Les machines électriques à batterie sont-elles toujours la meilleure option de machines zéro émission pour les entrepreneurs ?

Au cours de la dernière décennie, la plupart des fabricants d’équipements d’origine (OEM) d’équipements de construction ont investi des sommes importantes dans le développement de machines fonctionnant avec des batteries, de l’hydrogène, des carburants alternatifs et à faible teneur en carbone.

Pour l'instant, la technologie électrique à batterie est en tête, principalement parce que le réseau électrique est disponible dans la plupart des régions. Et, même en l'absence de réseau électrique, de nombreux constructeurs proposent des solutions de recharge mobile.

En revanche, l'infrastructure pour l'hydrogène en est encore à ses balbutiements, et la création d'énergie solaire ou éolienne pour produire de l'hydrogène est nécessaire pour garantir une émission de carbone véritablement nulle. Les autres carburants alternatifs restent des niches et n'offrent que des améliorations marginales en matière de réduction des émissions de CO₂.

L’énergie électrique, en plus d’être largement disponible, est beaucoup moins chère que le diesel pour une quantité de travail équivalente et produit beaucoup moins de CO2.

Avantages de l'application

Fredrik Tjernström, responsable commercial des solutions d'électromobilité chez Volvo CE (Image : Volvo CE)

La lutte contre le changement climatique est la principale raison de privilégier les véhicules électriques à batterie plutôt que les véhicules diesel, explique Fredrik Tjernström, responsable des ventes de solutions d'électromobilité chez Volvo Construction Equipment (Volvo CE). Outre le changement climatique, les machines électriques à batterie s'avèrent également essentielles dans divers scénarios où une machine à combustion interne ou à combustible fossile pourrait s'avérer problématique.

« On élimine les émissions de NOx et de particules, qui affectent immédiatement les personnes qui nous entourent, qu'il s'agisse des citadins ou des ouvriers sur un chantier », explique Tjernström. « Un autre avantage que nous constatons est l'amélioration de l'environnement de travail. La réduction significative du bruit et des vibrations est un atout majeur. »

L'entreprise britannique JCB est un autre équipementier qui vante les mérites des équipements électriques. « Nous pouvons utiliser ces machines en centre-ville, en banlieue le week-end ou en intérieur, là où le bruit perturbe le fonctionnement des moteurs diesel », explique Lee Tice, chef de produit chez JCB. « Et tout cela sans aucune perte de performance par rapport à son homologue diesel. »

Retour sur investissement

Le coût initial des équipements électriques est plus élevé – souvent considérablement – par rapport à leurs équivalents diesel, et la question du retour sur investissement (ROI) des machines électriques est complexe, explique Alistair Hayfield, vice-président des véhicules commerciaux chez Interact Analysis.

Dans la plupart des cas, le retour sur investissement ne justifie pas un passage immédiat aux machines électriques à batterie. Cependant, dans certains cas – cycles de service élevés ou autres environnements – cela peut se justifier. La situation évoluera toutefois rapidement avec la baisse du prix des batteries et l'augmentation du volume de machines produites.

Et le retour sur investissement importe peu si l'application ou le client exige une zone de travail sans bruit ni émissions. Dans ce cas, l'électricité est actuellement la seule option.

JCB 19C-1E

Lors du calcul du retour sur investissement, il est important d'analyser minutieusement tous les coûts. Cela comprend le prix d'achat (en tenant compte des subventions ou crédits gouvernementaux), les coûts de carburant (diesel ou électricité) et les coûts d'entretien.

« En raison de la simplicité des groupes motopropulseurs électriques, vous n'avez pas besoin de dépenser de l'argent ou du temps pour des choses comme les changements d'huile et l'entretien typique du moteur diesel », explique Tice.

