Moteurs - Des moteurs hybridés ou électriques pour les futures machines agricoles

Les progrès technologiques et la démocratisation des composants électriques vont permettre le développement d’engins électriques ou hybrides.

Les normes toujours plus drastiques sur les émissions polluantes et les enjeux climatiques imposant un moindre recours aux énergies fossiles compliquent sérieusement l’avenir des motorisations thermiques. Sans négliger l’intérêt des carburants alternatifs comme le biodiesel, l’HVO100 et le biométhane, mais aussi les développements prometteurs de moteurs adaptés pour fonctionner à l’hydrogène, le recours à des engins 100 % électriques ou hybrides s’annonce comme une étape incontournable dans le développement des nouvelles machines. La transition est déjà lancée dans certains secteurs comme la robotique, le matériel viticole et la manutention. Après avoir fait leur apparition il y a quelques années sur les petits engins de type valet de ferme, les modèles électriques prennent désormais la forme de chariots télescopiques aux performances très proches de leurs homologues thermiques, à un détail près : l’autonomie. En attendant le développement de nouvelles technologies de batteries, le 100 % électrique devrait se cantonner à des engins peu puissants ou facilement rechargeables sur site. Comme l’indique un rapport publié par le Cema (association des industriels du machinisme agricole européen) l’an dernier, un tracteur électrique de 250 chevaux devrait embarquer une batterie lithium-ion pesant près de 10 tonnes pour obtenir une autonomie équivalente à celle de son homologue thermique doté d’un réservoir de GNR de 400 litres. La plupart des développements de tracteurs électriques se cantonnent ainsi à des modèles compacts avec des puissances maxi aux alentours des 100 chevaux. L’exemple le plus récent est le T4 Electric Power de New Holland dont la commercialisation est attendue pour la fin de l’année. Celui-ci développera une puissance jusqu'à 120 ch et un couple pouvant atteindre 440 Nm. Se déplaçant jusqu'à 40 km/h, ce tracteur à quatre roues motrices dispose de batteries se rechargeant à 100 % en une heure et lui assurant une autonomie maximale d'une journée. 

L’hybridation pour la puissance et l’autonomie

Les machines imposantes demandant de plus fortes puissances et une longue autonomie vont donc se contenter dans un premier temps de l’hybridation des moteurs thermiques, dans le but de limiter la consommation de ces derniers. Plusieurs constructeurs ont présenté des concepts de tracteurs hybrides plus ou moins proches de la commercialisation. Landini a par exemple développé un tracteur spécialisé, dont le pont avant est entraîné par deux moteurs électriques, des batteries stockant l’énergie récupérée lors des décélérations. Toujours dans les tracteurs spécialisés, Antonio Carraro a mis au point une version hybride rechargeable d’un de ses modèles à quatre roues égales. Cet engin, doté d’une génératrice électrique implantée entre le moteur thermique et la boîte de vitesses, est capable de fournir une puissance de 25 chevaux en mode électrique et jusqu’à 100 chevaux en cumulant la puissance du moteur thermique. Sa batterie se recharge au freinage, via le moteur thermique ou encore en se branchant à une borne de recharge. Plus futuriste, le concept présenté par Steyr à l’Agritechnica en 2019 utilise un moteur 4 cylindres de 160 chevaux entraînant une génératrice alimentant un ensemble de moteurs électriques : un dans chaque roue, un pour la prise de force et un autre pour l’hydraulique.

Une transmission électromécanique

Dans les réalisations plus abouties déjà commercialisées, on retrouve John Deere avec son tracteur 8R 410 équipé de la transmission à variation continue électromécanique eAutoPowr. Celle-ci se distingue par l’intégration de moteurs électriques à la place des composants hydrauliques habituellement utilisés, autorisant un meilleur rendement énergétique. En outre, ce module électrique peut fournir jusqu’à 100 kW (136 ch) de puissance pour des besoins extérieurs, à l’aide d’une prise électrique à l’arrière du tracteur. À titre d’exemple, John Deere s’est associé à Joskin pour atteler le tracteur à une tonne à lisier équipée de deux ponts moteurs animés électriquement. Cette prise pourra dans l’avenir alimenter d’autres outils, quand l’entraînement électrique se sera démocratisé, pour remplacer des composants hydrauliques, voire la prise de force.

Michel Portier
 

Les enjeux de la production d’hydrogène et de l’autonomie des batteries

Plusieurs motoristes travaillent à la mise au point de moteurs pouvant fonctionner à l’hydrogène. JCB a par exemple présenté un chargeur télescopique équipé de cette façon. L’avantage de cette approche est de pouvoir utiliser la base d’un moteur thermique et ainsi, de faciliter son intégration dans les machines existantes. Cette conversion à l’hydrogène pourrait s’avérer comme une étape avant la mise au point de piles à combustible suffisamment adaptées aux conditions d’utilisation en milieu agricole. Dans tous les cas, le développement de l’hydrogène comme carburant ne prendra vraiment forme qu’à partir du moment où il sera disponible dans un réseau de distribution et que sa production sera issue d’énergies renouvelables.

L’essor de l’hydrogène va aussi dépendre de la rapidité de développement de nouvelles générations de batteries, dont la densité énergétique devrait fortement progresser dans les années à venir. De quoi peut-être envisager des motorisations électriques sur des engins de plus forte puissance. Le secteur du poids lourd semble par exemple se tourner à la fois vers l’électrique et l’hydrogène, y compris pour les longues distances.