Nous avions l’habitude de croire que l’avenir était alimenté par batterie. La vision était nette. Pas de sorties d’échappement. Juste des flottes silencieuses de Tesla et de Nissan glissant devant des gratte-ciel en verre, un rêve de science-fiction réalisé par les premiers prophètes de la technologie comme Bradbury et Dick. Le battage médiatique était réel. En 2008, Barack Obama s’est engagé à installer un million de véhicules électriques sur les routes américaines d’ici 2015. Cela semblait inévitable. Nous avions aussi le matériel. La Nissan Leaf. La Tesla Model S. La BMW ActiveE. Ils étaient là. Ils étaient brillants.
Puis la réalité est arrivée.
L’anxiété de portée n’est plus un terme marketing. C’est une barrière physique. La plupart des premiers véhicules électriques offraient 100 à 200 miles avant que la batterie ne s’épuise. C’est ça. Et les infrastructures de recharge ? Clairsemé. Vous ne pouviez pas simplement « faire le plein ». Il fallait chercher des bouchons. La peur d’être bloqué est devenue un tueur de marché. Les ventes sont au point mort. En 2012, seuls 52 835 plug-ins ont été vendus. De décembre 2010 à cette période, les ventes totales ont oscillé autour de 70 000 unités. Contre 15 millions de véhicules traditionnels vendus annuellement ? C’est moins de 1 pour cent. Une erreur d’arrondi.
L’industrie a donc pivoté. Pas en arrière, mais de côté. Les entreprises ont réalisé qu’elles ne pouvaient pas simplement attendre que les batteries s’améliorent. Ils considéraient l’économie fondée sur les combustibles fossiles non pas comme un échec, mais comme une plateforme. Audi mène cette charge. Plus précisément, ils parient sur l’e-gaz.
En 2013, Audi a ouvert la première usine industrielle au monde à produire du carburant synthétique neutre en carbone. Il ne s’agit pas seulement d’essence ordinaire. Il s’agit d’un e-gaz conçu pour les véhicules au gaz naturel comprimé (GNC). Leur banc d’essai ? L’A3 Sportback TCNG. Mais le plus gros problème concerne les infrastructures. Cette plante crée un plan. Il construit le réseau nécessaire pour fournir de l’électricité aux véhicules électriques et de l’hydrogène aux voitures à pile à combustible lorsque ces technologies seront réellement matures. C’est un pont.
Les sceptiques ne sont pas impressionnés. Christopher DeMorro, écrivant pour Gas 2, l’a dénoncé. Son argument était brutal. Le problème ne réside pas seulement dans le maintien des émissions. Cela les réduit. En nous concentrant sur l’e-gaz, nous restons fidèles à la norme carbone. Nous devrions donner la priorité aux véhicules qui consomment moins d’énergie. L’efficacité plutôt que la synthèse.
Mais avant de qualifier le projet de greenwashing d’entreprise, vous devez en comprendre les mécanismes. Vous devez regarder comment Audi définit la « neutralité carbone ». Ce n’est pas magique. C’est de la chimie. Et c’est peut-être la seule raison pour laquelle le moteur à combustion interne survivra au cours de la prochaine décennie.
Audi ne parle pas seulement de réduire son empreinte carbone. L’entreprise travaille activement à trouver un moyen de rendre les moteurs à combustion interne neutres en carbone. Si les termes « empreinte carbone » ou « compensations carbone » vous sont étrangers, pensez-y de cette façon : une empreinte carbone calcule toutes les émissions de dioxyde de carbone (CO2) d’une personne ou d’une entreprise. Le CO2 est ici le principal acteur nuisible, mais des mesures précises prennent également en compte le méthane et les chlorofluorocarbones. Ces chiffres sont généralement exprimés en tonnes d’équivalent CO2 par an.
Lorsque vous réduisez les émissions de CO2 pour une activité spécifique, l’empreinte diminue. Si vous réduisez les émissions jusqu’à ce qu’elles égalent l’empreinte, vous atteignez la neutralité carbone. Les entreprises y parviennent de manière désordonnée et variée. Certains construisent des parcs éoliens pour remplacer le charbon. D’autres plantent des arbres pour séquestrer le carbone. Audi finance des projets qui réduisent les gaz à effet de serre. Tous ces éléments comptent comme compensation carbone.
