Poids lourds : électricité, biocarburants, hydrogène ou e-fuels ?

Quand on parle de « poids lourds », on parle des gros camions qui transportent des marchandises sur les routes. Aujourd'hui, la plupart fonctionnent au diesel. Mais de plus en plus de personnes se demandent s'il faudrait les faire rouler à l'électricité.

Pour comprendre la question, il faut regarder les avantages et les difficultés de cette solution.

Le premier avantage est la pollution. Un camion électrique ne rejette pas de fumée par son pot d'échappement. Cela peut améliorer la qualité de l'air, surtout dans les villes où beaucoup de camions circulent.

Le deuxième avantage est le bruit. Un moteur électrique est beaucoup plus silencieux qu'un moteur diesel. Cela peut rendre les rues plus agréables pour les habitants.

Un moteur électrique est aussi beaucoup plus efficace qu'un moteur thermique.
Dans un moteur thermique (essence, diesel, kérosène), on brûle un carburant pour produire de la chaleur. Cette chaleur fait augmenter la pression des gaz, qui font ensuite bouger les pistons, puis les roues ou l'hélice. À chaque étape, une partie importante de l'énergie est perdue, principalement sous forme de chaleur. C'est pourquoi le moteur devient très chaud et nécessite un système de refroidissement. Une grande partie de l'énergie du carburant part donc dans l'air au lieu de servir à faire avancer le véhicule.
Dans un moteur électrique, il n'y a pas de combustion. L'électricité crée directement un champ magnétique qui fait tourner le moteur. Comme il y a beaucoup moins d'étapes intermédiaires et beaucoup moins de chaleur produite, les pertes sont beaucoup plus faibles. La majeure partie de l'électricité consommée est donc convertie en mouvement.
On peut résumer ainsi :

• Moteur thermique : carburant → chaleur → mouvement → beaucoup de pertes.
• Moteur électrique : électricité → mouvement → peu de pertes.

Enfin, l'électricité peut coûter moins cher que le carburant. Avec moins de pièces mécaniques à entretenir, certains frais de maintenance peuvent aussi diminuer.

Le principal problème est la batterie. Pour déplacer un camion de plusieurs dizaines de tonnes, il faut une très grande quantité d'énergie.
Une grosse batterie est lourde et coûteuse. Plus elle est grande, plus elle prend de place et augmente le poids du véhicule.
La recharge est aussi un défi. Un camion diesel peut faire le plein en quelques minutes. Recharger une batterie demande généralement plus de temps, même avec des bornes rapides.
Il faut également construire suffisamment de stations de recharge adaptées aux poids lourds. Sans ces infrastructures, les transporteurs risquent de rencontrer des difficultés sur leurs trajets.

Non.
Un camion qui livre des marchandises dans une ville ou entre deux villes proches parcourt souvent une distance limitée chaque jour. Dans ce cas, un camion électrique peut être une solution efficace.
En revanche, un camion qui traverse un pays ou plusieurs pays peut parcourir des centaines de kilomètres sans interruption. Pour ce type de transport, les contraintes liées à l'autonomie et à la recharge sont plus importantes.

Oui.
Certaines entreprises travaillent sur l'hydrogène. Dans ce système, le camion produit son électricité à bord grâce à une pile à combustible alimentée en hydrogène.
Il existe également des carburants moins polluants que le diesel traditionnel.

1) Une solution étudiée est celle des carburants synthétiques, souvent appelés « e-fuels ».
Ces carburants sont fabriqués à partir de deux éléments :

• Du dioxyde de carbone (CO₂) capturé dans l'air ou récupéré à la sortie d'installations industrielles.
• De l'hydrogène produit grâce à l'électricité.

En combinant chimiquement ces deux éléments, il est possible de fabriquer un carburant liquide pouvant être utilisé dans des moteurs proches de ceux qui équipent aujourd'hui les camions diesel.
L'un des principaux avantages des e-fuels est qu'ils peuvent être transportés, stockés et distribués à l'aide d'infrastructures déjà largement existantes, comme les dépôts de carburant, les camions-citernes ou les stations-service.
Cependant, leur fabrication demande une très grande quantité d'énergie. La première étape consiste à produire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau, un procédé qui consomme beaucoup d'électricité. Il faut ensuite capter le CO₂, le purifier, puis le transformer avec l'hydrogène à travers plusieurs réactions chimiques pour obtenir un carburant utilisable. À chaque étape, une partie de l'énergie est perdue.