Il ajoute que la pelle électrique à batterie JCB 19C-1E a été commercialisée en 2019 avec une garantie de cinq ans sur la batterie. « Atteindre ce seuil de cinq ans était une bonne affaire pour nous », explique Tice. « Nous voulions voir ce que la batterie allait faire au-delà. Et nous sommes fiers de dire qu'elle a dépassé ce seuil sans perdre en performances. Elle tient très bien la route sur le terrain. »

Tjernström affirme que Volvo CE est convaincu de pouvoir rendre la transition vers le zéro émission plus attractive financièrement à l'avenir. « Nous avons besoin de batteries plus économiques et d'un volume de production plus important dans les usines pour réduire encore un peu les coûts de production. Mais nous progressons modèle par modèle et année après année. Et nous avons des cas clients où il est effectivement plus facile, neutre, voire légèrement avantageux de passer au zéro émission dès maintenant. Malheureusement, ce n'est pas encore toujours le cas. »

« L'un de nos clients, Skanska, a construit un projet scolaire de 10 millions de dollars et l'a fait à 97 % sans émissions en utilisant deux excavatrices, un camion, une chargeuse sur pneus, un compacteur et des outils à main, tous électriques », explique Tjernström.

Obtenir un retour sur investissement favorable pour les équipements électriques est plus facile lorsque l'entrepreneur adopte une vision globale du projet, explique Tjernström. « Pour une entreprise unipersonnelle possédant une seule excavatrice, adopter des solutions zéro émission représente un défi bien plus important. »

Statistiques sur les équipements électriques

Off-Highway Research a commencé à couvrir les engins de chantier électriques en 2024, en examinant six types d'équipements : chargeuses compactes sur chenilles, pelles sur chenilles, mini-pelles, chariots télescopiques, pelles sur pneus et chargeuses sur pneus, produits en série par de nombreux constructeurs automobiles dans le monde entier. Les camions électriques à carrosserie large ont depuis été ajoutés à la couverture.

En 2024, près de 19 000 machines électriques ont été vendues dans le monde, soit 1,6 % du marché mondial en termes d'unités. Il s'agit d'une forte augmentation par rapport aux 8 861 machines électriques vendues en 2023, mais cette croissance est loin d'être généralisée.

Près de 80 % de la demande mondiale d'équipements électriques provient de Chine, où les principaux produits sont des chargeuses sur pneus de moyenne et grande taille et des camions gros porteurs. 9,5 % supplémentaires du marché mondial des équipements électriques sont représentés par diverses économies émergentes, où les équipementiers chinois – principaux producteurs d'équipements électriques – promeuvent ce concept afin de s'assurer un avantage concurrentiel.

En revanche, l'adoption des équipements électriques en Europe et en Amérique du Nord a stagné l'an dernier en raison du ralentissement de ces marchés. Off-Highway Research estime qu'un autre problème dans ces territoires réside dans le fait que la priorité accordée par la plupart des constructeurs automobiles aux équipements compacts à faible consommation n'est pas la meilleure voie à suivre pour l'électrification.

Ces machines ne sont pas suffisamment utilisées pour amortir leur prix d'achat élevé grâce à des coûts d'exploitation réduits. Elles sont généralement utilisées dans des zones et des applications où il n'y a pas d'accès au réseau électrique pour la recharge. Ceci contraste avec le modèle chinois, où les machines électriques sont utilisées pendant de longues heures dans les carrières et les mines, sites où le réseau électrique est généralement disponible pour la recharge en fin de journée.

Actualités du marché

Au cours des cinq dernières années, de nombreux constructeurs ont lancé diverses machines électriques, certaines à l'état de prototypes, d'autres disponibles sur le marché. Et si le marché des équipements électriques n'a pas diminué, il n'est pas non plus en plein essor.

Lee Tice, chef de produit chez JCB (Image : JCB)

La croissance est stable dans l'ensemble du secteur, explique Tice. « Nous avons toujours des clients intéressés par les produits électriques et qui en perçoivent les avantages. Il existe une certaine incertitude quant aux incitations offertes à l'achat de machines électriques, notamment avec la nouvelle administration à Washington DC. Mais pour l'instant, la situation est plutôt stable. »

« Le marché se porte bien en Suède et en Europe du Nord », déclare Tjernström. « Aux États-Unis, l'adoption des équipements électriques progresse le long des côtes, et on peut dire que l'intérêt s'accroît. Cependant, nous sommes un peu frustrés. La situation s'améliore, c'est certain, mais nous souhaitons que cela s'accélère. La Chine, en revanche, se transforme rapidement, notamment sur le marché des chargeuses sur pneus. »