Le transport est la partie la plus difficile. Déplacer des personnes et des biens signifie généralement brûler des combustibles fossiles. Construire une voiture nécessite de l’électricité, souvent provenant de centrales électriques sales. L’extraction, le raffinage et la livraison du carburant nécessitent encore plus. Puis la voiture roule. Le moteur à combustion interne émet des gaz à effet de serre. Ils se rassemblent dans l’atmosphère. Ils forment une couverture qui réchauffe la planète. Les véhicules électriques et à hydrogène pourraient résoudre ce problème. Mais ils ne sont pas viables pour tout le monde, partout et pendant des années.
L’usine de Werlte et le méthane synthétique
Audi appelle son approche « mobilité équilibrée ». Elle est définie comme une mobilité holistique et neutre en CO2 sur des distances courtes, intermédiaires et longues. L’e-gaz est la clé pour maintenir le moteur à combustion en vie dans ce scénario vert. Comment obtenir la neutralité carbone avec une technologie à l’ancienne ? En utilisant le dioxyde de carbone comme matière première.
Une usine de biogaz de déchets fournit le CO2. Une usine spécialement construite à Werlte, en Allemagne, gère la chimie. Depuis 2013, cette usine consomme 2 800 tonnes de CO2 par an. Elle génère 1 000 tonnes d’e-gaz par an. Combinez cela avec d’autres pratiques vertes et Audi atteint la neutralité carbone sur l’ensemble de sa chaîne de valeur.
Les chimistes connaissent le gaz électronique sous le nom de méthane. Les consommateurs l’appellent gaz naturel. Il chauffe les maisons. Il alimente les véhicules au gaz naturel. C’est synthétique. C’est plutôt propre.
Fondamentaux du carburant électronique
La chimie derrière l’e-gaz n’est pas magique. C’est une série de réactions. L’hydrogène issu de l’électrolyse de l’eau rencontre le dioxyde de carbone. Ils se lient. Ils forment du méthane. Le résultat est un carburant qui brûle dans les moteurs existants. Il se comporte comme le gaz naturel. C’est propre au pot d’échappement car le CO2 venait de l’air au départ.
Si vous envisagez d’abandonner l’essence ordinaire, l’infrastructure est délicate. Aux États-Unis, le ministère de l’Énergie propose un localisateur de stations de carburants alternatifs. Entrez votre code postal. Sélectionnez le type de carburant. Découvrez ce qui est disponible. C’est rare. Cela grandit. Mais c’est là.
Pourquoi s’en tenir à la combustion quand les batteries existent ? Anxiété de la portée. Performances par temps froid. La grille existante. Le grand nombre de moteurs à combustion interne encore en circulation. Audi n’abandonne pas le moteur. Il s’agit de rendre le moteur sans rapport avec le bilan carbone. C’est un pont. Un long pont chimique.
Le calcul est serré. 1 000 tonnes de carburant. 2 800 tonnes de CO2. Le reste est de l’eau. Hydrogène et oxygène. Libéré comme sous-produit. Faire le ménage. Simple. Ou du moins, aussi simple que la chimie à l’échelle industrielle l’est.
Est-ce que ça évolue ? C’est la question. Une usine à Werlte est une preuve de concept. Un plan. Pas une solution globale. Pas encore. Mais cela prouve que le concept fonctionne. Méthane de l’air. Neutre en carbone. Moteur prêt.
Le reste n’est que du volume. Et le coût. Et la politique. Et les infrastructures. Et le temps.
La chimie derrière la pompe
Passons au glossaire marketing. L’e-gaz est simplement du méthane synthétique. C’est le jumeau du vrai produit, développé en laboratoire. Vous connaissez les vraies choses. C’est ce gaz incolore et inodore extrait de matières végétales anciennes et de boues aquatiques enfouies profondément dans la croûte. Le méthane fossile met des millions d’années à se produire. Du méthane synthétique ? Vous pouvez le faire rapidement.
Cela commence par électrolyse.
Faire passer un courant électrique dans l’eau. Rompre les liens. Vous obtenez de l’hydrogène et de l’oxygène. L’équation est simple :
2 H2O → 2 H2 + O2
L’hydrogène à lui seul semble prometteur comme futur carburant. Compressez-le, stockez-le dans un grand réservoir, faites-le passer dans une pile à combustible avec de l’oxygène et vous obtenez de l’électricité et de l’eau comme sous-produits. Mais voici le problème. Construire une infrastructure hydrogène à partir de zéro coûte cher. Nous n’en sommes pas encore là.
Audi emprunte donc une voie différente. Ils prennent cet hydrogène et le mélangent avec du dioxyde de carbone. C’est de la méthanation.
CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O
Le résultat est CH4. Méthane. Il se comporte exactement comme le gaz des marais flottant au-dessus d’une tourbière ou le gaz naturel exploité à la tête d’un puits. Même inflammabilité. Même manque d’odeur. Même profil incolore.