Par conséquent, pour faire avancer un camion sur une même distance, il faut produire beaucoup plus d'électricité lorsqu'on passe par la filière des e-fuels que lorsqu'on utilise directement cette électricité dans un véhicule électrique à batterie.
Autrement dit, pour parcourir la même distance, un camion roulant aux e-fuels peut nécessiter plusieurs fois plus d'électricité produite en amont qu'un camion électrique.
Cela explique pourquoi de nombreux experts considèrent que l'électrification directe est la solution la plus efficace lorsque c'est techniquement possible.
Cependant, l'efficacité énergétique n'est pas le seul critère. Les e-fuels conservent certains avantages :

• Ils peuvent être stockés longtemps.
• Ils utilisent des infrastructures déjà existantes.
• Le ravitaillement est rapide.
• Ils sont potentiellement intéressants pour les usages où les batteries deviennent très lourdes ou contraignantes.

La vraie question est donc souvent : préférer l'efficacité énergétique ou la facilité d'utilisation pour certains usages ?
Pour les trajets régionaux et une partie du transport routier, le véhicule électrique à batterie apparaît aujourd'hui comme la solution la plus efficace énergétiquement. Pour certaines applications plus difficiles à électrifier, les e-fuels pourraient jouer un rôle complémentaire, même s'ils consomment davantage d'énergie à produire.

Cette forte consommation d'énergie explique également leur coût élevé. Les installations de production sont complexes, les équipements nécessaires sont coûteux et la quantité d'électricité requise est importante. Tant que l'électricité bas carbone reste une ressource précieuse et que les volumes de production demeurent limités, les e-fuels restent généralement plus chers que les carburants conventionnels et que l'utilisation directe de l'électricité. De plus, si l'électricité utilisée pour les produire provient de sources fortement émettrices de CO₂, une partie des bénéfices environnementaux disparaît.

2) Les biocarburants constituent une autre alternative.
Ils sont fabriqués à partir de biomasse, c'est-à-dire de matières d'origine végétale ou organique : cultures agricoles, déchets végétaux, résidus forestiers ou déchets alimentaires.
L'idée repose sur le cycle naturel du carbone. Pendant leur croissance, les plantes absorbent du dioxyde de carbone (CO₂) présent dans l'atmosphère grâce à la photosynthèse. Ce carbone est ensuite stocké dans leurs feuilles, leurs tiges ou leurs racines. Lorsque ces plantes sont transformées en biocarburants puis utilisées dans un moteur, le CO₂ est rejeté dans l'atmosphère lors de la combustion. Contrairement au pétrole, qui libère du carbone resté enfoui sous terre pendant des millions d'années, les biocarburants réémettent principalement du carbone qui avait été capté récemment par les plantes. En théorie, cela crée un cycle plus équilibré : le CO₂ émis lors de l'utilisation du carburant correspond en partie au CO₂ absorbé auparavant par la biomasse, créant un cycle qui peut être plus favorable au climat que l'utilisation du pétrole.
Les biocarburants présentent plusieurs avantages :

• Ils peuvent souvent être utilisés dans des véhicules existants avec peu de modifications.
• Ils permettent de réduire la dépendance au pétrole.
• Ils valorisent certaines ressources agricoles ou des déchets.

Néanmoins, leur développement soulève aussi des questions. La production de certaines cultures énergétiques peut entrer en concurrence avec la production alimentaire ou mobiliser d'importantes surfaces agricoles.

Oui, les biocarburants sont généralement plus efficaces énergétiquement que les e-fuels (car ils nécessitent moins de transformations industrielles), mais moins efficaces que l'utilisation directe de l'électricité dans une batterie.
Pour les e-fuels, il faut : produire de l'électricité ; fabriquer de l'hydrogène ; capter du CO₂ ; réaliser une synthèse chimique complexe.
Chaque étape entraîne des pertes d'énergie.
Pour les biocarburants, l'énergie solaire est d'abord captée directement par les plantes grâce à la photosynthèse. La biomasse est ensuite transformée en carburant. Le procédé reste énergivore, mais il comporte généralement moins d'étapes industrielles que la fabrication des e-fuels.

