L'audace et les biocarburants : favoriser l'adoption de carburants alternatifs sur la voie de la carboneutralité
Imaginez un avenir où les locomotives de fret feraient le plein en Californie avec du diesel renouvelable R100, feraient le plein à North Platte, au Nebraska, avec du biodiesel B20, circuleraient au B13 à Chicago, dans l'Illinois, puis au diesel traditionnel à Baton Rouge, en Louisiane, avant de se rendre en Alberta, au Canada, pour être attelées à un appel d'offres et propulsées par un moteur à combustion interne à hydrogène (H2 ICE).
Cet avenir « disparate de carburants », façonné par des incitations locales, pourrait survenir plus tôt que prévu, étant donné que les plans de réduction des émissions à court terme, la disponibilité commerciale et la viabilité croissantes des biocarburants, l'innovation continue, la collaboration industrielle et les promesses de neutralité carbone convergent vers la durabilité environnementale.
Une approche progressive de la durabilité
Le fait que le tracé d'un chemin de fer puisse être alimenté par différents types de carburants en fonction de la géographie reflète un ensemble distinct d'objectifs de réduction des émissions à court et à long terme et un écosystème sain pour le développement et les tests de carburants alternatifs.
Mais tout d'abord. Les principaux chemins de fer d'Amérique du Nord prennent la durabilité environnementale très au sérieux et se sont engagés à réduire leurs émissions de 30 à 40 % d'ici 2030. Ces objectifs sont soutenus par une promesse encore plus grande, à savoir atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.
À l'approche de 2024, il reste six ans pour atteindre les engagements pour 2030 et seulement 26 pour atteindre la neutralité carbone. Heureusement, Wabtec et son réseau de clients/partenaires de transporteurs de classe I et de fournisseurs de carburants alternatifs ont connu un démarrage rapide.
Trois leviers : stratégies pour atteindre les objectifs de réduction à court et à long terme
Wabtec voit trois « leviers » d'innovation qu'elle peut utiliser pour aider ses clients dans leur démarche de développement durable : les économies de carburant, la réduction des émissions de carbone et les technologies zéro émission nette, chacun ayant son moment et sa place dans la transition.
- Solutions de réduction de la consommation de carburant — Pour chaque gallon de carburant économisé, 22 livres d'émissions de CO2 sont évitées et les coûts de carburant considérablement réduits. Mais il est difficile de réduire le rendement énergétique. La principale technologie d'économie de carburant de Wabtec, FDL Advantage (FDLA), a déjà permis aux transporteurs d'améliorer leur efficacité énergétique de 5 %. Alors que Wabtec continue d'investir dans l'amélioration des économies de carburant de ses locomotives de la série Evolution, il sera difficile à un moment ou à un autre de tirer davantage de carburant de ses moteurs de locomotives déjà extrêmement efficaces.
- Solutions de réduction des émissions de carbone — Tout comme le gaz naturel est considéré comme un « carburant intermédiaire » dans la transition globale de l'économie vers une énergie 100 % renouvelable, les biocarburants sont les domaines dans lesquels le secteur ferroviaire fait le plus gros pari pour respecter ses engagements en matière d'émissions pour 2030 et servir de passerelle vers les réductions futures. Wabtec a déjà testé et approuvé le B5 (5 % de biodiesel) et le R30 (30 % de diesel renouvelable) dans tous ses moteurs de locomotives, et le B11 et le R50 devraient être approuvés d'ici la fin de 2023. En raison de la demande des opérateurs, les modèles B20 et R100 devraient être prêts à être utilisés commercialement au troisième trimestre 2024. Fruit d'une collaboration révolutionnaire entre Wabtec et ses clients (voir plus bas), la disponibilité du biodiesel et du diesel renouvelable, ainsi que les améliorations apportées aux moteurs pour les adapter, permettront aux transporteurs de « mélanger et assortir » les types de carburants d'une région à l'autre tout en réduisant radicalement les émissions du puits à la roue jusqu'à 60 % !
- Solutions à émission nette zéro — Tout comme l'efficacité énergétique ne peut que dans une certaine mesure permettre à l'industrie d'atteindre la neutralité carbone, il en va de même pour les biocarburants, en raison de leur intensité en carbone plus faible, mais non nulle. On pense actuellement que les solutions pour faire fonctionner des locomotives de fret à consommation nette zéro résident dans les batteries à hydrogène et électriques. Et bien que les batteries soient une technologie propre populaire, elles n'offrent actuellement qu'environ 10 % de l'autonomie (mesurée en MWh) des moteurs diesel actuels. Cela pourrait bien sûr changer d'ici 2050 en fonction des avancées potentielles en matière de batteries, telles que la technologie à semi-conducteurs, mais l'attention de l'industrie et des gouvernements est portée sur le potentiel de l'hydrogène, à la fois comme carburant pour un H2 ICE (en complément des moteurs compatibles avec les biocarburants) et comme pile à combustible autonome.
