Après de nombreuses années de recherche et de développement, les véhicules alimentés par des carburants autres que le diesel et l’essence, qui dominent aujourd’hui, arrivent enfin sur le marché. Les principaux exemples sont les biocarburants, le diesel avancé, le gaz naturel, l’hydrogène (pour les piles à combustible) et l’électricité (pour les plug-ins et les hybrides rechargeables).
Les hybrides rechargeables et autres véhicules à propulsion électrique
Les voitures hybrides rechargeables et autres véhicules à propulsion électrique sont une option prometteuse pour réduire la dépendance des États-Unis au pétrole et réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le secteur des transports. Les moteurs électriques bénéficient d’une efficacité supérieure pour convertir le « carburant » (électricité) en puissance mécanique, ce qui leur confère un avantage significatif par rapport aux moteurs à combustion à essence pour réduire les coûts de carburant et les émissions de gaz à effet de serre. Aux tarifs de détail actuels de l’électricité aux États-Unis, qui varient de 0,08 à 0,18 dollar par kilowattheure, alimenter un véhicule de tourisme en électricité coûterait l’équivalent d’un à deux dollars par gallon d’essence. Les véhicules hybrides essence-électricité qui peuvent être rechargés à partir du réseau électrique – appelés hybrides » plug-in » – pourraient être à l’origine de la transition vers une nouvelle génération de véhicules partiellement ou entièrement électriques. L’empreinte carbone des véhicules électriques serait nettement plus faible avec le mélange actuel de sources d’énergie alimentant le réseau électrique américain, et elle continuerait à diminuer à mesure que le secteur de l’électricité utilise davantage d’énergies renouvelables et se décarbonise. Les véhicules hybrides rechargeables pourraient également être des véhicules à carburant flexible et fonctionner aux biocarburants lorsque le véhicule ne fonctionne pas en mode électrique. Le développement de batteries avancées pouvant répondre aux exigences en matière de puissance, d’autonomie de déplacement et de durabilité fait l’objet d’investissements publics et privés considérables.
Biocarburants
Un certain nombre de carburants de transport peuvent être produits à partir de la biomasse, contribuant ainsi à alléger la demande de produits pétroliers et à améliorer le profil d’émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports. L’éthanol produit à partir du maïs et de la canne à sucre, et le biodiesel produit à partir du soja, du colza et du palmier à huile, dominent le marché actuel des biocarburants, mais un certain nombre d’entreprises progressent énergiquement dans le développement et la commercialisation d’un certain nombre de biocarburants avancés de deuxième génération produits à partir de matières premières non alimentaires, telles que les déchets municipaux, les algues, les graminées vivaces et les copeaux de bois. Ces carburants comprennent l’éthanol cellulosique, le bio-butanol, le méthanol et un certain nombre d’équivalents essence/diesel synthétiques. Le potentiel de réduction des gaz à effet de serre et du pétrole des différents biocarburants peut varier considérablement en fonction du processus spécifique et des matières premières utilisées. Les biocarburants peuvent être utilisés dans des mélanges avec de l’essence ou du diesel ou être utilisés comme carburants autonomes. Jusqu’à ce que nous soyons en mesure de produire une quantité importante de véhicules électriques fonctionnant avec de l’électricité produite de manière renouvelable, les biocarburants restent la seule source répandue disponible d’énergie de transport propre et renouvelable.
Les piles à hydrogène
Un véhicule à pile à hydrogène est un type de véhicule électrique qui utilise une pile à combustible au lieu d’une batterie pour alimenter la voiture. Les piles à hydrogène peuvent constituer une source propre, fiable, silencieuse et efficace d’énergie électrique de haute qualité. Elles utilisent l’hydrogène comme combustible pour alimenter un processus électrochimique qui produit de l’électricité, l’eau et la chaleur étant les seuls sous-produits. Les deux principales applications des piles à hydrogène sont les sources d’énergie stationnaires et les véhicules à pile à hydrogène (FCV).
L’hydrogène peut être extrait de l’eau par électrolyse, en utilisant l’énergie solaire ou éolienne renouvelable, l’énergie nucléaire ou l’énergie fossile. Il peut être extrait de la biomasse renouvelable ou du charbon en utilisant la gazéification à haute température. En utilisant des catalyseurs chimiques, il peut également être dérivé de biogaz renouvelable, d’éthanol ou de méthanol renouvelable, ou de gaz naturel fossile. L’impact environnemental de la production d’hydrogène dépend des sources et des procédés par lesquels l’hydrogène est dérivé. Aujourd’hui, la plupart de l’hydrogène est dérivé du gaz naturel fossile, émettant du dioxyde de carbone fossile comme sous-produit.
Les VFC ont une autonomie similaire à celle d’un véhicule à moteur à combustion interne – 250 à 400 miles par réservoir de carburant. Les FCV sont disponibles dans le commerce pour la location, mais une infrastructure de ravitaillement en hydrogène n’existe pas encore dans la plupart des régions du pays. La Californie compte quelques stations en service et d’autres en construction. Le coût plus élevé de l’hydrogène sur une base d’équivalence énergétique est compensé par l’efficacité grandement accrue du système d’entraînement électrique par rapport au moteur à combustion interne.
Gaz naturel
Le gaz naturel, lorsqu’il est utilisé comme carburant de transport, peut émettre jusqu’à 25 % moins de carbone par unité d’énergie que l’essence conventionnelle et peut être approvisionné au pays. Le gaz naturel est actuellement utilisé dans de nombreux autobus de transport en commun, des camions commerciaux à courte distance et certains autres parcs de véhicules. Son utilisation dans les véhicules de tourisme est entravée par l’espace supplémentaire nécessaire au stockage du carburant et la disponibilité limitée des stations de ravitaillement au détail, mais elle a été explorée par au moins un grand constructeur automobile.
Diesel avancé
Une génération plus propre de carburants diesel et des moteurs diesel avancés atteignent ensemble des niveaux d’émissions qui se rapprochent de ceux des moteurs à essence à faibles émissions, tandis que les véhicules à moteur diesel peuvent obtenir une économie de carburant supérieure de plus de 25 pour cent à celle des modèles à essence comparables. Aux États-Unis, le carburant diesel est principalement utilisé pour les camions, les bus et les trains. Cependant, la moitié des véhicules de tourisme en Europe fonctionnent au diesel et la technologie du diesel propre pourrait conduire à une utilisation élargie dans les voitures et les camions légers américains.