Le problème majeur des biocarburants n'est pas tant leur efficacité technique que leur disponibilité.
Pour alimenter un grand nombre de poids lourds, il faut produire d'énormes quantités de biomasse : cultures agricoles dédiées ; résidus forestiers; déchets agricoles ; déchets organiques. Or les terres agricoles servent déjà à produire de la nourriture, du bois ou d'autres matières premières. Les ressources disponibles ne sont donc pas illimitées.

La réponse n'est ni un simple oui ni un simple non. Il n'existe probablement pas une solution unique capable de remplacer le diesel dans tous les cas. Le choix dépend principalement de la distance parcourue, des infrastructures disponibles, du coût de l'énergie et des objectifs environnementaux.

Les camions électriques semblent particulièrement adaptés aux trajets courts et réguliers, notamment en ville et dans les régions proches.
Pour les livraisons en ville ou les trajets de quelques centaines de kilomètres avec retour à une base logistique, le camion électrique apparaît comme la solution la plus pertinente.

Pourquoi ?

• Très bonne efficacité énergétique.
• Absence d'émissions à l'échappement.
• Faible niveau sonore.
• Coût d'exploitation potentiellement réduit.

Limites

• Besoin d'infrastructures de recharge très puissantes.
• Gestion des temps d'arrêt pour la recharge.
• Batteries plus lourdes et plus coûteuses.

À mesure que les réseaux de recharge pour poids lourds se développent, les camions électriques peuvent également devenir compétitifs sur les longues distances dans les régions disposant d'un réseau électrique robuste.

Lorsque l'infrastructure électrique est insuffisante ou lorsque le renouvellement du parc de véhicules est trop coûteux, les biocarburants peuvent constituer une solution intéressante pour réduire rapidement les émissions sans transformation majeure du parc roulant.

Pourquoi ?

• Compatibilité avec une grande partie des véhicules et infrastructures existants.
• Déploiement relativement rapide.
• Réduction potentielle des émissions de gaz à effet de serre.

Limites

• Ressources de biomasse limitées.
• Risques de concurrence avec d'autres usages des terres et des ressources agricoles.
• Les moteurs thermiques restent moins efficaces que les moteurs électriques.

Dans les cas où l'électrique est difficile, on regarde souvent d'abord les biocarburants.

Ensuite, on regarde l'hydrogène.

Pourquoi ?

• Permet de décarboner les camions longue distance sans émissions directes de CO₂ à l'usage.
• Temps de ravitaillement rapide, proche de celui du diesel (quelques minutes).
• Bonne autonomie potentielle pour les trajets longue distance, adaptée au transport intensif.
• Moins de contrainte de poids que certaines batteries sur très longues distances.

Limites

• Très faible rendement global (beaucoup d'électricité perdue pour produire l'hydrogène).
• Infrastructures de distribution quasi inexistantes (stations de ravitaillement rares).
• Stockage complexe (hydrogène comprimé ou liquéfié, volumineux et contraignant).
• Coût élevé des véhicules et du carburant.
• Difficulté à produire suffisamment d'hydrogène vert à grande échelle.

Les e-fuels arrivent en dernier recours, quand il n'y a pas assez de biocarburants ou que l'hydrogène n'est pas adapté.

Pourquoi ?

• Utilisation de véhicules et d'infrastructures proches de ceux d'aujourd'hui.
• Stockage et transport faciles.
• Ravitaillement rapide.

Limites

• Très forte consommation d'électricité pour leur production.
• Coût élevé.
• Rendement énergétique faible comparé à l'électrification directe.

