Par Daniel Boustani
Les véhicules électriques (VE) grand public ont pénétré le marché de manière significative au cours de la dernière décennie. Selon Reuters, c'est au troisième trimestre 2023 que les ventes de VE aux États-Unis ont été les plus nombreuses, avec une part du marché de 7,9 %, en hausse de près de 50 % d'une année sur l'autre. Cependant, d'autres secteurs du transport ont été plus lents à adopter l'électrification. Cet article identifie plusieurs secteurs hors consommation susceptibles de connaître une croissance de la technologie des véhicules électriques dans un avenir proche, ainsi que les défis liés à l'infrastructure de recharge des parcs de véhicules électriques qui ont retardé l'électrification des parcs commerciaux.
Tendances actuelles et futures en matière de transport
Les autobus et les camions sont le prochain obstacle à l'électrification des transports. Heureusement, les avancées fulgurantes des technologies de VE telles que les systèmes de gestion de batterie, les relais automobiles, les connecteurs automobiles, etc. accélèrent l'adoption des VE dans ces créneaux du transport :
Autobus électriques à batterie (BEB)
Les autobus électriques à batterie (BEB), distincts de leurs homologues électriques alimentés par trolley, deviennent de plus en plus populaires dans les environnements urbains. Les BEB sont utilisés dans les réseaux de transport public à cause de leurs faibles coûts de fonctionnement, de leurs émissions réduites et de leur facilité d'entretien, en comparaison avec les autobus à moteur à combustion ou les autobus trolley.
Cependant, comme ils nécessitent une infrastructure de charge, leur adoption peut être plus lente dans les régions où il y a moins d'incitations politiques en matière d'infrastructures. Certaines villes des quatre coins du monde, comme Shenzhen, ont déjà remplacé la totalité de leur flotte municipale d'autobus grâce à des incitations gouvernementales massives et au fabricant de VE chinois BYD.
Les progrès de la technologie des semi-conducteurs d'énergie, tels que les MOSFET en carbure de silicium, permettent des assemblages de batteries moins chers et plus efficaces. L'amélioration continue de la technologie des batteries se traduira par une augmentation de l'autonomie des autobus BEB et par une diminution du coût de ces véhicules, ce qui permettra leur adoption à plus grande échelle.
Autobus IMC (In-Motion Charging)
Les autobus IMC (In-Motion Charging) constituent une solution hybride aux BEB et autobus trolley. Cette technologie d'autobus électrique en plein essor est principalement présente en Europe centrale. Dans des villes où des lignes de trolley sont déjà installées, les autobus IMC peuvent être chargés pendant qu'ils roulent et peuvent s'écarter des lignes de trolley selon les besoins.
Les autobus IMC ont une autonomie globale plus élevée, un poids à vide plus faible et sont équipés de systèmes de gestion de batterie sophistiqués pour fonctionner de concert avec une alimentation directe. L'IMC pourrait également connaître une expansion de marché à mesure que les technologies de charge routière par induction se développeront parallèlement au renforcement de l'infrastructure des véhicules grand public. Pour en savoir plus sur les systèmes de gestion de batterie et sur la manière d'utiliser efficacement l'énergie, lisez le Guide d'Arrow sur les systèmes de gestion de batterie.
Poids lourds à faible à moyenne autonomie
Les poids lourds passent progressivement à l'énergie électrique, en particulier ceux qui circulent sur de courtes distances. Bien que le poids et les besoins en énergie de ces véhicules soient radicalement différents de ceux des véhicules grand public, leur adoption est avantageuse en raison des faibles coûts d'entretien des flottes et des performances accrues des véhicules.
Dans les applications à faible kilométrage avec arrêts et démarrages fréquents, telles que les véhicules de livraison et les camions poubelles, les véhicules électriques pourraient s'avérer beaucoup plus efficaces et rentables que leurs concurrents à moteur à combustion. En raison notamment de leurs capacités de couple élevé et instantané, les véhicules lourds électriques devraient bientôt être largement adoptés.
Par exemple, Amazon a récemment conclu un partenariat avec le fabricant de VE Rivian pour fabriquer 100 000 véhicules de livraison d'ici 2030 en vue de remplacer progressivement leur flotte existante de véhicules à combustion, tout cela dans le cadre de leurs efforts pour atteindre des émissions nettes de carbone nulles d'ici à 2040. Cette nouvelle flotte de véhicules sera dotée d'une technologie de pointe en matière de véhicules électriques, de capteurs automobiles et de systèmes intelligents de gestion des batteries qui aideront Amazon à servir ses clients plus efficacement toute en réduisant les coûts.
