Du berceau à la tombe

Ulrich Hamme, directeur technique, et Phillip Federle, chef de service des véhicules-grues, nous expliquent le contexte et les résultats de l'étude. Ils donnent également un aperçu des réalisations concrètes.

Pourquoi Liebherr fait-il appel à une entreprise de conseil économique pour le thème des entraînements durables ?

Dr. Hamme : Pour atteindre les objectifs de protection du climat et respecter le budget restreint consacré aux gaz à effet de serre, l'économie nationale doit être restructurée. Les grues mobiles sont un élément central de la transformation vers une économie défossilisée, par exemple lors de l'installation d'éoliennes et de la transformation de l'infrastructure. Cependant, les grues mobiles émettent également des gaz à effet de serre. Afin que le budget restant pour les gaz à effet de serre puisse être utilisé de manière efficace, les grues mobiles doivent également être soumises à des analyses globales de leur cycle de vie. La motivation et l'objectif de Liebherr étaient de réaliser une analyse complète du cycle de vie des gaz à effet de serre des engins de construction Liebherr, en particulier des grues mobiles. Le savoir-faire technique et la compétence en matière de produits sont apportés par Liebherr. La compétence économique et les connaissances en matière de considérations et d'évaluations énergétiques globales pour les analyses de cycle de vie proviennent de Frontier Economics, une entreprise de conseil économique renommée et expérimentée.

Federle : Liebherr et Frontier Economics ont analysé pour les grues mobiles les quantités de gaz à effet de serre générées sur l'ensemble du cycle de vie. En effet, bien qu'elles jouent un rôle moteur dans la défossilisation et qu'elles soient irremplaçables dans le développement des énergies renouvelables comme les éoliennes, elles sont elles aussi l'un des émetteurs. Les analyses de Frontier Economics se limitent à déterminer de manière fondée les émissions de gaz à effet de serre de différentes technologies de propulsion, mais ne reflètent pas si ces approches sont techniquement réalisables et si elles permettent d'atteindre les objectifs fixés.

Qu'est-ce qui se cache derrière une analyse du cycle de vie ?

Federle : Les émissions directement émises par un véhicule sont relativement faciles à déterminer à partir de la quantité de carburant consommée. Si l'on prend l'exemple des véhicules électriques, on n'obtient tout d'abord pas de CO2. Mais si nous faisons fonctionner les véhicules électriques avec de l'électricité produite à partir de charbon, nous n'avons fait que déplacer les émissions dans un autre domaine, sans les économiser - ce que l'on a tendance à ignorer, consciemment ou inconsciemment.

Il ne faut donc pas négliger la production et la mise à disposition de l'énergie, car l'environnement ne se soucie pas de savoir où, quand et pourquoi des émissions sont produites. Il faut donc avoir une vision globale. Or, on ne l'obtient que si l'on tient compte de la production. Ici, les émissions de CO2 sont calculées, par exemple pour l'acier, depuis l'extraction du minerai jusqu'à la grue, en passant par l'aciérie et le laminoir, en tenant compte des parts de recyclage et des chutes. Et ce pour tous les matériaux, qu'il s'agisse de caoutchouc, de cuivre, de composants électroniques, de textile ou d'aluminium. Le thème de l'élimination des composants constitue le point final. Ce n'est qu'à ce moment-là que l'on dispose d'une image dans laquelle les émissions ne peuvent pas disparaître dans un coin aveugle. Il n'est alors plus possible d'enjoliver les choses. Tout est pris en compte : du berceau à la tombe ou "from cradle to grave", comme on dit dans le secteur.

Dr Hamme : Car s'il est indéniable que les grues mobiles jouent un rôle précurseur dans la transformation de l'économie nationale dans le respect du climat, elles sont aussi des émetteurs de gaz à effet de serre et font donc "partie du problème". Elles aussi doivent être exploitées et fabriquées de manière de plus en plus neutre. Une évaluation pertinente des gaz à effet de serre doit donc tenir compte des émissions sur l'ensemble du cycle de vie. Les cycles de vie des applications mobiles telles que la grue mobile comprennent au moins les cinq étapes suivantes :

• Fabrication (Cradle-to-Gate)
• Production d'énergie (Well-to-Tank)
• Développement de l'infrastructure
• Utilisation de la grue mobile (Tank-to-Wheel)
• Mise au rebut ou recyclage (fin de vie).