Pourquoi est-ce important pour les passionnés de voitures ? Parce qu’il n’a pas besoin de nouveaux tuyaux. Il n’est pas nécessaire d’avoir une nouvelle grille. Ce carburant de synthèse peut s’insérer directement dans le réseau de gaz naturel existant. Il afflue vers les foyers et les entreprises. Il remplit les réservoirs des stations de gaz naturel comprimé (GNC ).
L’industrie automobile se concentre sur ce dernier point. Les stations GNC alimentent une flotte croissante de véhicules au gaz naturel, ou GNV. Ce ne sont pas des solutions miracles contre le réchauffement climatique. Ils n’effaceront pas notre dépendance aux fossiles du jour au lendemain. Mais ils comblent le fossé. Ils font tourner les moteurs pendant que l’infrastructure rattrape son retard.
Nous verrons ensuite comment Audi met réellement ce carburant dans une voiture.
La réalité sobre en carbone des véhicules au gaz naturel
L’idée de faire fonctionner une Audi A3 au méthane synthétique ressemble à un saut futuriste, mais elle est en réalité ancrée dans l’ingénierie du début du XXe siècle. Dès que des lignes de transport de gaz naturel fiables sont apparues au début des années 1930, les conducteurs ont voulu brûler le matériel. La mécanique est simple. Les moteurs à quatre temps mélangent le carburant avec l’air, l’allument avec une bougie d’allumage et entraînent les pistons de haut en bas. La même physique s’applique à l’essence et au gaz naturel. Si les États-Unis et le Moyen-Orient n’avaient pas exploité des réserves de pétrole aussi importantes et bon marché, les véhicules au gaz naturel (GNV) auraient pu dominer la route.
Ils ne l’ont pas fait. Aujourd’hui, le GNV constitue une niche. Fin 2011, seulement 120 000 personnes environ circulaient sur les routes américaines. À l’échelle mondiale, ce nombre était plus élevé – plus de 15 millions – mais la répartition était inégale. Cinq pays : l’Iran, le Pakistan, l’Argentine, le Brésil et l’Inde détenaient près de 70 % des parts de marché. Pourquoi là ? Ces pays n’ont pas la capacité de raffinage du pétrole brut. Ils utilisent ce qu’ils ont. Au cours de la prochaine décennie, d’autres pays suivront probablement cet exemple, surtout si les prix de l’essence continuent de grimper. Le gaz naturel est moins cher. Les estimations suggèrent des économies de carburant d’environ 30 pour cent par rapport à l’essence.
Combustion plus propre
Le coût n’est pas le seul attrait. Les émissions sont plus faibles. L’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis classe les véhicules au GNV comme les véhicules à combustion interne les plus propres disponibles. La version au gaz naturel de la Honda Civic a remporté ce titre. Les statistiques sont saisissantes. Le monoxyde de carbone diminue de 70 à 90 pour cent. Les oxydes d’azote diminuent de 75 à 95 pour cent. Même le dioxyde de carbone, le principal gaz à effet de serre, diminue de 20 à 30 pour cent. Le résultat est une meilleure qualité de l’air et une progression plus lente vers le réchauffement climatique.
Ce n’est pas une solution parfaite. L’achat d’un GNV coûte plus cher au départ. Le ravitaillement est un casse-tête, rivalisant avec les problèmes d’infrastructure de recharge des véhicules électriques. En décembre 2011, les États-Unis ne comptaient qu’environ 1 000 stations GNV. La moitié étaient privées. L’accès du public était limité. Vous pouvez installer un système de ravitaillement à domicile, mais cela ajoute au choc de l’autocollant. Et même s’ils réduisent les émissions de CO2, ils n’éliminent pas entièrement l’effet de réchauffement.
Boucle synthétique d’Audi
Considérez le GNV comme un pont. Une technologie de transition. Cela change si vous pouvez les faire fonctionner avec du méthane synthétique dérivé du dioxyde de carbone. C’est exactement ce qu’Audi prévoit de faire dans son usine de Werlte. Le processus divise l’eau en hydrogène et oxygène par électrolyse. Ensuite, il combine l’hydrogène avec le dioxyde de carbone capturé par une usine de biogaz. Mais l’électrolyse a besoin de puissance. Cela ne fait-il pas que déplacer la pollution ailleurs ? Oui. C’est la dernière pièce du projet Audi e-gas. D’où vient l’électricité ? Sources renouvelables.
