Alimenter l'avenir : Une vue d'ensemble des énergies alternatives dans les transports

Si le diesel traditionnel restera probablement le carburant standard de choix pour les transports lourds dans un avenir proche, d'autres formes d'énergie deviennent peu à peu des options plus viables. Dans son article couvrant les Défis des énergies alternatives dans les transports, Brett Wetzel, directeur des connaissances appliquées chez Breakthrough, note que l'industrie a atteint un point où beaucoup attendent et regardent les premiers adopteurs faire les premiers pas dans l'espace des énergies alternatives. Le marché a encore beaucoup à faire pour surmonter les difficultés liées au coût d'entrée, aux limitations de l'infrastructure et au manque de sensibilisation, ainsi qu'au besoin de normalisation.

A 2018 report from the International Energy Agency (IEA) found that, while adoption of renewable energy in the transportation sector is expected to grow by 19 percent between 2018 and 2023, transportation lagging behind the power and heat sectors with the lowest penetration of renewables.

Lors de la conférence 2018 du The Mercury Group de Breakthrough, nous avons noté des données montrant que le transport a dépassé la production d'électricité pour être l'industrie la plus intensive en carbone en 2016. Historiquement, la dépendance du secteur de l'électricité au charbon en a fait l'une des industries les plus nocives et les plus "sales" en termes de consommation d'énergie. Ces dernières années, cependant, le secteur de l'électricité a considérablement réduit son empreinte carbone, tandis que les transports dépendent encore largement des produits raffinés du pétrole brut, une autre niche de sources d'énergie notoirement sales. Selon Wetzel, malgré tout l'optimisme qui entoure les progrès en matière de transport durable, les acteurs de l'industrie doivent travailler ensemble pour ouvrir la voie à l'utilisation d'énergies alternatives.

"Ces défis doivent être relevés collectivement par l'industrie des transports pour favoriser l'adoption de divers types d'énergie."En examinant de plus près quatre grands types d'énergies alternatives, les chargeurs pourront identifier les stratégies les plus adaptées à la stratégie de transport de leur entreprise.

1.  ; Biodiesel, Diesel renouvelable

Le gouvernement fédéral encourage l'adoption de carburants alternatifs, en particulier dans les transports, par le biais du programme Renewable Fuel Standard (RFS). Ce programme exige le mélange de carburants alternatifs - tels que le diesel renouvelable, le biodiesel, l'éthanol et le gaz naturel renouvelable (que nous aborderons plus tard) - avec les carburants fossiles, afin de réduire progressivement les émissions de gaz à effet de serre.

Comme le gouvernement augmente les exigences minimales de mélange chaque année, la part de marché existante se diffusera parmi un mélange plus large de types de carburants. L'idée sous-jacente à ce programme est de promouvoir l'adoption progressive de nouvelles énergies plutôt que de les imposer d'un seul coup. Le RFS est également la raison pour laquelle l'éthanol est présent dans l'essence qui alimente votre voiture ou votre véhicule personnel. Découvrez en savoir plus sur le programme RFS sur le blog Breakthrough.

Parmi les exemples de mélanges de biodiesel et de biocarburants que l'on trouve couramment dans la plupart des stations-service, citons E10, B5 et B2. En outre, le B20 est un mélange de biodiesel exigé dans le Minnesota pendant les mois d'été.

Le diesel renouvelable est dérivé des mêmes types de matières premières que le biodiesel. Le processus d'hydrotraitement, couramment utilisé dans les raffineries de pétrole, crée un produit presque identique au carburant diesel conventionnel.

Opportunités et défis: L'aspect le plus contraignant du biodiesel et des biocarburants avancés similaires est qu'ils ne sont utilisés que pour les mélanges. Le biodiesel pur ne peut pas être utilisé à des températures plus froides car il peut se cristalliser et se gélifier, ce qui risque d'endommager le moteur d'un camion. Pour cette raison, la plupart des grands fabricants de moteurs annulent les garanties si un mélange supérieur à 20 % est utilisé dans un moteur diesel.

Le plus grand avantage du diesel renouvelable est qu'il peut remplacer directement le diesel traditionnel et être utilisé dans les moteurs diesel courants, mais le coût de production est élevé, ce qui empêche une utilisation plus répandue dans l'ensemble de l'industrie.

Durabilité: Le biodiesel et le diesel renouvelable sont des carburants non fossiles fabriqués à partir de déchets organiques tels que l'huile végétale et les graisses animales, ce qui en fait des types de carburants plus durables que les produits raffinés traditionnels à base de pétrole brut. Le biodiesel et les biocarburants dominent actuellement les alternatives au diesel à l'échelle nationale en raison des exigences de mélange au niveau des États et du programme de normes sur les carburants renouvelables. La majeure partie du diesel renouvelable est vendue en Californie, où la norme de carburant à faible teneur en carbone de l'État le rend compétitif par rapport aux prix du diesel traditionnel. Le diesel renouvelable pur émet 60 % d'émissions en moins sur l'ensemble de son cycle de vie que le diesel traditionnel, ce qui en fait une option intéressante du point de vue des émissions, mais le coût de production rend difficile son adoption par l'ensemble des flottes.