Quels sont les résultats de ces études ?

Dr Hamme : L'étude de la grue mobile, que nous avons réalisée à titre d'exemple sur une LTM 1160-5.2, nous a montré à quel moment elle émettait des gaz à effet de serre. Nous avons également vu comment ces émissions sont générées et comment différents matériaux ou scénarios d'utilisation contribuent aux émissions de CO2. Bien sûr, cela ne nous permet pas aujourd'hui de supprimer des composants de la grue ou d'omettre des fonctions dont le client a besoin. Mais cela montre sur quoi il faut mettre l'accent.

Federle : "De plus, dans le cadre de l'étude, nous avons calculé non seulement la grue actuelle avec tous ses composants, mais aussi les formes de propulsion alternatives afin de pouvoir les comparer entre elles. Nous n'avons examiné que les alternatives qui, selon notre point de vue actuel, seraient possibles dans la pratique. Il existe certainement d'autres approches techniquement très intéressantes sur le marché et dans les discussions. Toutefois, nous ne pensons pas qu'elles pourront s'imposer dans l'infrastructure concernée dans les 10 à 15 prochaines années.

Mais quelle contribution les moteurs alternatifs peuvent-ils apporter ?

Federle : Nous prenons comme référence la grue actuelle équipée d'un moteur diesel avec 100% d'émissions. Les résultats montrent qu'avec les connaissances et la technique d'aujourd'hui, la plus grande économie de CO2 peut être réalisée avec des huiles végétales hydrogénées. Avec ces huiles végétales hydrogénées, ou HVO, nous pouvons économiser environ 75% des émissions de CO2 sur l'ensemble du cycle de vie. Avec les e-fuels, qui représentent en effet une technologie équivalente pour la grue, il est possible d'économiser plus de 60 % des émissions.

Dr Hamme : Avec un moteur à combustion à hydrogène, on augmenterait même les émissions avec l'hydrogène produit aujourd'hui, car l'hydrogène est actuellement le plus souvent produit à partir de gaz naturel. Cela n'a donc aucun sens sur le plan écologique. C'est pourquoi nous avons envisagé pour cette technologie un scénario d'avenir avec de l'hydrogène vert importé. Dans ce cas, nous pouvons économiser nettement plus de la moitié des émissions. Dans le cas d'une propulsion par pile à combustible, la même tendance se dessine en raison de l'hydrogène comme source d'énergie, mais on constate ici le meilleur rendement de cette technologie. La propulsion électrique par batterie ne peut pas non plus contribuer à la réduction des émissions avec le mix électrique actuel. C'est pourquoi nous avons ici aussi effectué un autre calcul en supposant une électricité 100 % verte. On arrive alors à une économie de CO2 de plus de 40 %. On voit ici clairement que la production de batteries représente une part très importante des émissions.

Pourquoi l'électricité verte et l'hydrogène vert émettent-ils encore des émissions alors qu'ils sont verts de par leur nom ?

Dr Hamme : On ne tient malheureusement pas compte de l'approche globale. Lorsque vous construisez une éolienne aujourd'hui, les fondations et la tour, par exemple, sont en grande partie fabriquées en béton et en acier. Ces matières premières ne peuvent pas - pas encore - être produites de manière neutre en termes de CO2. Ainsi, l'éolienne a déjà un sac à dos de CO2 le premier jour, qui doit bien sûr être transposé aux kilowattheures au cours de sa vie. Cette approche s'applique également aux cellules solaires.

Il faut également prendre en compte les lignes électriques et les postes de transformation. Ainsi, au bout du compte, on arrive là aussi à quelque chose. Il faut malheureusement se défaire de l'idée que ce qui est aujourd'hui qualifié de "neutre en CO2" ou de "vert" est absolument exempt de CO2. Dans la pratique, c'est comme la bière sans alcool. Celle-ci contient aussi de faibles quantités résiduelles d'alcool. Dans ce contexte, je suis curieux de voir comment les premières villes veulent devenir neutres en CO2 d'ici 2030 - car la neutralité locale en CO2 n'apporte rien sur le plan écologique. Tant que la cimenterie est la même, mais qu'elle n'est pas située dans la ville, l'environnement n'a rien gagné.

Pourquoi le ravitaillement en HVO obtient-il même de meilleurs résultats que la variante avec E-Fuels ?