Défis de la recharge des flottes de VE
Les modes de transport tels que les avions, les grands navires et les camions long-courriers sont moins susceptibles d'adopter la technologie de VE à court terme pour les raisons suivantes :
Densité de puissance
Actuellement, les batteries ont un rapport puissance-poids trop élevé, ce qui rend leur adoption inefficace ou impossible sur les avions. Les avions nécessitent une puissance massive avec le poids le plus bas possible pour atteindre une efficacité maximale. Même dans l'aviation à combustion, plus l'avion est lourd, plus cela coûte cher de le faire voler.
Le poids du carburant est pris en compte de manière drastique pour chaque vol, les compagnies aériennes optant pour une réserve de carburant minimale pour chaque vol afin de maximiser l'efficacité. De même, les grands navires nécessitent d'énormes quantités d'énergie pour leur transport. Même si le stockage de cette énergie peut sembler réalisable à première vue, les batteries actuelles sont encore trop lourdes pour remplacer le carburant. Un porte-conteneur standard, par exemple, peut transporter environ 11 millions de litres de carburant diesel. 11 litres de carburant diesel contiennent 138 700 BTU ou 40,6 kWh, ce qui équivaut au stockage d'énergie de trois (3) Tesla Powerwall 3. Trois Tesla Powerwall 3 représentent 388 litres et pèsent 390 kg, tandis que 11 litres de diesel représentent 3,8 litres et pèsent 3 kg.
Ainsi, pour qu'un porte-conteneurs soit entièrement électrique avec les mêmes capacités de production d'énergie, il doit disposer d'un espace de stockage 102 fois supérieur et d'un poids de stockage de carburant 121 fois supérieur à celui qu'il a actuellement. À titre de comparaison, 9 millions de Tesla Powerwall 3 (équivalent à 33 millions de litres de diesel) représentent le même volume que 30 211 conteneurs d'expédition. Le plus gros porte-conteneurs du monde peut transporter 24 000 conteneurs et stocker plus de 55 millions de litres de carburant pour ses opérations.
Défis liés à l'infrastructure de charge des flottes de VE
Les véhicules électriques nécessitent une infrastructure de support telle que des stations ou des bornes de charge. Le développement de cette infrastructure de charge peut être coûteuse en milieu urbain, prohibitive en milieu rural, voire technologiquement irréalisable en milieu maritime.
Entre les avions, les navires et les camions long-courriers, ce sont les camions long-courriers qui ont le plus de chances de disposer d'une infrastructure de support à court terme, car une grande majorité d'environnements urbains ont déjà commencé l'électrification de l'infrastructure pour soutenir les véhicules grand public. Le plus grand défi pour les camions longue distance est l'électrification des zones rurales, qui ne peut restreindre que certains itinéraires commerciaux couvrant des distances hors de portée des VE longue distance.
Les zones rurales ne disposent parfois que d'une infrastructure électrique limitée, voire inexistante, et encore moins d'une infrastructure suffisamment robuste pour recharger en continu des flottes de véhicules longue distance. Pour que les camions longue distance soient adoptés, il faudra probablement développer la production et le transport d'énergie dans des centres de charge stratégiques, à l'instar des aires de repos rurales et des stations-service qui existent pour les véhicules à combustion.
Considérations relatives au coût des VE commerciaux
Alors que certaines industries pourraient bientôt être techniquement capables de réaliser l'électrification, le coût pourrait être prohibitif. Le passage d'une flotte de véhicules à combustion interne à des véhicules électriques peut s'avérer prohibitif en termes de coûts pour toute entreprise.
Pour les industries dont les marges bénéficiaires sont limitées, le coût initial du véhicule et de l'infrastructure entravera probablement l'adoption généralisée, même si le coût opérationnel est moindre à long terme. Les incitations réglementaires et politiques peuvent compenser les coûts d'investissement pour accélérer l'adoption à grande échelle, de la même manière que les crédits d'impôt gouvernementaux accélèrent l'adoption des véhicules grand public dans les pays qui le souhaitent.
Hausse importante des véhicules électriques utilitaires
Bien que certains secteurs puissent être plus lents à adopter l'électrification, notamment les grands navires, l'aviation et les camions longue distance, les améliorations récentes de la technologie des VE permettent une révolution dans le transport commercial. Les autobus BEB et IMC gagnent du terrain à l'échelle internationale en raison de leurs coûts d'exploitation inférieurs, de leurs émissions réduites et de leurs performances supérieures. Les poids lourds devraient connaître une renaissance de l'électrification, comme le montre l'exemple d'Amazon qui prévoit de remplacer 100 000 véhicules de livraison à combustion par des VE au cours de la prochaine décennie.
Les défis tels que la densité de l'énergie, les contraintes d'infrastructure et les coûts initiaux élevés ralentiront l'électrification de certains secteurs. Néanmoins, l'adoption des VE se poursuivra dans presque toutes les industries et tous les secteurs au cours des prochaines années, car les systèmes de surveillance des batteries, la gestion de la puissance et la technologie des VE continuent de progresser.
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