 52,1 Essence 48 ,0 25,9 17,5 15,9 Véhicules utilitaires 19,3 23,0 24,0 24,6 Véhicules lourds 27,6 33,3 29,1 26,7 Deux roues 0,6 1,4 1,5 1,5 Total 112,8 128,1 122,1 121,1 Il n’existe pas de solution miracle pour réduire ces émis- sions et l’objectif de neutralité carbone retenu dans le Plan climat du Gouvernement nécessite que soit développé un ensemble de mesures qui apporteront chacune une contri- bution à la réalisation de l’objectif visé. Figure 1 : Répartition modale du transport de marchandises en France en 2016, pour un total de 327,1 milliards de tonnes-kilomètres. Source : Chiffre-clés du transport 2018. Tableau 1 : Emissions de CO2 du transport routier selon les types de véhicules – En Mt de CO2 – Source : Chiffres-clés du transport 2018. ACTUALITÉS REE N°3/2018 Z 25 Biocarburants La première solution est l’utilisation de biocarburants. Deux filières sont utilisées : s LAlLIÒREbioéthanol qui repose sur la fermentation de pro- duits végétaux de première génération (canne à sucre, bet- terave sucrière, maïs, blé…) ou de deuxième génération (déchets agricoles ou de plantes). Il est possible d’utiliser du bioéthanol dans des proportions allant jusqu’à 95 % et l’utilisation de l’ED95 est autorisée en France depuis le 16 janvier 2016. Toutefois l’utilisation du bioéthanol à forte concentration pose des problèmes de corrosion qui néces- sitent une adaptation des moteurs. s ,AlLIÒREbiodiesel (souvent appelée en France diester©) qui consiste à introduire dans le diesel une quantité variable d’es- ters fabriqués à partir d’huiles végétales issues du palmier à huile, du colza, du tournesol, du jatropha, etc. Mais au-delà de 30 %, une adaptation des moteurs est également nécessaire. Outre les problèmes techniques au niveau des moteurs, la filière des biocarburants se heurte à des problèmes de compétitivité économique, de compétition avec les filières agricoles alimentaires et d’atteinte à la biodiversité. Le bilan en CO2 de chaque filière donne également lieu à débat. La question des biocarburants fait l’objet de discussions intenses au sein des instances européennes. Dans l’état actuel, la directive 2009/28/CE relative à la promotion des énergies renouvelables fixe à 10 % la part de marché des biocarburants à échéance 2020. Cependant, cette directive est en révision et il semble, en juin 2018, que l’on s’oriente vers un objectif d’énergies renouvelables dans les transports de 14 % en 2030, les agrocarburants de première généra- tion étant gelés au niveau de leur production de 2020 et ne devant en aucun cas dépasser 7 %, ceux à base d’huile de palme devant disparaître d’ici 2030. GNV Le GNV (Gaz naturel véhicule) est une filière éprouvée constituant à utiliser la gaz naturel comme carburant automo- bile. Le gaz est généralement stocké sous pression (200 bars) à l’intérieur des véhicules. Cette filière est ancienne et fut utili- sée dès la seconde guerre mondiale. La France compte actuel- lement 300 stations de GNV. En raison de ses conditions de distribution, le GNV intéresse au premier chef les utilisateurs de flottes captives, rattachées à un site équipé d’un compres- seur. Il s’agit prioritairement des autobus et des gros utilitaires. Son utilisation est également possible dans des locomotives. Les moteurs peuvent être à bicarburation de façon à compen- ser la faible densité de points de remplissage. Son principal avantage est celui de la propreté, avec des émissions de polluants réduites et des émissions de CO2 très inférieures à celles du diesel. Le développement du GNV est encouragé dans le cadre de la lutte contre le dérèglement climatique et, à la différence des véhicules légers, les véhi- cules de plus de 3,5 t utilisant le gaz naturel sont classés, se- lon le décret 2017-22 du 11 janvier 2017, comme véhicules à faibles émissions. Cependant la solution reste insuffisante pour parvenir à la neutralité carbone ni même au respect du facteur 4. BioGNV Les véhicules à BioGNV utilisent le biométhane produit par fermentation méthanique de déchets organiques. Le Bio- GNV est distribué par les mêmes filières que le GNV dont il constitue une version renouvelable. La filière fait l’objet d’une promotion intense actuellement, cependant elle n’en est qu’a ses débuts et le potentiel de ressources semble limi- té. Les instances européennes se proposent de fixer la part minimale du biométhane (et des biocarburants avancés) à 3,5 % en 2030 (tous véhicules confondus). Cependant la programmation pluriannuelle de l’énergie (décret du 27 oc- tobre 2016) prévoit que le bioGNV pourrait représenter en 2023, 20 % des quantités livrées en GNV. L’hydrogène L’hydrogène est un vecteur énergétique décarboné qui a la particularité de pouvoir être rattaché aussi bien à la fi- lière gaz qu’à la filière électrique, filières qui sont souvent opposées. En effet, il est possible d’injecter une certaine pro- portion d’H2 dans le gaz naturel sans soulever de problème particulier au niveau de son utilisation. Il s’agit alors, pour la carburation, d’une variante de la filière GNV. Il est également possible de l’utiliser dans des piles à com- bustible dont l’électricité produite vient alimenter une chaine de traction