Alors que la demande d’équipements électriques croît rapidement sur le marché, JCB reconnaît que toutes les machines et applications ne sont pas adaptées à l’alimentation par batterie. Dans sa volonté de fournir une gamme complète d’équipements zéro émission, JCB a introduit des machines électriques compactes dans différentes catégories de produits.
Aujourd’hui, l’entreprise étudie également la possibilité d’utiliser l’hydrogène comme carburant pour les engins de terrassement et de manutention de plus grande taille, ce qui a permis de mettre au point des prototypes fonctionnels de pelles rétrocaveuses et de chariots télescopiques alimentés à l’hydrogène.
Une expérience de pile à combustible à hydrogène
Dans le cadre de ses efforts pour développer un moteur à combustion d’hydrogène, JCB a réussi à créer un prototype fonctionnel d’excavatrice à pile à hydrogène. Après mûre réflexion, JCB a conclu que l’alimentation par batterie n’était pas la solution optimale pour ses grosses machines, ce qui l’a conduit à explorer le potentiel de l’hydrogène comme source de carburant. Le résultat est un prototype fonctionnel impressionnant d’une excavatrice alimentée à l’hydrogène, qui illustre l’engagement de JCB en faveur de l’innovation et de la durabilité dans la recherche d’un équipement à émissions nulles.
Selon Tim Burnhope, directeur de l’innovation chez JCB, l’entreprise s’est d’abord aventurée dans la technologie des batteries et a lancé avec succès sept machines électriques qui se sont bien comportées dans les environnements urbains. Cependant, M. Burnhope souligne que les limites des machines électriques deviennent évidentes lorsqu’elles sont utilisées sur des chantiers qui ne sont pas facilement accessibles à des bornes de recharge ou qui nécessitent une alimentation électrique supplémentaire, comme les sites isolés ou les sites dépourvus d’infrastructure électrique. Il souligne que cette prise de conscience a conduit JCB à explorer des solutions alternatives, telles que l’hydrogène, pour ses plus grosses machines afin de surmonter ces obstacles et de parvenir à des opérations durables, même dans des environnements difficiles.
JCB a reconnu que les grosses machines fonctionnaient souvent dans des endroits éloignés et nécessitaient une puissance importante, et que dépendre uniquement des batteries était devenu prohibitif en termes de coûts et peu pratique. Tim Burnhope explique que les clients préfèrent la familiarité du carburant mobile, ce qui a conduit JCB à explorer des options alternatives au diesel, telles que l’huile végétale hydrogénée (HVO) et l’hydrogène, en tant que solutions potentielles. Ce changement d’approche reflète l’engagement de JCB à trouver des alternatives durables et pratiques en matière de carburant pour ses grosses machines afin de répondre aux exigences des différents chantiers tout en réduisant l’impact sur l’environnement.
Tim Burnhope explique qu’après mûre réflexion, JCB a conclu que l’hydrogène était la solution la plus viable et la plus prometteuse pour répondre à ses besoins du moment. Cela les a conduits à développer leur excavatrice à pile à combustible, que Tim Burnhope décrit comme une “machine fantastique”. Il reconnaît toutefois que la technologie actuelle présente certaines limites. La pile à combustible est sensible à la poussière et aux forces G, et elle peut être coûteuse, surtout lorsqu’elle est associée à des batteries d’alimentation et à des convertisseurs CC/CC. M. Burnhope reconnaît que le coût des composants est à lui seul considérable. Malgré les difficultés, JCB reste déterminé à faire progresser la technologie de l’hydrogène et à trouver des moyens pratiques de surmonter ces obstacles, car il est convaincu qu’elle recèle un potentiel important pour l’avenir durable de l’industrie.
Les inquiétudes concernant la valeur résiduelle de la machine et les difficultés à vendre sur le marché des pièces détachées une machine d’occasion équipée de piles à hydrogène dans différentes parties du monde ont également joué un rôle dans le processus de décision de JCB. En conséquence, JCB a pris la décision stratégique que son excavateur à pile à hydrogène resterait une preuve de concept unique, car il a été jugé peu pratique pour le marché. Toutefois, le président de JCB, Lord Bamford, a lancé un défi à l’équipe d’ingénieurs pour qu’elle explore la combustion de l’hydrogène comme solution potentielle pour ses futurs projets.
