Dossier Truckpedia 1 : les camions à gaz

 11/09/2014  Claude Yvens  Expertise Center, TruckPedia
Dossier Truckpedia 1 : les camions à gaz

Parmi les propulsions alternatives disponibles, les moteurs à gaz offrent les meilleures perspectives dans le transport sur moyenne et longue distance : réduction des émissions de CO2, niveau sonore et, désormais, autonomie accrue leur ouvrent de nouvelles portes.

 

1. Le gaz comme carburant
2. Les avantages du gaz
3. Les désavantages du gaz
4. Le TCO d’un camion au gaz
5. Où trouver du CNG ou du LNG en Belgique ?
6. Les véhicules bicarburant
7. L’ offre des constructeurs
8. Témoignages d’utilisateurs
9. Perspectives d’avenir
10. Liens utiles

On compte actuellemen… 11 camions roulant au CNG ou au LNG en Belgique. C’est 100 fois moins qu’en France ou en Italie… et 1500 fois moins qu’ en Arménie, selon les chiffres de l’association NGVA. La situation était à peu près aussi mauvaise du côté des voitures particulières; jusqu’ au récent Salon de Bruxelles : plus de 700 voitures vendues en quelques semaines ! Preuve qu’ un bon mélange de primes et de communication peut générer un résultat.

 

1. Le gaz comme carburant

Le méthane est le terme collectif qui désigne le biogaz et le gaz naturel, tous deux consistant essentiellement en méthane. Le gaz naturel est un produit fossile âgé de 40 à 500 millions d’ années et est extrait profondément dans l´écorce terrestre.

Le biogaz est similaire au gaz naturel, mais il s´agit d´un gaz renouvelable qui se crée lorsqu´une matière organique est décomposée par des bactéries dans un environnement dépourvu d´oxygène.

Le méthane peut être utilisé sous forme liquide (LNG – Liquid Natural Gas) ou comprimée (CNG – Compressed Natural Gas).

– Un litre de LNG contient autant d´énergie que 630 litres de gaz à l´état naturel, et 1,7 litre de LNG contient autant d´énergie, soit 0,72 kg, qu´un litre de diesel. Le LNG est refroidi à -162° à pression ambiante.
– Le CNG est stocké à une pression de 200 bar. Son efficacité énergétique est 2,4 fois inférieure à celle du LNG, mais il est moins cher à produire.

Le méthane (CNG ou LNG) peut être une étape intermédiaire vers le BioMéthane (LBG) qui serait produit à partir de sources renouvelables.

Mono- ou bicarburant

Un moteur à combustion interne peut parfaitement fonctionner avec du méthane (liquide ou compressé), ou avec un mélange diesel-gaz. Ces deux solutions diffèrent l´une de l´autre sur un point fondamental : l´allumage. Dans un moteur à gaz, l´allumage s´effectue comme dans un moteur à essence, avec des bougies. Le faible taux de compression (11.5 :1 sur l´Iveco Stralis LNG)  explique le faible niveau des puissances maxi actuellement obtenues.

Dans un moteur bicarburant, le taux de compression du mélange air-carburant permet de maintenir l´allumage par auto-combustion. Il n´y a donc aucune perte de puissance. Volvo livrait par exemple le FM Dual Fuel à 460 ch en Euro 5.

 

2. Les avantages du gaz

– Le méthane libère moins de CO2 car il contient 75 % de carbone et 25 % d´hydrogène, là où le diesel contient 86,5 % de carbone et 13,5 % d´hydrogène. Ses émissions de dioxyde de carbone sont jusqu’à 23 % inférieures à celles d’un camion alimenté au diesel (jusqu´à 70 % avec du biogaz). Ces valeurs sont toutefois théoriques, car elles dépendent fortement du cycle d’utilisation du moteur. Dans la pratique, une réduction de 10 à 15 % des émissions de CO2 est raisonnable ;

– le méthane émet aussi 95 % de particules fines et 35 % de NOx en moins que le diesel ;

