Les moteurs fonctionnant avec tous les types de carburants alimenteront-ils la prochaine ère de la construction ?

Certains des engins de chantier les plus lourds au monde sont alimentés par des moteurs Cummins.

En réalité, la voie à suivre s'est avérée considérablement plus complexe que ne le laissaient présager les premières prévisions.

Dans l'ensemble du secteur des engins hors route, les fabricants et les gestionnaires de flottes sont aujourd'hui confrontés à des défis tels que les réglementations régionales et le développement inégal des infrastructures, ainsi que des applications de machines hautement spécialisées.

Dans ce contexte, la flexibilité s'impose comme un thème central de la planification à long terme des groupes motopropulseurs.

L'un des concepts qui attire l'attention est celui de la plateforme moteur multicarburant – une architecture moteur commune conçue pour accepter plusieurs types de carburant tout en conservant des caractéristiques de performance et une simplicité d'utilisation.

Jeremy Harsin, directeur principal de l'ingénierie des groupes motopropulseurs hors route chez Cummins, estime que cette approche répond mieux aux questions posées par le secteur de la construction que n'importe quelle solution basée sur une seule technologie.

« Les moteurs multicarburants, comme le Cummins HELM (High Efficiency Low Emissions, Multiple Fuels), sont conçus pour offrir une grande flexibilité en matière de carburant », explique Harsin. « Ce concept vise à accompagner les clients à chaque étape de leur parcours en matière de motorisation. »

Pourquoi la flexibilité est essentielle dans les groupes électrogènes hors route

Jeremy Harsin, directeur principal de l'ingénierie des groupes motopropulseurs hors route chez Cummins

Contrairement au secteur routier, où les cycles d'utilisation et les environnements d'exploitation des véhicules sont relativement standardisés, les engins hors route comprennent une grande variété de types de machines et de conditions d'utilisation. Cela représente un défi de taille pour toute tentative d'imposer une stratégie de transition universelle.

« Le marché des engins hors route est de loin le plus complexe et le plus fragmenté que nous desservons », déclare Harsin. « Cummins à lui seul fournit des centaines de constructeurs d'équipement d'origine (OEM), chacun avec ses propres applications, dont beaucoup sont hautement spécialisées. »

« Compte tenu de ces faits, il n’est pas réaliste de supposer qu’une approche unique convienne à tous – ou même à la plupart – serait acceptable pour le marché. »

Les architectures compatibles avec tous les types de carburant visent à relever ce défi en intégrant plusieurs variantes de carburant à partir d'une plateforme moteur largement commune.

En termes simples, la partie inférieure du moteur reste en grande partie commune, tandis que des systèmes tels que la gestion de l'air, l'alimentation en carburant et le post-traitement sont adaptés aux différents carburants.

Les carburants envisagés peuvent inclure le diesel avancé, le gaz naturel, l'essence et l'hydrogène, en fonction de la demande du marché et de l'état de préparation des infrastructures.

Pour les équipementiers, cela réduit potentiellement la complexité d'ingénierie et contribue à préserver les investissements dans les plateformes de machines et les configurations de transmission existantes.

« Ce concept vise à simplifier la vie des équipementiers », explique Harsin, « en leur permettant d'utiliser des composants de transmission communs, du volant moteur jusqu'à l'arrière. »

Le défi des infrastructures pour les carburants alternatifs

Alors que le débat autour des carburants alternatifs ne cesse de s'intensifier, leur adoption dans le secteur de la construction reste inégale. Dans de nombreuses régions, la disponibilité des infrastructures nécessaires demeure le principal obstacle.

« Les utilisateurs finaux sont confrontés à des défis réels et importants en matière de maturité des infrastructures, défis qu’il faut relever pour déployer efficacement ces solutions de manière significative », déclare Harsin.

Le moteur X15 de nouvelle génération sera construit sur la plateforme Cummins HELM.

Il ajoute que le défi est particulièrement aigu dans le secteur de la construction, où les machines opèrent fréquemment sur des sites temporaires ou isolés, avec un accès limité aux systèmes de ravitaillement spécialisés.

C’est pourquoi il s’attend à ce que l’adoption se manifeste d’abord dans des environnements opérationnels plus contrôlés.

« Les écosystèmes confinés – par exemple les ports maritimes – sont des zones potentielles où la demande pourrait apparaître en premier, étant donné qu’ils abritent une population captive sur un site dédié », explique-t-il.

« Les chantiers de construction générale qui utilisent davantage d'engins mobiles seraient confrontés à des difficultés accrues d'approvisionnement en carburant autre que le diesel. »

Cette réalité explique en partie pourquoi les technologies diesel avancées, ainsi que les biocarburants renouvelables et de substitution tels que le HVO, continueront d'avoir leur mot à dire dans tous les débats sur la décarbonation.

« Le diesel de pointe sera difficile à remplacer », affirme Harsin. « Une grande partie des infrastructures mentionnées précédemment dépendra de l’utilisation d’équipements diesel de pointe pour être achevées. »

Les alternatives peuvent-elles égaler les performances du diesel ?

Pour les flottes de chantier, les objectifs de décarbonation, bien que de plus en plus importants, ont peu de chances d'éclipser la productivité des machines.