Le coût du diesel renouvelable, ainsi que d'autres carburants alternatifs, devient continuellement plus abordable à mesure que de nouvelles réglementations et incitations créent un paysage concurrentiel.

2.  ; Natural Gas

Le gaz naturel comprimé (GNC) était une alternative de premier plan dans les véhicules de consommation il y a des décennies, mais a continué à gagner des parts de marché dans l'espace de transport lourd ces derniers temps. Le gaz naturel liquéfié (GNL) est moins populaire que la forme condensée du gaz naturel parce qu'il doit être amené à des températures très froides pour le liquéfier, ce qui rend sa production, son stockage et son transport plus coûteux. Il émet également des niveaux plus élevés de gaz à effet de serre au cours de ce processus de refroidissement, ce qui rend ses avantages environnementaux plus discrets. Le gaz naturel renouvelable (GNR) est chimiquement identique au gaz naturel conventionnel, mais il provient de sources renouvelables telles que les déchets animaux, les gaz de décharge et les matières organiques en décomposition. Il est important de le noter en raison de son intensité en carbone. Dans certains cas, notamment celui des déchets laitiers, il élimine en fait les émissions de carbone au cours de son cycle de vie de production. Le GNC et le GNR partagent le même réseau de gazoducs et les mêmes utilisations, de sorte qu'une fois qu'ils sont raffinés sous leur forme finale, il est impossible de les distinguer, mais il est impératif de comprendre le cycle de vie de cette source d'énergie pour comprendre l'intensité carbonique globale.Pour en savoir plus sur les émissions du cycle de vie, consultez notre article sur ce que les expéditeurs doivent savoir sur les LCFS.

Les véhicules fonctionnant au gaz naturel nécessitent des moteurs et des stations de ravitaillement en carburant différents de ceux des camions diesel, ce qui signifie que l'investissement initial est important.

Voir notre article, Natural Gas | Alternative Energy 101 pour une analyse complète du GNC par rapport au GNL et un examen plus approfondi de cette source de carburant.

Opportunités et défis: L'un des avantages du GNC est qu'il connaît une volatilité des prix bien moindre que celle du diesel. Généralement, lorsqu'un expéditeur rembourse un transporteur pour le GNC, le remboursement est basé sur un prix fixé au début de chaque mois. Le gaz naturel est très abondant aux États-Unis en raison du boom du schiste, qui a entraîné une augmentation de la production nationale de pétrole et de gaz. L'offre de gaz naturel actuellement produite est si importante que certains producteurs de pétrole doivent brûler l'excédent en raison du manque de capacité des gazoducs.

L'un des plus grands défis de l'adoption du GNC est qu'il est comparé directement au diesel parce que le diesel a été la norme de l'industrie.   ; Ces derniers mois, les prix du diesel étaient bas ce qui en faisait une option plus rentable que le GNC. Avant que le marché du pétrole brut ne s'effondre à la fin de l'année 2014, lorsque le prix du pétrole était supérieur à 100 dollars le baril, le GNC permettait de réaliser des économies d'environ 1 dollar par gallon par rapport au diesel dans le cadre d'une stratégie bien gérée. Toutefois, la récente baisse du prix du diesel rend le ravitaillement des camions en diesel plus avantageux d'un point de vue économique. Comme nous l'avons souligné dans notre article La viabilité du GNC dans la chaîne d'approvisionnement, l'infrastructure pour le gaz naturel est toujours en expansion, mais cette croissance a ralenti d'une année sur l'autre depuis 2014. Quoi qu'il en soit, la stabilité continue des prix en fait une option attrayante lorsqu'elle est mise en œuvre dans les bons cas d'utilisation.

Durabilité: Le GNC brûle beaucoup plus proprement en émettant moins d'émissions de gaz à effet de serre (GES) que le diesel au point de combustion. Cependant, il s'agit toujours d'un combustible fossile, dont la majeure partie provient d'opérations de forage à grande échelle, qui ont une forte empreinte carbone. Le GNR est une option renouvelable pour la consommation de gaz naturel, mais son coût de production reste élevé. Le GNR, également connu sous le nom de biométhane, est un biocarburant avancé fabriqué à partir de matières organiques, notamment des déchets provenant des décharges et du bétail. Les programmes qui tirent parti des incitations fédérales et nationales peuvent améliorer leur viabilité financière. Les émissions sur l'ensemble du cycle de vie deviennent plus importantes pour le GNR car son processus de production réutilise les gaz de méthane qui seraient autrement rejetés dans l'atmosphère.