– Son prix est compétitif (60 % du prix du diesel en moyenne), mais il dépend des accises prélevées par l´état. Dans les trois pays où les premiers véhicules Dual Fuel de Volvo Trucks sont à l´essai, le prix du LNG par rapport au diesel varie de 60 à plus de 80 % en fonction des taxes locales. Le prix dépend aussi de la marge bénéficiaire que s´accorde l´exploitant de la station-service (pour rappel : environ 0.02 EUR pour le diesel) ;

– le méthane est inodore lors de la combustion ;

– les ressources mondiales de gaz couvrent 230 années de la production actuelle ;

– Le BioMéthane permet une réduction des émissions de CO2 de 95 % et supprime complètement toute émission de particules fines ;

– Un moteur au méthane émet 5 dB de moins qu´un moteur  diesel, ce qui correspond à la perception d´un bruit inférieur de 50 %. Les véhicules à gaz sont donc parfaits pour opérer de nuit en ville, par exemple ;

– Lorsqu´il est produit à partir de ressources renouvelables (LBG), le méthane est le carburant alternatif qui utilise le moins de surfaces agricoles (par rapport à l´éthanol, au diesel synthétique et au biodiesel à base de colza ;

– Le méthane serait parfaitement compatible avec l´hydrogène dans un moteur bicarburant ;

– les premiers témoignages d´utilisateurs (voir au chapitre 8) ne font pas état de problèmes particuliers de fiabilité.

 

3. Les désavantages du gaz

  • Prix d´achat plus élevé (40.000 EUR environ, contre 25.000 et 30.000 EUR de supplément pour un véhicule Dual Fuel d´usine) ;
  • Jusqu´à présent, l´autonomie des véhicules 100 % gaz constitue un frein à leur percée. Les premiers Iveco acquis par Delhaize dans le cadre de son projet de livraisons silencieuses ont 11 réservoirs CNG qui leur assurent une autonomie maximale de 450 kilomètres seulement. Les véhicules LNG ont une autonomie supérieure ;
  • Un moteur à gaz a une efficacité thermique inférieure à celle d´un moteur diesel ;
  • Si le nombre de stations-service qui propose du CNG augmente, il n´existe pour l´instant que deux stations-service qui proposent du LNG (voir au chapitre 5). Il est beaucoup plus facile d´installer une infrastructure CNG que LNG, pour des raisons de sécurité ;
  • Perte de charge utile de 500 kg environ
  • Le frein moteur est plus faible et la température des gaz d´échappement est plus élevée ;
  • Les premiers moteurs à gaz ne pouvaient fonctionner parfaitement au-dessus de 1250 m d´altitude. Les nouvelles générations ‘ montent´ sans problème au-delà de 2000 m ;
  • Tous les véhicules actuellement commercialisés ne sont pas disponibles avec une boîte automatique ;
  • Pas de carburant de substitution possible en cas de panne de carburant (voir à ce sujet les véhicules Dual Fuel au chapitre 6) ;
  • Bien que le LNG ne soit ni toxique, ni inflammable (sauf quand il est chauffé et en présence d´humidité), il nécessite des équipements de protection spécifiques pour faire le plein (gants, lunettes de protection).

 

4. Le TCO d´un véhicule au gaz

Actuellement, un véhicule au gaz coûte environ 25.000 EUR de plus qu´un véhicule diesel comparable. La valeur résiduelle d´un véhicule au gaz est impossible à estimer, puisqu´il n´existe pas encore de marché de l´occasion pour ce type de véhicules. C´est donc au constructeur à estimer ce facteur dans le cadre d´un buyback ou d´une formule de financement.