Double flexibilité
Les constructeurs automobiles qui proposent du méthane synthétique ont besoin d’un véhicule pour le prendre. Pour Audi, il s’agit de l’A3 Sportback TCNG. Ils n’ont pas construit un GNV « pur ». L’A3 TCNG transporte à la fois des réservoirs de gaz naturel et d’essence. Le moteur bascule entre eux de manière transparente. Vous manquez de GNC ? Aucune gare en vue ? Utilisez de l’essence. C’est un compromis, mais l’objectif est de fonctionner le plus possible au gaz naturel. Audi prévoit que 1 500 modèles A3 TCNG modifiés pourront parcourir 15 000 kilomètres par an avec du gaz électronique renouvelable. Les ventes devaient commencer en 2013.
Alimenter le réseau avec le vent et les déchets
Le site de Werlte est une bête hybride. C’est la première usine sur Terre à associer l’électrolyse de l’hydrogène à la méthanation. Vous prenez l’hydrogène de l’eau et le mélangez avec du dioxyde de carbone. Le résultat est du méthane synthétique. Mais la véritable histoire n’est pas la chimie. C’est la source.
L’énergie commence sous forme de vent. Vents forts et constants au large de la mer du Nord. Audi y a installé trois parcs éoliens offshore à grande échelle. Quatre turbines. Chacun pompant 3,6 mégawatts. Production annuelle ? Cinquante-trois gigawattheures. Cela fait beaucoup d’électrons. Et Audi a trois projets distincts pour eux.
Premièrement, l’injection directe. L’entreprise affirme pouvoir utiliser l’énergie éolienne pour fabriquer 1 000 modèles Audi A1 e-tron. Ces voitures parcourraient alors 6 210 milles (10 000 kilomètres) par an. Électrique pur. Zéro sortie d’échappement.
Deuxièmement, l’usine de Werlte elle-même. Environ 20 gigawattheures de cette énergie éolienne seront acheminés vers l’installation. Ici, l’électricité divise l’eau en oxygène et hydrogène. À court terme, cet hydrogène n’ira pas dans les piles à combustible. C’est l’ingrédient principal du e-gaz. Méthane synthétique. Il entre dans le réseau de gaz naturel. Il aboutit dans les Véhicules au Gaz Naturel (GNV).
Troisièmement, le stockage. Les parcs éoliens sont volatiles. Parfois, ils génèrent plus d’électricité que ce que le réseau peut gérer. Cet excès disparaît généralement. L’e-gaz change cela. Vous pouvez le pomper dans l’infrastructure de gaz naturel allemande. Rangez-le. Retirez-le plus tard lorsque vous aurez besoin de produire de l’électricité. Le réseau allemand est immense. Il pourrait contenir l’équivalent de 200 térawattheures d’électricité. De quoi garder les lumières allumées pendant des mois.
Collaboration et efficacité
Audi n’a pas inventé cette boucle à partir de zéro. Le processus provient du Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène du Bade-Wurtemberg. Ils ont travaillé avec l’Institut Fraunhofer pour l’énergie éolienne et la technologie des systèmes énergétiques. La technologie du combustible solaire est également dans le mix. Leur établissement se trouve juste à côté de Werlte.
C’est ici que l’efficacité entre en jeu. L’électrolyse et la méthanation génèrent de la chaleur perdue. L’usine d’Audi capte cette chaleur. La technologie du combustible solaire l’utilise. Cette synergie entre les usines augmente considérablement l’efficacité globale. Cela transforme un passif en un actif.
Chronologie et chemin à parcourir
L’usine de Werlte a atteint son objectif d’achèvement en décembre 2012. La production devait commencer en 2013. Le calendrier correspondait à celui de la nouvelle A3 Sportback TCNG d’Audi. Ces véhicules sont arrivés chez les concessionnaires fin 2013.
La feuille de route ne s’est pas arrêtée là. Un deuxième modèle TCNG, basé sur le châssis A4, était prévu pour 2015. L’objectif était simple : davantage de véhicules au gaz naturel sur les routes.
Audi n’était pas le seul acteur. Chrysler et General Motors avaient déjà lancé des versions au gaz naturel de leurs camions lourds. Honda poussait sa Civic au gaz naturel. Le message était cohérent. Économisez de l’argent. Réduire les émissions. Peut-être aussi sauver la planète.
L’infrastructure évolue. Le carburant change. Mais les moteurs ? Ils ont encore besoin de brûler quelque chose. Qu’il s’agisse d’électrons, d’hydrogène ou de méthane synthétique, la roue continue de tourner.
