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La course à l'hydrogène est lancée

| Enquête |

Parmi les motorisations alternatives au diesel, la pile à combustible suscite toutes les attentions. Si l'approvisionnement et la réglementation restent des freins à lever, des solutions pour les engins de chantier sont dans les cartons.

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L'excavatrice à pile à combustible de JCB est basée sur le modèle 220X. © JCB
Après la publication par l'Union européenne, le 8 juillet dernier, d'une stratégie hydrogène ambitieuse à l'intérieur de son pacte vert, c'était au tour du gouvernement français de faire la part belle à ce carburant. Il lui consacre une stratégie nationale à hauteur de 7 milliards d'euros d'ici à 2030, dont 2 milliards dès le plan de relance. Pour qui en doutait encore, il est désormais acquis que cette énergie constituera à moyen terme un levier incontournable de la transition énergétique.
 
Cette démarche généralisée sur le Vieux-Continent n'a effectivement rien d'anodine, l'utilisation de l'hydrogène permettant de décarboner des pans entiers de l'économie, en particulier ceux pour lesquels l'électrification est impossible, ce qui est malheureusement le cas de bien des matériels de chantier… Car si l'ion fait désormais fureur sur les machines compactes, convertir à l'électricité les engins de chantier de grand gabarit constitue toujours une gageure, tant les batteries vont occuper de la place et alourdir le tout. Posant des difficultés techniques lors de la conception autant que soulevant des problèmes de coût de commercialisation. Les piles à combustible se prêtent, elles, davantage à l'installation dans ces matériels massifs, d'autant qu'il est bien plus facile d'accroître leur capacité tout en restant dans le gabarit initial de la machine.
 
Rappelons le fonctionnement de ce système de motorisation. Le principe consiste à faire réagir l'hydrogène avec l'oxygène au sein d'une pile à combustible pour créer l'énergie nécessaire au fonctionnement de moteurs électriques. A la clé, aucune émission toxique dans le processus, le seul rejet d'échappement étant de l'eau. "Nous faisons face à une forte pression du marché pour des matériels à zéro émission, en particulier de la part des grands groupes de construction", confie Philippe Girard, directeur général de JCB France. "C'est pour cette raison, en même temps que des convictions de longue date, que nous avons lancé le développement d'une excavatrice à pile à combustible, qui fait l'objet de tests en ce moment." Le prototype, actuellement le seul exemplaire au monde d'un engin de chantier tournant à l'hydrogène, s'appuie sur un modèle de pelle de 20 tonnes, dont seule la motorisation a fait l'objet de modification. Selon ses ingénieurs, l'engin donnerait entièrement satisfaction. Une nouvelle qui ouvre la voie à des développements menant à la production en série.
 
C'est ici que cela se complique. Les processus conventionnels ne peuvent en effet pas être transférés directement aux piles à combustible, bien trop complexes et sensibles. Le traitement de nombreux composants délicats se fait, par exemple, au micromètre. Et la plus petite contamination pourrait nuire au fonctionnement des piles à combustible ; voilà pourquoi une salle blanche dotée d'un système de filtration de l'air est nécessaire pour certains travaux de présérie. Autant dire que des investissements très lourds sont indispensables.
 
D'où le choix de nombreux industriels de s'associer. C'est le cas par exemple des géants Daimler Truck AG et Volvo, qui comptent développer conjointement des dispositifs d'entraînement à piles à combustible dédiés aux véhicules industriels lourds. Ou encore de Hyundai, qui fait travailler ses filiales main dans la main dans le but de commercialiser, d'ici à trois ans seulement, des chariots élévateurs et des pelles de moyen et gros tonnages tournant à l'hydrogène. Le plus grand challenge pour tous les acteurs qui se lancent dans cette voie consiste à parvenir à des cycles de fabrication très courts, essentiels pour la rentabilité. Lorsque la production sera lancée, encore faudra-t-il qu'elle coïncide avec l'aménagement d'un ensemble cohérent de distribution de ce nouveau carburant, condition sine qua non à son développement sur tout le territoire.
 
"Nous croyons aux piles à combustible. Mais pour que cette vision devienne réalité, d'autres entreprises et institutions doivent également soutenir et contribuer à ce développement, notamment pour mettre en place l'infrastructure nécessaire", exhorte Martin Lundstedt, président et CEO de Volvo Group. Toute la filière y travaille, tâchant de proposer des pompes à 300 bars mais également de 700 bars, synonymes de plus grande autonomie des véhicules. Les professionnels pointent par ailleurs l'importance de créer rapidement des normes internationales pour la certification des performances et de la sécurité des engins fonctionnant à l'hydrogène, de même que de voter dans chaque pays des lois appropriées en ce qui concerne leur commercialisation. Sans oublier de monter des formations débouchant sur des habilitations pour les techniciens de maintenance de ces machines. Au bout de ce long chemin de croix, l'hydrogène et la pile à combustible pourront jouer à plein leur rôle dans le mix énergétique qui se prépare.
 

Les initiatives se multiplient

 
Premier prototype fonctionnel chez JCB
Le britannique a annoncé cet été que ses ingénieurs testaient depuis plus d'un an un prototype de pelle hydraulique à pile à combustible. Totalement opérationnelle, cette machine est basée sur son modèle diesel de 20 tonnes sorti en 2018, la 220X. Ce développement place JCB comme le premier constructeur d'équipements de construction au monde à dévoiler un prototype fonctionnel d'un engin alimenté à l'hydrogène.
 
Hyundai vise une commercialisation en 2023
Filiale dédiée au matériel de chantier du groupe coréen, Hyundai Construction Equipment a décidé il y a peu de joindre ses forces à celles de deux autres entités du conglomérat, Hyundai Motors et Hyundai Mobis, afin de concevoir et commercialiser le tout premier engin de chantier alimenté à l'hydrogène au monde. Un protocole d'accord a été signé en février dernier, avec pour objectif le développement conjoint de chariots élévateurs et de pelles de moyenne et grande capacités. La date prévue pour la production en série et la mise sur le marché a été fixée à 2023.
 
Volvo et Daimler s'associent et voient grand
En avril dernier, Daimler Truck AG a conclu un accord préliminaire avec son concurrent Volvo Group en vue de créer une joint-venture. Celle-ci aura pour but de développer et de commercialiser des piles à combustible à destination des véhicules industriels lourds et d'autres applications, notamment dans les travaux publics. Avec pour objectif une commercialisation dès la seconde moitié de la décennie. "Nous sommes déjà en mesure de travailler sur l'une des étapes les plus importantes, à savoir le modèle technologique pour la production en série de systèmes de piles à combustible à l'échelle industrielle", affirme Andreas Gorbach, directeur de Daimler Truck Fuel Cell.
 
> Retrouvez cet article dans son intégralité au sein du numéro daté du 9 octobre 2020 du Moniteur Matériels.

Arnault Disdero