C´est au niveau des frais de fonctionnement qu´un véhicule à gaz prend l´avantage sur un véhicule diesel conventionnel. Si l´on prend pour base une différence de 0.45 EUR par litre entre le diesel et le LNG, l´économie totale sur le poste carburant est de 40 % (un moteur à gaz Euro 6 n´a pas besoin de SCR, donc d´AdBlue), soit une réduction d´environ 6 % pour le TCO (base : 120.000 km/an, 5 ans). (source : Iveco)

A titre de comparaison, le surcoût est de 18 % sur un bus, avec des frais d´entretien plus élevés de 8 % environ par rapport à un véhicule diesel comparable. Grâce à l´économie réalisée sur la consommation, le TCO est pourtant en baisse de 15 %. (source : MAN)

Les frais de carburant dépendent largement du niveau des accises prélevées par l´état. Actuellement, la Belgique et la France ne perçoivent pas d´accises sur le CNG ou le LNG. Aux Pays-Bas, les accises sont de 0,19 EUR/kg, en Allemagne de 0,08 EUR/kg.

 

5. Où trouver du CNG ou du LNG en Belgique ?

Le développement de stations-service CNG est déjà largement entamé dans des pays les transports publics sont passés massivement au CNG, comme l´Italie (850 stations) ou l´Allemagne (900 stations). Des corridors sont progressivement équipés entre la Scandinavie et ´Italie.

L´approvisionnement de la Belgique en LNG ne pose aucun problème puisque le port de Zeebruges abrite un des principaux terminaux de Fluxys. Ce terminal se fournit à 90 % au Qatar, une source sûre et garante d´une qualité stable.

La Belgique est partie prenante dans le projet Blue Corridor porté par NGVA Europe. Ce projet consiste à développer un réseau de stations LNG situées sur quatre axes de transport international (les ‘corridors bleus’) répartis sur 12 pays dont la Belgique.

Aux Pays-Bas, Shell aura ouvert 7 stations LNG avant la fin 2015 et planifie l´ouverture de stations en Allemagne et en Belgique. Les Pays-Bas connaissent aujourd´hui 8 stations LNG et devraient en ouvrir une quinzaine d´autres en 2015.

Une directive européenne prévoit que le réseau de stations LNG devra couvrir tous les grands axes de transport européens en 2025 (réseau TEN-T).

Carte mise à jour des stations installées ou en projet en Belgique
 

 

6. Les véhicules bicarburant

Euro 5

Dans un moteur bicarburant, le dosage entre diesel et LNG varie. Sur la première génération de moteurs bicarburant, à partir de deux réservoirs séparés, le mélange du diesel et du méthane s´effectue à l´intérieur du moteur, dans des proportions qui varient en fonction de plusieurs facteurs dont la vitesse du véhicule et la charge supportée par le moteur.

Le taux de substitution maximal entre le diesel et le gaz est de 70 %, lorsque le moteur fonctionne à pleine charge durant une période longue. C´est le cas dans les applications de transport régional qui utilisent toute la charge utile du véhicule, pour un poids maximal de 40 tonnes maximum.
Les charges légères et les conditions de température extrêmes réduisent l´efficacité du système.

Le véhicule peut aussi rouler au diesel pur. L´autonomie est de de 500 à 1000 km selon le type de réservoir choisi, ce qui est tout à fait compatible avec les exigences d´un grand nombre de métiers du transport.

Euro 6

Chez Volvo Trucks, le taux de substitution entre le diesel et le gaz passera de 65-75 % à 90-95 %, ce qui réduira encore sensiblement la production de CO2. Le moteur utilisera une injection à très haute pression et un allumage direct. Seule une petite quantité de diesel sera injectée, de manière à permettre l’auto-allumage du gaz. Il n’y aura donc plus de mélange préalable entre le gaz et l’air.

Les véhicules DualFuel Euro 6 ont en outre un frein moteur aussi puissant qu´un moteur diesel.

Les véhicules DualFuel Euro 6 doivent nécessairement utiliser un post-traitement des gaz d´échappement SCR.

Selon Volvo Trucks, la consommation totale d´un véhicule Dual Fuel est de 25 % inférieure à celle d´un moteur à gaz (cycle Otto).

LPG

Plusieurs transformateurs (Auto Gas Systemen, Prins, Primagaz) proposent aussi des transformations Dual Fuel qui font fonctionner le moteur avec un mélange de diesel et de LPG.