Federle : C'est certainement dû en partie au HVO que nous utilisons ici à Ehingen. Pour nous, il était clair dès le départ que nous n'utiliserions pas de HVO issu d'huile de palme ou de résidus d'huile de palme. C'est pourquoi nous achetons chez Liebherr du HVO certifié, produit à partir de déchets - dans le cas concret, d'huiles alimentaires. Étant donné qu'il s'agit de déchets, il n'y a pas de sac à dos de CO2 jusqu'à ce moment-là. Ce n'est que lors de la transformation en carburant, du transport et du stockage que des émissions s'ajoutent pour notre grue. Si nous cultivions de l'huile de tournesol, le potentiel d'économie serait un peu moins bon. Avec les e-fuels, en revanche, vous avez toujours les émissions dues à la construction de l'éolienne ou de l'installation solaire, qui rendent ce carburant un peu moins performant.

Quels sont les obstacles ou les limites du HVO ?

Dr Hamme : La limite décisive pour ce carburant est certainement sa disponibilité limitée. La quantité de déchets est bien sûr limitée et, de notre point de vue, le HVO ne pourra donc jamais être produit dans la même quantité que celle utilisée aujourd'hui pour la combustion du diesel. Il est certainement possible d'augmenter quelque peu les quantités en plantant des tournesols ou du colza, mais cela ne doit pas aller jusqu'à raser la forêt tropicale pour cultiver de l'huile de palme, au nom de la protection de l'environnement ! Cette limite donnera certainement lieu à des discussions au sein de la politique et de la société.

Certains constructeurs de camions misent sur les moteurs à pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène et investissent des milliards d'euros dans leur développement. Des sommes importantes sont investies dans le développement de la production d'hydrogène vert. Comment voyez-vous cette technologie pour les grues mobiles et sur chenilles à moyen et long terme ?

Dr Hamme : Nous allons bien entendu suivre de près l'évolution des moteurs à hydrogène et des piles à combustible pour toutes les applications, par exemple pour les véhicules utilitaires et les engins de chantier. Dans notre usine de moteurs en Suisse, le premier prototype de moteur à hydrogène est actuellement mis en service sur le banc d'essai. C'est là que nous avons implanté les compétences du groupe Liebherr en matière d'hydrogène. Comme pour les variantes d'entraînement électriques à batterie dans le domaine du transport lourd, il n'existe pas non plus de technologie mature et prête à l'emploi pour les grues mobiles en ce qui concerne l'hydrogène.

Federle : Les entraînements à pile à combustible sont moins appropriés pour les grues mobiles avec leurs charges très irrégulières et leurs collectifs de charge élevés. Les moteurs à hydrogène peuvent être plus intéressants. Dans l'ensemble, les incertitudes sont encore si grandes qu'il n'est pas possible aujourd'hui de définir des objectifs réalistes. Le stockage de l'énergie au niveau de la grue constitue ici aussi un problème clé. Ni l'hydrogène gazeux, ni l'hydrogène liquide fortement refroidi ne disposent d'un poids et d'un volume suffisants dans le concept actuel de la grue.

Dr Hamme : De nombreuses questions restent ouvertes concernant la technologie de stockage, la logistique de ravitaillement et l'infrastructure d'approvisionnement. Il reste à attendre et à observer les voies de développement qui seront empruntées dans un avenir proche et lointain, en particulier pour les véhicules utilitaires et les engins de chantier.

De ce point de vue écologique, les autres approches avec l'hydrogène et les batteries sont-elles alors des erreurs techniques ?

Dr Hamme : Définitivement non ! Ces technologies ont encore un net potentiel de développement qui ne peut pas être évalué de manière définitive aujourd'hui. Nous ne parlons que d'un instantané à l'heure actuelle. De plus, nous ne parlons actuellement que d'un extrait de l'étude, et les déclarations ne sont valables que pour la grue mobile. La même démarche a montré des avantages évidents pour un entraînement électrique dans le cas d'un camion-malaxeur ou d'une petite chargeuse sur pneus, par exemple.

D'où vient cette nette différence pour la même procédure ?