Si l'objectif est de minimiser la consommation d'énergie et les émissions, le camion électrique est généralement la meilleure option lorsque l'infrastructure de recharge est disponible.
Les biocarburants peuvent jouer un rôle important en tant que solution de transition grâce à leur compatibilité avec les véhicules et les infrastructures de ravitaillement actuels, mais moins efficaces que l'utilisation directe de l'électricité dans une batterie.
L'hydrogène est souvent présenté comme une solution pour les transports lourds à longue distance, car il permet un ravitaillement rapide et une autonomie élevée. Cependant, son coût élevé s'explique par toute la chaîne énergétique nécessaire : il faut d'abord produire l'hydrogène, généralement par électrolyse, ce qui consomme beaucoup d'électricité. Ensuite, il doit être comprimé ou liquéfié pour être stocké et transporté, ce qui demande encore de l'énergie supplémentaire et des équipements coûteux. Enfin, son utilisation dans une pile à combustible implique de nouvelles pertes de rendement lors de la conversion en électricité pour alimenter le moteur. À cela s'ajoute le fait que les infrastructures de production, de transport et de distribution sont encore très peu développées, ce qui augmente fortement les coûts d'investissement. Ainsi, même s'il peut être pertinent dans certains cas spécifiques, son inefficacité énergétique globale et ses besoins en infrastructures lourdes limitent aujourd'hui son intérêt économique par rapport à l'électrification directe.
Quant aux e-fuels (carburants synthétiques), ils constituent une option complémentaire pour les situations où l'électrification est difficile ou lorsque la biomasse disponible est insuffisante ou lorsque l'hydrogène n'est pas adapté, mais leur faible rendement énergétique et leur coût élevé limitent leur intérêt pour une adoption massive (tableau en dessous).

Les e-fuels (ravitaillement rapide et infrastructures existantes), mais leur faible rendement énergétique augmente fortement le coût. Même chose pour les biocarburants, mais ils ont un rendement énergétique plus élevé et donc un coût généralement moins élevé, même s'ils restent limités par la disponibilité des ressources agricoles.
L'électrique et l'hydrogène n'ont pas d'infrastructures existantes à grande échelle aujourd'hui. L'hydrogène a un ravitaillement plus rapide (quelques minutes, proche du diesel) que l'électrique (30 minutes à plusieurs heures selon le type de borne), mais ce dernier a un rendement énergétique plus élevé que l'hydrogène et donc un coût d'usage généralement plus faible. L'hydrogène est surtout adapté aux longs trajets et aux véhicules qui roulent beaucoup sans s'arrêter, comme les camions de transport international. Cela s'explique par le fait qu'un camion à hydrogène peut être ravitaillé en quelques minutes, comme un camion diesel, et peut transporter assez d'énergie pour parcourir de longues distances sans de longs temps d'arrêt. C'est donc utile pour les usages intensifs où le véhicule doit rester en circulation le plus longtemps possible.
L'électrique, en revanche, est plus adapté aux trajets courts et moyens, comme les voitures en ville ou les livraisons régionales. Même si la recharge est plus lente qu'un plein de carburant ou d'hydrogène, les véhicules peuvent se recharger pendant les périodes d'arrêt (nuit à domicile, pauses longues, dépôts logistiques). De plus, l'électricité est utilisée avec un meilleur rendement, ce qui rend ce mode de transport plus efficace et moins coûteux sur ces distances.

Dans le transport aérien et maritime, les e-fuels et les biocarburants sont aujourd'hui les solutions les plus compatibles avec les infrastructures existantes. Les e-fuels (carburants synthétiques) peuvent être utilisés dans les avions et les navires actuels avec peu ou pas de modification des moteurs et des systèmes de ravitaillement, ce qui constitue un avantage majeur. Ils permettent donc une transition "sans changer les machines", mais leur très faible rendement énergétique augmente fortement le coût et la consommation d'électricité nécessaire à leur production. Les biocarburants présentent la même compatibilité avec les infrastructures existantes et les moteurs actuels, mais leur rendement énergétique est généralement meilleur que celui des e-fuels, ce qui les rend moins coûteux à produire. Cependant, ils restent limités par la disponibilité des ressources biologiques (terres agricoles, biomasse), ce qui freine leur déploiement massif.

L'électrique et l'hydrogène, en revanche, nécessitent des changements beaucoup plus profonds des infrastructures et des véhicules, et ne sont pas encore largement déployés dans ces secteurs.