La Californie est à l'avant-garde de l'utilisation du GNR comme carburant de transport avec des réglementations et des incitations pour mettre en œuvre la technologie afin de rendre son coût plus compétitif par rapport au carburant diesel.

3.  ; Batterie électrique

Alors que le GNC peut être l'option d'énergie alternative la plus viable sur les longs trajets, les véhicules électriques à batterie (BEV) font également les gros titres et pourraient potentiellement être l'option la plus prometteuse si la technologie continue à progresser.

A ce jour, les BEV ne se sont pas encore imposés dans les applications lourdes, mais d'importantes précommandes dans l'industrie du transport maritime signalent le début d'un changement. Ces achats comprennent la commande par UPS de 950 camions de livraison électriques Workhouse et des réservations pour des camions électriques à batterie de classe 8, tels que les semi-remorques Tesla, de la part de grands expéditeurs, détaillants et transporteurs de biens de consommation emballés (CPG).

Les perturbateurs du marché tels que Tesla et Thor sont rencontrés par des piliers de l'industrie tels que Daimler et Cummins pour développer les BEV du marché du fret de demain. Certaines de ces entreprises ont annoncé que ces camions électriques à batterie devraient être disponibles et intégrés dans les chaînes d'approvisionnement des transports d'ici la fin 2019 ou le début 2020.

Opportunités et défis: L'avenir des BEV est prometteur, une fois que ces technologies seront adoptées dans la chaîne d'approvisionnement courante. Les principaux avantages des BEV sont l'augmentation de l'efficacité énergétique et les avantages à long terme en termes de coûts grâce à des coûts énergétiques inférieurs à ceux du diesel. La puissance et les performances seront en mesure de concurrencer directement les moteurs diesel, une caractéristique que ne possèdent pas encore les autres types d'énergie. Enfin, les émissions de gaz d'échappement tombent à zéro, ce qui les rend très attrayantes pour les zones urbaines encombrées, et les émissions sur l'ensemble du cycle de vie continueront à s'améliorer à mesure que le réseau énergétique américain continuera à s'éloigner des combustibles fossiles.

Le plus grand obstacle pour les BEV est le manque d'infrastructures. C'est pourquoi les chargeurs les plus susceptibles de tirer parti des camions électriques sont ceux qui disposent de flottes privées exploitant des voies spécifiques. Ces expéditeurs pourraient investir dans des infrastructures de recharge sur site ou le long d'itinéraires dédiés. Une autre stratégie potentielle consiste à utiliser des véhicules électriques dans les limites de la ville pour des itinéraires répétitifs tels que le transport urbain, tandis que les camions diesel continuent à transporter des marchandises sur des trajets plus longs à travers le pays.

L'infrastructure peut être rare, mais les limites de l'autonomie de charge des batteries exacerbent ce défi. Les batteries sont extrêmement lourdes. Les camions ont une capacité de transport limitée en termes de poids, il n'est donc pas intéressant de renoncer à un camion complet pour un groupe motopropulseur électrifié. En outre, la technologie des batteries prend trop de temps pour charger une batterie, et une fois qu'elle est complètement chargée, son autonomie n'est pas suffisante pour la plupart des transports longue distance - elle ne garantit qu'une autonomie d'environ 300 miles, alors que le transport traditionnel OTR avoisine les 1 000 miles ou plus. Chaque minute d'immobilisation d'un camion lui rapporte 0 dollar, de sorte que les temps d'arrêt et les arrêts fréquents sont peu attrayants dans la plupart des chaînes d'approvisionnement. À terme, nous pourrions voir des sociétés de services publics, des multinationales de l'énergie et des fabricants de véhicules électriques, tels que Tesla, construire des stations pour soutenir leur réseau spécifique de camions.

Durabilité: Les réglementations et les incitations californiennes en matière d'émissions de GES ouvrent également la voie à cette énergie alternative. Fin 2018, Anheuser-Busch, un important producteur de bière, a annoncé son intention d'ajouter quarante camions Tesla entièrement électriques à sa flotte dans le cadre de ses efforts de réduction des émissions de carbone.

L'électricité en tant qu'énergie alternative est très prometteuse pour les expéditeurs à la recherche d'options durables, car les émissions de carbone provenant du pot d'échappement sont éliminées. Cependant, mesurer les véritables avantages des camions électriques en termes de développement durable devient compliqué car il faut également prendre en compte les émissions du cycle de vie et, plus précisément, la manière dont l'énergie nécessaire à la création de l'électricité a été produite. Par exemple, l'électricité produite par les centrales au charbon émet encore des quantités importantes d'émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, par rapport à l'électricité produite par une éolienne. Cet aspect deviendra de plus en plus pertinent à mesure que la technologie proliférera dans l'industrie et que la déclaration et l'élimination des émissions de carbone seront davantage réglementées.