7. L´offre des constructeurs

Les premiers véhicules au gaz répondaient à la norme EEV. Pour répondre à la norme Euro 6, les moteurs à gaz doivent utiliser l´une ou l´autre des deux technologies de combustion stoichiométrique ou ‘ lean burn´.

La première nécessite l´ajout d´un catalyseur à 3 voies, la deuxième (plus efficace en théorie) l´ajout d´un système SCR et d´un filtre à particules. C´est donc vers la combustion stoichiométrique que s´orientent aujourd´hui les constructeurs.

Iveco Daily Natural Power CNG 136 ch
Iveco Stralis CNG 270 ch
Iveco Stralis CNG 300 ch
Iveco Stralis CNG 330 ch
Iveco Stralis LNG

MAN livre des camions DualFuel aux Pays-Bas, après transformation chez Prins

Mercedes Sprinter NGT (hybride essence-méthane)
Mercedes Econic NGT 302 ch

Scania P 280 ch
Scania P 340 ch

Volvo FE CNG 320 ch
Volvo FM Dual Fuel (2016)

Il existe aussi des kits de transformation (qui font perdre la garantie d´usine) chez Hardstaff, Prins, NGV Motori et Clean Air Power entre autres.

 

8. Témoignages d’utilisateurs

Vos Logistics : un ROI de 4 à 6 ans

Vos Logistics (Pays-Bas) a recours à des véhicules à gaz dans le cadre de son objectif de réduire ses émissions de CO2 de 20 % entre 2010 et 2015. Vos Logistics a développé son premier projet avec trois Mercedes Econic LNG en 2009/2010. Aujourd´hui, sa flotte comprend dix Econic LNG 280 ch et 12 Iveco Stralis LNG 330 ch. Annemarie Timmermans (LNG Project Manager) : « Aujourd’hui, la consommation moyenne est de 25,25 kg de LNG / 100 km, au lieu de 28 litres de diesel. L´investissement se justifie après 4 ou 6 ans selon le kilométrage annuel. Avec un réservoir simple, l´autonomie est de 650 km, mais nous pouvons atteindre 1300 km avec un réservoir double. Le manque de puissance limite par contre les possibilités d´utilisation avec des charges lourdes.»

Verbessem : plus de puissance svp

Bert Verbessem utilise un tracteur Stralis pour des navettes entre le site Coca-Cola de Wilrijk et Waarloos : « J´ai une autonomie d´environ 300 km/jour, mais puisque je peux faire le plein tous les jours, ce n´est pas un problème. Le seul problème, c´est le manque de puissance : 330 ch, c´est vraiment ‘ juste´. Il faut vraiment aller chercher les chevaux dans les hauts régimes. Par contre, le véhicule est silencieux et confortable. » Après deux ans et 100.000 km, le Stralis se montre très fiable. Bert Verbessem se verrait bien renouveler l´expérience… mais avec un véhicule plus puissant. Il recommande aussi d´opter pour du CNG à haut pouvoir calorique, certes un peu plus cher.

Mattheeuws : pas encore bénéficiaire

Eric Mattheeuws (vainqueur du Green Truck Award 2014) ne s´est pas contenté d´un seul véhicule. Il a acheté 25 Volvo bicarburant et vient d´inaugurer sa station LNG à Veurne. « C´est un facteur de rentabilité important. Actuellement, à Kallo, je paie le LNG trop cher pour rentabiliser mon investissement. Sur le diesel, un exploitant gagne 2 à 2.5 centimes. Sur le LNG, 20 centimes, c´est trop. La consommation de mes FM doit aussi encore s´améliorer un peu pour que je puisse rentabiliser l´opération à partir de l´année prochaine. Par contre, en termes de performances, c´est parfait.»