Pour y parvenir : essais sur le terrain
Le moteur d'innovation de Wabtec tourne à plein régime pour explorer, tester et rendre opérationnelle l'utilisation de carburants alternatifs. Et si le développement de kits destinés à protéger les moteurs existants destinés à l'utilisation de biocarburants représente l'une de ces innovations, la véritable avancée réside dans une collaboration unique et étroite entre les transporteurs avec Wabtec, et une ouverture au partage des résultats entre eux.
« Il est essentiel de garantir que les biocarburants constituent un carburant sûr, fiable, durable et efficace pour les locomotives, et nos clients nous confient le travail d'enquête en leur nom », a déclaré Chris Miller, directeur principal de la gestion des produits de services chez Wabtec. « Une partie de ce travail initial essentiel est réalisée dans les coulisses de Wabtec, mais une grande partie est réalisée dans le cadre de tests approfondis sur le terrain directement avec nos clients.
Les essais sur le terrain sont essentiels pour déterminer les performances des biocarburants dans des environnements opérationnels réels et leur impact sur les composants des locomotives. Le biodiesel provoquera-t-il des fuites ou de la corrosion dans le moteur ? Qu'adviendra-t-il des performances du moteur à haute altitude, à des températures ambiantes élevées ou à des températures inférieures au point de congélation ? Les intervalles de maintenance vont-ils changer ?
Les nombreux tests sur le terrain menés par Wabtec auprès de l'industrie répondent à ces questions.
En fait, lorsque vous demandez à Chris Miller où Wabtec innove le plus dans le domaine des biocarburants, il ne parle pas de « produit », mais d'une « approche » unique dans le secteur.
« L'innovation majeure réside dans la manière dont Wabtec travaille avec ses clients, ses partenaires et ses fournisseurs de carburant pour apprendre et grandir ensemble », déclare Miller.
Cette approche est incarnée par les essais sur le terrain susmentionnés et par une conférence technique novatrice lancée par Miller en 2022, The Alternative Energy Conference. Cet événement technique réunit des clients du monde entier, les principaux fournisseurs de carburants alternatifs et des experts de Wabtec. Le rassemblement, qui en est à sa deuxième année, offre un lieu sûr pour partager des informations, y compris les résultats des tests sur le terrain, et apprendre les uns des autres afin de favoriser les progrès en matière de décarbonisation dans l'industrie.
« Nos partenaires transporteurs méritent l'essentiel du mérite à cet égard », déclare Miller. « Ils ont compris que le problème du changement climatique et de la décarbonisation était le meilleur moyen de le résoudre, et peut-être uniquement, par la collaboration. Je suis extrêmement fier des efforts que nous déployons ensemble au service d'une planète et d'une industrie ferroviaire meilleures. »
L'avenir de l'hydrogène
Alors que les biocarburants font actuellement l'objet d'essais approfondis sur le terrain, où en est l'hydrogène dans son évolution en tant que carburant ferroviaire ?
La réponse est « les premiers jours ». Autrement dit, la course au développement de solutions d'hydrogène 100 % sans émissions a commencé, mais il s'agit certainement plus d'un marathon que d'un 5 km.
« Wabtec s'engage à devenir un leader des carburants alternatifs pour le bénéfice de ses clients du secteur ferroviaire », conclut Miller. « Cela implique d'innover et d'explorer, mais aussi d'être pratique. Le défi qui se pose aujourd'hui à l'industrie est de respecter ses engagements pour 2030, et les biocarburants sont parfaitement adaptés à ce défi à cette échéance.
« C'est pourquoi nous envisageons une approche progressive pour l'hydrogène qui permettra à l'industrie de passer des normes de 2030 à celles d'un avenir à zéro émission nette en 2050. Cette transition pourrait commencer par les moteurs à combustion interne à hydrogène compatibles avec les biocarburants avant d'évoluer vers une adoption plus large de la technologie des piles à combustible à hydrogène. En fin de compte, quoi qu'il arrive, il est de notre devoir d'aider les transporteurs à y parvenir. »