électrique. Dans les deux cas, la solution n’a d’intérêt que si l’hydro- gène est produit par voie décarbonée, c’est-à-dire par élec- trolyse de l’eau à partir d’électricité elle-même décarbonée, donc d’origine nucléaire ou renouvelable. Par ailleurs, la fi- lière se heurte encore à des problèmes techniques et de compétitivité au niveau de la production, de la distribution et du stockage qui doit se faire sous très haute pression, à 700 bars. Ces problèmes trouveront probablement leur solu- tion mais conduisent, dans les prochaines années, à orienter préférentiellement l’usage de l’hydrogène dans les transports vers les secteurs professionnels et notamment en direction des poids lourds et autres véhicules utilitaires, sans oublier les chariots de manutention, les locomotives, les autobus, les bateaux, etc. Le lecteur pourra se reporter au numéro 2018-1 de la REE pour une présentation du “Project Portal Duty Concept de Toyota” dans lequel un camion prototype de 80 000 livres ACTUALITÉS 26 ZREE N°3/2018 de charge utile se trouve, en Californie, alimenté en hydro- gène par une station Tri-Gen. L’électricité Plusieurs approches visant à promouvoir l’usage de l’élec- tricité dans les poids lourds voient aujourd’hui le jour. La première est bien sûr celle des camions tout-élec- triques de Tesla, dénommée Tesla Semi, consistant à em- barquer dans un véhicule semi-remorque une quantité de batteries Li-ion suffisante pour assurer une autonomie de 400 miles avec une possibilité de recharge super-rapide en 30 minutes, selon Elon Musk. L’idée a été reprise par Daimler qui a révélé en juin 2018 son poids lourd tout électrique, l’eCascadia (photo 1), doté d’une batterie de 550 kWh et permettant une autonomie allant jusqu’à 400 km. Daimler indique qu’une recharge en 90 minutes permet de récupérer 80 % de la charge. Simultanément, Daimler a révélé un véhicule plus léger, l’eM2 106, destiné à la distribution locale, doté d’une bat- terie de 325 kWh assurant une autonomie de 370 km. Cependant le poids des batteries et leur coût, ainsi que les contraintes de recharge, amènent à envisager d’autres solutions électriques et en particulier des solutions hybrides. Deux projets pilotes retiennent à ce titre l’attention. Le premier consiste à installer sur le toit des camions un pantographe permettant de recharger les batteries en cours de circulation, grâce à une alimentation électrique continue mise en place le long de certains tronçons d’autoroute. Le sys- tème de distribution d’électricité serait installé le long de la voie la plus à droite dans le sens de circulation, tout en la lais- sant praticable pour la circulation des autres véhicules. Les ca- mions hybrides pourraient rouler avec leur moteur électrique sur l’autoroute, mais aussi avec leur moteur thermique pour effectuer les manœuvres (dépassements, entrées et sorties d’autoroute) ainsi que pour circuler en dehors de l’autoroute. Une telle solution est en cours d’étude par plusieurs en- treprises (Siemens et Alstom par exemple) et elle fait l’objet de démonstrateurs dans plusieurs pays : Suède, Allemagne, États-Unis (photo 2). Photo 1 : Le poids lourd eCascadia de Daimler avec, à droite, le véhicule plus léger, eM2 106. Photo 2 : Expérimentation en Suède d’un camion alimenté par caténaire– Photo Scania CV AB. ACTUALITÉS REE N°3/2018 Z 27 Ce système a fait l’objet d’une évaluation économique et environnementale par le bureau d’étude Carbone 4 qui a conclu à son intérêt, sous réserve d’un prix du CO2 de 70 à 100 F/t (la contribution climat-énergie est calculée en 2018 en France sur la base d’un prix de référence du carbone de 44,6 F/t qu’il est prévu de porter à 86,2 F en 2022). Le second projet vient également de Suède. Il s’agit de l’ex- périmentation, sur un tronçon de 2 km au nord de Stockholm près de l’aéroport d’Arlanda, d’une route électrifiée1 . Dans ce système, susceptible d’intéresser les poids lourds aussi bien que les véhicules légers, le courant est prélevé à partir de conducteurs enfouis dans le sol, cinq ou six centimètres en-dessous de rails servant de guidage à un bras fixé sous les véhicules (photos 3 et 4). Le système rappelle celui utilisé pour alimenter les tramways sans caténaire dans les zones ur- baines sensibles. La route est divisée en segments de 50 m, une seule section étant sous tension lorsqu’un véhicule est positionné dessus. Les informations relatives au passage sont enregistrées de façon à permettre la facturation. Un camion de la socité PostNord a été le premier à utiliser la route. Le coût de l’équipement d’une telle route est estimé à 1 million d’euro par km (photo 5). On comprend que ces systèmes nécessitent encore des travaux importants de test et de validation. Cependant, les idées qui seront retenues viendront rejoindre les travaux en cours sur les véhicules autonomes et connectés et consti- tueront des briques d’un futur système de transport décar- boné. Q Jean-Pierre Hauet Photo 3 : Rail de guidage du système eRoad – Photo : eRoadArlanda. Photo 4 : Bras de prélèvement de l’électricité – Photo : Mikeshouts. Photo 5 : Poids lourd circulant sur l’eRoad d’Arlanda - Photo : eroadarlanda. 1 Voir https://eroadarlanda.com ACTUALITÉS