Van Rooijen : bilan positif pour le LPG

Iwan Van de Geer : « Nous avons commencé par des conversions Prins au CNG, puis nous sommes passés chez AGS pour des conversions diesel-LPG. Aujourd´hui, nous avons accumulé presque 500.000 km avec ces véhicules, qui roulent 180.000 km par an en deux shifts, avec des chargements de 10 à 12 tonnes. Nous consommons 25,2 litres de diesel et 10 litres de LPG aux 100 km. Le bilan est donc positif, mais il ne l´est pas pour le CNG. Le rayon d´action est trop faible et les pleins durent trop longtemps. Avec le LPG, le ROI est de 18 mois environ, grâce à une économie de 4000 EUR/an en carburant. »

Victor-Meyer a commencé par hasard

C´est en voyant un véhicule néerlandais équipé d´un réservoir à gaz que le négociant en pierres de Malmédy a développé son intérêt pour les solutions Dual Fuel. C´était en 2012, et sur 12 véhicules, 7 sont désormais bicarburant. « On cherchait à réduire nos frais de carburant, explique Guy Mangelschots, et sur ce plan c´est excellent : la consommation moyenne est de 27,2 litres de diesel, 9,4 LPG et 0,9 d´AdBlue par 100 km. Le système peut aussi fonctionner au LPG pour entraîner une grue ou un compresseur. » Aucun problème technique à signaler, avec des entretiens effectués chez le concessionnaire Rohen tous les 50.000 km et un contrat d´entretien d´usine sur 7 ans et 910.000 km. La seule chose qui empêche Victor-Meyer de passer à une flotte 100 % bicarburant est qu´il n´existe pas encore de solution conforme à la norme Euro VI.

Snel Logistic Solutions : des stations LNG svp !

C´est dans le cadre de son certificat Lean & Green que Snel Logistic Solutions teste jusqu´à la fin août trois tracteurs Iveco CNG transformés au LNG chez Schouten. Peter Snel : « Schouten a huit stations LNG aux Pays-Bas, et nous en utilisons 4 à partir de notre centre de distribution de Weert. Il en manque toutefois une au sud de Weert pour que nous puissions utiliser nos Stralis à partir de l´usine de Spa qui est notre client. Mais 330 ch, c´est trop peu sur des parcours accidentés avec des chargements de bouteilles d´eau, alors que nous montons à 50 tonnes aux Pays-Bas sur des parcours complètement plats. Les véhicules ont roulé entre 60 et 80.000 km sans problème. Il faut juste se réhabituer à la boîte manuelle… Avec un surcoût de 20.000 EUR, le retour sur investissement se fait après 500.000 km… si les accises sur le gaz ne changent pas. Nos véhicules roulent 200.000 km/an en deux shifts, donc ça vaut vraiment la peine. La consommation ? Entre 26 et 28 kilos de LNG aux 100 km. Même en tenant compte de frais d´exploitation plus élevés (0,04 EUR/km), le bilan reste positif de 0,04 EUR/km. »

9. Perspectives d´avenir

A court terme (2015-2016), on devrait voir apparaître des moteurs CNG ou LNG de plus grande cylindrée, avec une puissance avoisinant les 400 ch. Les motoristes devraient aussi parvenir à réduire la consommation spécifique des moteurs à gaz.

A moyen terme (2020), le nombre de poids lourds roulant au gaz devrait être multiplié par 6 (en longue distance), alors qu´on devrait voir apparaître les premières applications dans le secteur de la construction.

A plus long terme, par un procédé de synthèse, le gaz méthane pourrait être transformé en GTL (Gas-To-Liquid), de manière à être transporté et distribué comme n´importe quel autre carburant, sans les inconvénients liés au LNG.

L´avenir du méthane comme carburant dépendra en grande partie du développement d´un réseau de stations-services et de la politique fiscale des états.

 

10. Liens utiles

www.ngva.be

Constructeurs poids lourds
www.iveco.be
www.mercedes-benz.be
www.scania.be
www.volvotrucks.be

Conversions CNG/LNG
www.drivesystems.be
www.rolandelng.nl

Conversions Duel Fuel LPG
AGS

Primagaz

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