L'électricité directe est très efficace en termes de rendement, mais elle est limitée par la densité énergétique des batteries (combien d'énergie peut-on emporter dans un kilogramme ou dans un mètre cube de batterie).
Par exemple, les carburants liquides comme le diesel, le kérosène ou les e-fuels ont une densité énergétique très élevée. Une petite quantité de carburant contient beaucoup d'énergie. C'est ce qui permet à un avion de traverser un océan ou à un navire de naviguer pendant plusieurs semaines.
Les batteries, en revanche, stockent beaucoup moins d'énergie pour un même poids. Pour emporter la même quantité d'énergie qu'un réservoir de kérosène, il faudrait une batterie beaucoup plus lourde et plus volumineuse. Dans une voiture, cela reste gérable. Mais dans un avion long-courrier ou un grand porte-conteneurs, le poids et le volume des batteries deviennent rapidement prohibitifs.
L'électricité reste donc limitée aux trajets courts (aviation régionale et à certaines liaisons maritimes courtes comme les ferries, mais pas pour les vols long-courriers ou le transport maritime transocéanique), où les avions et navires peuvent se recharger entre deux trajets. Cela est possible car ces usages permettent des temps d'arrêt suffisants pour la recharge, et les distances restent compatibles avec l'autonomie des batteries.

L'hydrogène pourrait théoriquement être utilisé dans certains avions ou navires, mais il est difficile à déployer à grande échelle dans l'aérien et le maritime longue distance, car il prend beaucoup plus de place (on dit qu'il a une faible densité volumique, c'est-à-dire qu'il faut beaucoup d'espace pour stocker une petite quantité d'énergie) que les carburants liquides traditionnels et doit être stocké/utilisé soit sous très haute pression (en le comprimant dans un réservoir fermé), soit à très basse température (en le liquéfiant/refroidissant jusqu'à environ -253°C, ce qui le transforme en liquide). Cela nécessite des réservoirs plus volumineux, des équipements spécifiques et de nouvelles infrastructures dans les ports et les aéroports pour le transport, le stockage et le ravitaillement, ce qui représente des investissements importants et une transformation profonde des systèmes existants.

L'hydrogène est-il adapté aux longues distances dans le transport routier, mais pas dans le transport aérien et maritime ?
Oui, mais la raison principale est liée au volume nécessaire pour stocker l'hydrogène, et non à son contenu énergétique.
Pour le transport routier lourd (camions), l'hydrogène peut être adapté aux longues distances parce qu'un camion dispose de suffisamment d'espace pour embarquer de gros réservoirs sous pression. Même si ces réservoirs prennent plus de place qu'un réservoir diesel, cela reste techniquement gérable. En échange, le camion bénéficie d'une autonomie élevée et d'un ravitaillement rapide, ce qui est intéressant pour le transport longue distance.
Pour un avion, le problème est beaucoup plus difficile. L'hydrogène contient beaucoup d'énergie par kilogramme, mais il occupe beaucoup plus de volume que le kérosène. Les réservoirs doivent être plus gros et souvent cryogéniques (hydrogène liquide à environ -253°C). Or, dans un avion, l'espace est extrêmement précieux. Augmenter fortement le volume des réservoirs peut réduire la place disponible pour les passagers ou le fret et modifier la conception même de l'appareil.
Dans le maritime, le problème est moins critique que dans l'aérien car les navires disposent de davantage d'espace. Cependant, pour les très longues traversées, les volumes d'hydrogène à embarquer deviennent considérables. Les réservoirs occupent une partie importante de la capacité de chargement du navire, ce qui peut réduire la quantité de marchandises transportées. C'est pourquoi d'autres options, comme les biocarburants, les e-fuels ou parfois des dérivés de l'hydrogène (ammoniac, méthanol), sont souvent envisagées.
Donc, l'hydrogène est généralement considéré comme plus prometteur pour le transport routier lourd que pour l'aviation long-courrier ou le transport maritime transocéanique.
En pratique, pour les avions intercontinentaux et les grands navires océaniques, les biocarburants et les e-fuels sont aujourd'hui les solutions les plus réalistes, car ils conservent l'avantage essentiel des carburants liquides : beaucoup d'énergie dans un faible volume et un faible poids.