Aux États-Unis, le changement de président à la Maison Blanche a eu un impact négatif sur la poussée vers l'électrique, du moins au niveau fédéral. « Je soupçonne que l'intérêt a stagné aux États-Unis, car il y a relativement peu d'essais et de démonstrations en cours et peu de pression pour adopter de nouvelles solutions », explique Hayfield. « La situation devrait évoluer à mesure que les villes investissent de plus en plus dans les véhicules électriques à batterie, mais pour l'instant, je dirais que l'intérêt n'a probablement pas beaucoup augmenté. »

« En dehors de la Californie (où les fonds proviennent du California Air Resources Board), il n'y a pratiquement eu aucun financement fédéral pour les engins de chantier électriques à batterie aux États-Unis », ajoute-t-il. « Cela dit, comme en Europe, ce sont les villes qui stimulent l'adoption de ces technologies. »

La North American Electric Construction Coalition couvre six villes – New York, Austin, Boulder, Los Angeles, Montréal (au Canada) et Philadelphie – qui se sont engagées à acheter des machines à zéro émission.

Le zéro net n’a pas de solution unique

« Nous travaillons toujours avec toutes les sources d'énergie alternatives, les batteries électriques, les excavatrices connectées au réseau, la combustion d'hydrogène et les piles à combustible à hydrogène, car nous sommes une entreprise mondiale », explique Tjernström de Volvo CE.

Nous ne croyons pas qu'il existe une solution miracle. Cela dépend en grande partie du développement des infrastructures énergétiques dans différentes régions du monde. Ce n'est pas entre nos mains, et nous devons être capables de nous adapter.

Il est encore trop tôt pour se lancer dans les autres technologies – qui sont nombreuses – aujourd’hui, dit Tjernström.

Il n'existe pratiquement pas encore d'hydrogène vert disponible. L'efficacité énergétique de cette chaîne complète est donc très favorable aux véhicules électriques et à batterie.

La prochaine grande nouveauté ?

Les moteurs hybrides diesel-électriques sont susceptibles de devenir une technologie prometteuse, notamment lorsque les applications nécessitent une puissance supérieure à celle de la plupart des machines électriques à batterie. Non seulement ils éliminent le besoin d'électricité du réseau électrique, mais ils réduisent également les soucis liés à la durée de vie des batteries, et l'énergie auparavant gaspillée par le freinage et/ou le balancement de la flèche peut être réinjectée dans les batteries.

Caterpillar a présenté plusieurs versions à émissions réduites de ses plateformes de moteurs diesel au salon Bauma, dont un nouveau groupe motopropulseur hybride série à extension de puissance. Luke Bennett, spécialiste des ventes techniques et de l'intégration de systèmes d'alimentation avancés chez Caterpillar, présente les capacités et les projets de cette plateforme hybride.

Une transmission hybride Caterpillar au salon Bauma 2025

Est-ce conçu pour une gamme spécifique de chevaux ?

Nous utilisons une variété de composants dans les machines Cat actuelles, ce qui nous permet de proposer une gamme de puissances différentes. Par exemple, les deux moteurs de 250 kW présentés au salon Bauma peuvent également servir de générateurs. Nous avons donc pu proposer un système plus compact, équipé d'un générateur de 250 kW et d'un moteur Cat C9.3B, au lieu du C18 et d'un générateur de 500 kW. Le système est également flexible quant à la taille de la batterie, ce qui permet d'augmenter le stockage d'énergie si nécessaire.

Caterpillar a-t-il en tête des types de machines spécifiques pour le moteur hybride ?

Les systèmes hybrides sont particulièrement adaptés aux machines capables de récupérer l'énergie gaspillée sur un système non hybride. Les machines à roues constituent un type d'application approprié. Le système hybride convient également aux machines cycliques, où la batterie peut servir à stocker temporairement l'énergie afin de réduire les pics de demande, permettant ainsi de réduire la cylindrée des moteurs et d'améliorer l'efficacité du système.

Cat a-t-il un calendrier pour introduire ce produit sur le marché ?

Une version de ce système est en cours de développement avec un certain nombre d'équipementiers, dans le but de le tester en 2026 et de le lancer en production quelque temps après.