4.  ; Hydrogen Fuel Cell

Les véhicules électriques à pile à hydrogène (FCEV) sont similaires aux camions électriques car ils sont tous deux alimentés par une batterie, mais la source d'énergie différencie ces deux types de véhicules. Ces véhicules lourds utilisent une pile à combustible pour combiner de l'hydrogène pur et de l'oxygène qui, à son tour, produit de l'électricité pour alimenter la batterie du camion. Les fabricants les plus connus de ce type de transport sont Nikola et Toyota.

Opportunités et défis: Le prix est le plus grand défi auquel est confrontée l'adoption des piles à combustible à hydrogène en tant que source d'énergie alternative. L'énergie nécessaire pour alimenter le camion est coûteuse et n'est pas forcément rentable pour la plupart des expéditeurs et des transporteurs. L'hydrogène est coûteux et difficile à traiter, et son transport peut être encore plus onéreux. Cependant, avec l'émergence de nouvelles technologies de batteries, il est possible que le prix baisse et que cette option devienne plus attrayante.

Le plus grand avantage des camions à pile à hydrogène par rapport aux autres options électriques est l'autonomie. Les véhicules électriques sont censés avoir une autonomie maximale de 100 à 300 miles sur une seule charge, bien que Tesla affirme que ses semi-remorques électriques ont une autonomie de 600 miles. En revanche, Nikola affirme que ses camions à pile à hydrogène peuvent parcourir plus de 1 000 miles à la fois, ce qui en fait une option attrayante et économe en énergie pour les longs trajets.

La technologie de la pile à hydrogène est confrontée à une bataille encore plus ardue que l'électrique en termes d'infrastructure. Même si les camions à hydrogène auront besoin de moins de recharges en raison de leur autonomie accrue, ils ont toujours besoin de stations de ravitaillement en hydrogène spécifiques. En 2018, les États-Unis ne comptaient que 40 stations publiques de ravitaillement en hydrogène, toutes situées en Californie.

Durabilité: La conversion de l'hydrogène gazeux en électricité est relativement propre si l'on tient compte des émissions de gaz d'échappement. L'utilisation de l'hydrogène gazeux ne produit que de la chaleur et de l'eau comme sous-produits. Malgré ces émissions propres, la production d'hydrogène pose des problèmes de durabilité.  Certaines productions d'hydrogène reposent sur des combustibles fossiles et un processus thermochimique connu sous le nom de reformage du méthane à la vapeur. Ces procédés émettent des gaz à effet de serre, c'est pourquoi il est de plus en plus important de prendre en compte les émissions des sources d'énergie tout au long de leur cycle de vie pour garantir des pratiques de chaîne d'approvisionnement véritablement durables.

L'autre solution consiste à utiliser de l'hydrogène renouvelable, grâce à l'électrolyse de molécules d'eau et à des microbes producteurs d'hydrogène, mais la technologie est encore peu utilisée et les procédés sont considérés comme coûteux.

Quelle est votre stratégie en matière de carburants alternatifs ?

Décider quels carburants alternatifs sont les bonnes options pour votre stratégie de transport peut se résumer aux valeurs fondamentales de votre organisation. Si vous mettez l'accent sur la durabilité et souhaitez être perçu comme une marque écologique et avant-gardiste, optez pour l'adoption précoce. Si vous êtes déterminé à réduire les émissions de gaz à effet de serre, vous devrez peut-être faire face à des prix de l'énergie plus élevés jusqu'à ce que la technologie et les méthodes deviennent plus courantes, mais vous aurez plus de chances d'être à la pointe d'un secteur qui évolue rapidement.

Les plus grands défis pour tous les expéditeurs et les transporteurs sont les coûts et les complications liés au passage du diesel aux carburants de substitution. Même si les carburants alternatifs gagnent de plus en plus de parts de marché, le diesel reste l'option la plus économiquement viable pour acheminer les marchandises vers le marché, et il en sera probablement ainsi dans un avenir prévisible. Cependant, le diesel est également une matière première très volatile, et la diversification des portefeuilles énergétiques offre aux expéditeurs une certaine flexibilité, favorisant ainsi une chaîne d'approvisionnement agile. La mise en place de partenariats stratégiques avec les transporteurs et les fournisseurs d'énergie peut accroître la viabilité financière et le succès à long terme du programme. Breakthrough peut vous aider.

La gestion des coûts du carburant et la navigation dans les décisions concernant l'avenir du transport sont plus faciles lorsque vous avez Breakthrough comme partenaire stratégique de la chaîne d'approvisionnement. Nous disposons d'une expertise interne et de réseaux pour vous aider à prendre des décisions fondées sur des données concernant l'avenir de vos stratégies de transport et de chaîne d'approvisionnement.

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