Federle : Cela tient à l'utilisation absolument différente des appareils. Pour la grue, il était important pour nous de comparer des appareils fonctionnellement identiques. L'appareil doit permettre d'effectuer les mêmes travaux qu'avec la grue actuelle, sans faire de concessions. La flexibilité de travailler de manière autonome en fait également partie. Un camion-malaxeur, en revanche, rentre chaque soir à la maison et peut être suffisamment chargé. Et même pendant le chargement du béton, il peut se recharger en électricité de manière fiable, car on peut supposer ici une infrastructure de chargement correspondante.

Dr. Hamme : En outre, le malaxeur a des distances très limitées à parcourir et une puissance relativement faible à fournir par rapport à la grue. Le cycle de charge du camion-malaxeur n'est pas comparable à celui d'une grue. Si l'on peut réduire la quantité d'énergie stockée grâce à de telles conditions marginales, l'accumulateur, qui pousse massivement les émissions du fabricant, devient naturellement de plus en plus petit.

Liebherr a déjà révélé qu'une variante à entraînement électrique d'une grue mobile compacte Liebherr sera présentée à la prochaine Bauma. Pouvez-vous déjà en dire plus à ce sujet ?

Dr Hamme : Nous avons prévu de lancer dans le courant de l'année la LTC 1050-3.1, notre grue compacte à une cabine et trois essieux dans la catégorie des 50 tonnes, avec un entraînement électrique supplémentaire en option pour toutes les fonctions de la grue. La grue sera donc équipée comme jusqu'à présent d'un moteur diesel HVO pour la conduite sur route et le travail lors de l'utilisation de la grue, mais elle pourra également être utilisée pour le travail de la grue avec un entraînement électrique et donc en conformité avec le principe "Local Zero Emission". Toutes les caractéristiques d'utilisation actuelles de la grue sont donc conservées, qu'elle soit utilisée avec l'entraînement de grue sans émission de gaz d'échappement ou avec le moteur à combustion.

Le courant pour l'entraînement électrique provient de l'alimentation électrique locale via un raccordement par câble. Pour profiter pleinement des performances de la grue, un raccordement de 125 ampères à forte intensité est nécessaire. Avec 63 ampères, les vitesses de travail maximales peuvent être réduites.

Avec cette approche, nous garantissons ce qui suit : La grue hybride LTC 1050-3.1 peut continuer à être utilisée de manière rentable en tant que "grue mondiale" flexible sur tous les sites d'intervention. Les avantages pour le client, la pratique d'utilisation et la rentabilité vont de pair avec la protection globale et locale de l'environnement.

L'avenir nous réserve donc encore beaucoup de choses intéressantes dans le domaine des entraînements durables pour la réduction des émissions de CO2. Mais regardons le présent. Que met concrètement en œuvre Liebherr à Ehingen ?

Federle : Depuis septembre 2021, nous faisons le plein de nos grues mobiles et sur chenilles dans l'usine Liebherr d'Ehingen exclusivement avec du HVO pur. Cela vaut pour la réception des grues et les essais de conduite ainsi que pour le premier ravitaillement avant la livraison. Ces derniers mois, nous avons travaillé à la préparation de toute la gamme de grues mobiles et sur chenilles pour une utilisation avec du HVO. Pour ce faire, les moteurs diesel installés ont d'abord été testés, certifiés et approuvés par les constructeurs. Les grues ont également été largement testées et éprouvées avec du HVO pur, chez des clients et dans notre propre département d'essais.

Dr Hamme : Sur le site d'Ehingen, nous avons également analysé tous les véhicules de notre trafic d'usine. À quelques exceptions près, ils peuvent également être approvisionnés en carburant HVO. Au total, le passage au carburant HVO nous permettra d'économiser 2,5 millions de litres de diesel fossile par an. Cela entraînera une réduction annuelle d'environ 6.500 tonnes de CO2 dans notre usine.

Autre chose : depuis le 1er janvier 2022, nous achetons exclusivement de l'électricité verte pour notre usine d'Ehingen. Nous alimentons donc toute l'usine avec de l'électricité certifiée issue de l'énergie éolienne européenne. C'est une nouvelle étape vers la neutralité en matière de CO2.

Que pensez-vous de la propulsion, des alternatives et de la protection du climat ? Nous sommes impatients de connaître votre opinion et nous nous réjouissons de recevoir votre e-mail à . Peut-être pourrons-nous tout de suite utiliser votre question ou votre opinion pour un article dans le prochain magazine. Engageons la conversation !

Cet article a été publié dans le magazine UpLoad 01 | 2022.