JCB se tourne vers le développement de moteurs à combustion d’hydrogène
M. Burnhope a expliqué que les tentatives précédentes de combustion de l’hydrogène étaient limitées par la technologie disponible à l’époque. Cependant, avec le développement du nouveau moteur, JCB a cherché à créer une solution dont les performances seraient équivalentes à celles d’un moteur diesel. Il a fallu des recherches et des expériences approfondies, avec plus de 165 itérations, pour perfectionner le processus de combustion de l’hydrogène. Tout au long de ce processus, JCB a identifié 11 défis de conception et les a réduits à quatre causes principales :
- le mélange d’hydrogène,
- la compression de l’air,
- l’allumage par étincelle,
- la gestion de la vapeur.
JCB a donc conçu un moteur entièrement nouveau. Ce moteur injecte de l’hydrogène gazeux au lieu d’un carburant liquide, est équipé de bougies d’allumage spécialement conçues et d’un turbocompresseur à haut rendement, et gère le sous-produit du processus de combustion – la vapeur – en le brûlant sous forme d’eau. Cette approche innovante permet de relever les défis liés à la combustion de l’hydrogène et vise à atteindre des niveaux de performance équivalents à ceux d’un moteur diesel.
Un nouveau moteur – mais un processus familier sur le chantier
JCB effectue actuellement des tests sur le moteur à combustion d’hydrogène dans un chargeur télescopique et une chargeuse-pelleteuse. L’entretien et le fonctionnement quotidiens d’une machine équipée d’un moteur à combustion d’hydrogène JCB seront similaires à ceux d’une machine équipée d’un moteur diesel. La plupart des points d’entretien seront familiers aux techniciens du chantier, et le carburant hydrogène peut être commodément livré sur le chantier à l’aide d’un camion, tout comme le diesel. Pour faire le plein, il suffit de raccorder la machine au camion de ravitaillement à l’aide d’un tuyau, et l’opérateur peut reprendre le travail en quelques minutes.
JCB vise à utiliser de l’hydrogène vert, qui est produit à partir de sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne, solaire ou nucléaire, car il est considéré comme la forme de carburant hydrogène la plus respectueuse de l’environnement. Cependant, la limite actuelle est la disponibilité du carburant hydrogène, qui maintient également les prix du carburant à un niveau relativement élevé. Néanmoins, JCB est optimiste et pense que cette limitation changera dans les années à venir, à mesure que l’infrastructure de l’hydrogène se développera en Amérique du Nord. Selon JCB, l’hydrogène contient trois fois plus d’énergie que le diesel, ce qui signifie que si le coût de l’hydrogène est inférieur à trois fois le coût du diesel, l’hydrogène devient alors une option de carburant plus rentable.
Alors que les nouvelles technologies ont souvent un prix plus élevé que les options existantes, l’équipement JCB alimenté par combustion d’hydrogène devrait avoir une prime relativement faible par rapport à son homologue alimenté au diesel, comparé à d’autres solutions zéro émission, selon M. Burnhope. Il estime qu’une machine équipée d’un moteur à combustion d’hydrogène coûtera environ 20 à 35 % de plus que la version diesel. À titre de comparaison, les équipements alimentés par des batteries ont généralement un surcoût de 70 à 200 %, tandis qu’une excavatrice à pile à hydrogène, comme le prototype développé par JCB, aurait un surcoût de 200 à 300 %.
La combustion de l’hydrogène est-elle l’avenir ?
Selon M. Burnhope, les clients de JCB reconnaissent de plus en plus la nécessité de solutions net-zéro, et l’objectif de l’entreprise est de simplifier la transition pour les entrepreneurs. La familiarité de la livraison mobile de carburant et de la solution de combustion de l’hydrogène a suscité l’enthousiasme des clients, qui sont impatients de voir les machines sur le marché afin de pouvoir les acheter et les expérimenter. M. Burnhope fait remarquer que lorsque les nouveaux modèles sont entre les mains des clients, JCB bénéficie de précieuses opportunités d’apprentissage en recueillant des commentaires et des informations sur l’utilisation en conditions réelles.
