Après avoir analysé la capacité théorique des E-carburants à réduire les émissions carboniques du secteur des transports, analysons les difficultés auxquelles font face les E-carburants empêchant ce déploiement rapide dans le secteur des transports, notamment maritime et aérien.
Les E-carburants sont très gourmands en énergie
Une très forte dépendance à l’électricité
Actuellement, les E-carburants consomment une quantité très importante d’électricité avant leur commercialisation. L’électrolyse de l’eau, notamment, consiste à utiliser un puissant courant électrique afin de décomposer l’eau en gaz. De même, des unités de capture du CO2 (CSS) sont parfois nécessaires afin de rendre la production totalement neutre en carbone. Résultat, les besoins en électricité atteignent des chiffres colossaux en cas d’adoption très large de ce type de carburant.
En Europe, la substitution des énergies fossiles par les électro-carburants nécessiterait une multiplication par 1,5 de la production totale d’électricité. Autant dire qu’il s’agit d’un véritable défi, non seulement en matière de génération d’électricité mais également pour les réseaux électriques.
La nécessité de s’alimenter en énergie bas-carbone
Ces besoins très importants en électricité sont d’autant plus problématiques que les électro-carburants devront s’alimenter en énergie bas-carbone. En effet, si l’électricité provenait des énergies fossiles, ces carburants perdraient tout intérêt en matière de décarbonation du transport. Or, si l’on s’appuie sur le mix électrique actuel, ces carburants émettraient davantage d’émissions de CO2 que les carburants classiques.
La difficulté consistera dès lors à augmenter très fortement la génération d’électricité issue des énergies renouvelables (EnR). Cela posera des problèmes en matière de conflit d’usage avec les consommateurs finaux et de disponibilité des terres. À noter que les surplus de production liés à l’intermittence des EnR ne peuvent suffire à alimenter les électrolyseurs.
L’importance de l’eau dans la production des E-carburants
L’eau, ressource centrale de l’électrolyse
En plus des besoins en électricité, la fabrication des E-carburants repose sur l’utilisation intensive de ressources hydriques. L’électrolyse a besoin notamment de beaucoup d’eau afin de transformer l’électricité en gaz ou en liquide. Cela crée d’importantes compétitions d’usage avec l’agriculture et même avec les consommateurs finaux dans des pays subissant des stress hydriques.
Pour donner un ordre d’idée, on estime à 1,4 litre d’eau la quantité nécessaire pour produire 1 litre d’électro-carburant. À cela, il faut ajouter la quantité d’eau consommée afin de refroidir les panneaux solaires pouvant alimenter l’électrolyse. En conséquence, la diminution probable des réserves hydriques due au réchauffement climatique pourrait constituer un frein puissant aux électro-carburants.
Un manque d’alternatives à l’électrolyse de l’eau
Afin de contourner l’obstacle du manque d’eau, des alternatives existent à l’électrolyse. Ainsi, la technique du « methane splitting » fait figure de candidate intéressante de substitution. Son intérêt consiste à consommer moins d’eau et près de 5 fois moins d’énergie que la méthode de l’électrolyse.
Son problème réside néanmoins dans l’utilisation de gaz naturel dans le processus de production. Afin de rester neutre en carbone, des unités supplémentaires de capture de CO2 devront être installées, faisant augmenter les prix. En conséquence, l’électrolyse de l’eau reste encore aujourd’hui la principale méthode utilisée afin de fabriquer les électro-carburants.
La question de la compétitivité
3 à 4 plus chères que les hydrocarbures classiques
Le développement des E-carburants se trouve donc entravé par des questions d’accès à l’électricité bas-carbone et aux ressources en eau. Cependant, l’obstacle principal de l’adoption à grande échelle de ces carburants reste avant tout lié à leur prix. Aujourd’hui, les électro-carburants ne peuvent être compétitifs face aux carburants classiques sans une tarification importante du carbone. Un soutien des pouvoirs publics est également nécessaire pour s’assurer d’une réduction de l’écart de compétitivité.
D’après l’Institut de recherche sur l’environnement de Stockholm, le prix des électro-carburants reste encore beaucoup trop élevé. L’institut estime à 120 USD$ par MWh, le prix le plus bas pour ces carburants. Or, l’équivalent de ce prix pour les énergies fossiles n’est que de 40 USD$ selon ce même institut. De fait, les électro-carburants ont un prix trois à quatre fois supérieur aux carburants classiques.
L’électricité et l’électrolyseur comme principaux facteurs de coûts
Cette différence de compétitivité s’explique par le poids de l’électricité et des électrolyseurs dans le coût global de production. L’électricité est particulièrement problématique du fait du faible facteur de charge des parcs éoliens et solaires. En l’occurrence, l’intermittence des EnR signifie de fortes variations de prix avec des pics aux heures de pointe. Dans ces conditions, les producteurs d’électro-carburants se voient confrontés à des coûts supplémentaires afin d’assurer l’électricité de manière continue.
Le second facteur de coût concerne, quant à lui, l’ensemble des dépenses liées aux électrolyseurs, notamment les piles de cellules. Ces dernières représentent près de 50% du coût total d’un électrolyseur. À cela il faut ajouter l’intermittence des EnR favorisant l’utilisation des électrolyseurs PEM plus coûteux, au détriment des électrolyseurs alcalines. Ces derniers possèdent également le grand désavantage d’avoir des coûts de maintenance élevés en raison d’effets corrosifs importants.
Par conséquent, la réduction des coûts d’électrolyse sera absolument primordiale pour garantir le développement des E-carburants dans les prochaines années. Déjà, le coût de l’électricité bas-carbone a atteint des niveaux extrêmement bas dans certaines régions du monde. De même, le coût des électrolyseurs a diminué de 20% ces dernières années tiré par la demande chinoise. Cependant, une adoption large des électro-carburants reste encore peu probable du fait des besoins colossaux en électricité et en eau.
En somme, si les E-carburants possèdent des avantages incontestables en matière de décarbonation de secteurs au coût d’abattement élevé, les besoins énergétiques qu’ils induisent font craindre, actuellement, une fausse bonne idée pour la transition énergétique. Néanmoins, ce sont des carburants facile à stocker et à transporter, et qui plus est, malgré leur coût, susceptible de réduire l’impact des carburants sur le réchauffement climatique. Surtout, leur principal avantage consiste en leur compatibilité avec les infrastructures existantes réduisant ainsi le coût de la transition énergétique.