L'équipement doit bien entendu toujours fournir le couple, la réponse transitoire et la disponibilité requis par les applications intensives.

Cela engendre d'importants compromis en matière d'ingénierie.

« Si l'on compare la courbe de couple maximale d'un moteur diesel à celle d'un moteur H2, on constate une réduction des performances avec le H2 », explique Harsin. « Les applications exigeant une réponse transitoire rapide auront du mal à rivaliser avec les moteurs non diesel. »

Le défi ne consiste donc pas simplement à permettre l'utilisation de différents carburants, mais aussi à s'assurer que ces carburants peuvent répondre aux exigences opérationnelles dans le monde réel.

« Les utilisateurs finaux se soucient avant tout de l’efficacité de leur travail », explique Harsin. « Nous nous efforçons d’optimiser l’expérience utilisateur sur la machine pendant qu’ils l’utilisent. »

Un représentant de Cummins rencontre un client sur place.

Parallèlement, le coût total de possession est un facteur de plus en plus important. Si les technologies de carburants alternatifs continuent d'évoluer, l'envergure et l'accessibilité financière de ces plateformes détermineront probablement le rythme de leur adoption à plus grande échelle.

« Au final, en l’absence d’incitations, les technologies doivent être viables du point de vue du coût total de possession (TCO) pour garantir que la rentabilité du propriétaire final reste intacte », explique Harsin.

Ce que les équipementiers doivent prendre en compte aujourd'hui

L’adoption à grande échelle de systèmes compatibles avec tous les types de carburant pourrait encore prendre quelques années, mais les équipementiers sont déjà incités à prendre en compte leurs futurs besoins en matière d’intégration lors du développement de nouvelles plateformes de machines.

« Ils doivent tenir compte des éléments qui auront une incidence sur les futures modifications du châssis », explique Harsin. « Le métal des machines lourdes n’est pas facile à changer et l’outillage est coûteux. »

Bien que les dimensions des blocs moteurs restent généralement comparables pour les différents carburants, les besoins en stockage de carburant peuvent varier considérablement.

« Prenons l’exemple d’une comparaison entre le diesel et une solution équivalente à base d’hydrogène », explique Harsin. « L’hydrogène nécessite un volume de réservoir environ huit fois supérieur à celui du diesel. »

Cela soulève davantage de questions concernant l'architecture des machines, les intervalles de ravitaillement et la logistique opérationnelle – des facteurs que les équipementiers devront de plus en plus prendre en compte dans le cadre de la phase de conception.

Choix du carburant, planification des flottes et réglementation future

Bien que le terme « compatible avec tous les types de carburants » puisse laisser entendre une interchangeabilité, Harsin précise que les machines individuelles ne sont pas conçues pour passer d'un carburant à l'autre en cours de fonctionnement.

L'expertise de Cummins en matière de motorisation se retrouve dans toute une gamme d'engins, de la chargeuse compacte à la grue lourde en passant par le camion minier.

« Pour être clair », explique-t-il, « au niveau d’une machine individuelle, le concept d’indépendance vis-à-vis du carburant ne s’applique pas. Les plateformes Cummins HELM offrent des solutions qui s’adaptent aux différents types de carburant, mais en pratique, une machine ne peut pas être remplacée. »

En réalité, la valeur réside dans le fait d'aider le secteur à se préparer à des conditions incertaines – tant sur le plan réglementaire que sur celui des marchés – à long terme.

« Ces moteurs permettent aux gestionnaires de flottes d'anticiper l'avenir s'ils doivent respecter certaines exigences en matière de mix énergétique », explique Harsin.

Pour de nombreux équipementiers, ces options à long terme sont susceptibles de prendre de l'importance à mesure que la législation régionale sur les émissions évolue à des rythmes différents à travers le monde.

Une transition plus progressive qu'un changement brutal.

Malgré l'attention portée par l'industrie aux carburants alternatifs et à l'électrification, Harsin ne s'attend pas à ce que le mix énergétique global du secteur de la construction évolue de façon spectaculaire dans un avenir proche.

« Globalement, je m'attends à ce que les prochaines années restent très similaires au mix énergétique actuel », déclare-t-il, « même s'il y aura probablement des exceptions. » Il cite ici l'exemple de la croissance rapide des chargeuses sur pneus électriques sur le marché intérieur chinois.

En réalité, le secteur de la construction actuel traverse une phase qui semble moins axée sur la certitude technologique que sur le maintien de toutes les options ouvertes.

Dans ce contexte, les plateformes indépendantes du combustible pourraient moins constituer une solution temporaire qu'une reconnaissance du fait que le paysage énergétique futur ne sera pas dominé par une solution unique.

« À mesure que les technologies évoluent et se développent, elles deviennent plus faciles à exploiter pour les engins hors route », déclare Harsin, qui conclut : « Chez Cummins, notre priorité reste de fournir au marché des solutions d'alimentation électrique fiables au moment où elles sont nécessaires. »

--------

Cet article a été produit par KHL Content Studio, en collaboration avec des experts de Cummins.

--------

Toutes les images sont une gracieuseté de Cummins.

--------