Etude ADEME : quel potentiel du bioGNC pour la navigation fluviale et côtière ?
Le contexte d’urgence climatique impose de rechercher toutes les solutions exploitables pour diminuer l’empreinte carbone de toutes les mobilités. Parmi les énergies alternatives au gazole non routier (GNR), le bioGNC présente un potentiel intéressant et à ne pas négliger en France pour le transport des passagers et des marchandises par navigation fluviale et maritime côtière. C’est ce qui ressort d’une étude menée conjointement par GRDF et l’Ademe, avec la participation de Voies navigables de France (VNF).
Concernant la navigation fluviale et maritime côtière, il est envisageable de remplacer le GNR par du HVO obtenu d’huiles végétales et déchets retraités, du carburant de synthèse (BTL à partir de biomasse, CTL avec du charbon, GTL en prenant du gaz naturel), de l’hydrogène, du méthanol, de l’électricité à stocker dans des batteries, et du bioGNV produit à partir de la biomasse.
Intitulée "Potentiel du bioGNC dans la navigation fluviale et maritime côtière", l’étude de l’Ademe et GRDF se concentre sur le bioGNC qui permet d’obtenir du puits à l’hélice une réduction jusqu’à 88 % des émissions de gaz à effet de serre. Les gains sont également intéressants concernant les rejets d’hydrocarbures (de -84 à -92 %), d’oxydes d’azote (-62 à -95 %) et de particules fines (-92 à -97 %).
Deux concernent le fret. Il s’agit des pousseurs de barges et des automoteurs (péniches). S’y ajoutent les bacs fluviaux et maritimes conçus principalement pour transporter des personnes et véhicules entre deux rives.
Dans le rapport de 101 pages sont listées les architectures de motorisations fonctionnant avec le biométhane et déjà retenues dans des projets. Le moteur à gaz naturel à circuit d’allumage commandé proche d’un bloc essence a déjà été retenu pour la remotorisation de bacs fluviaux et de pousseurs Bélier.
Cette architecture est conseillée pour les unités neuves pour trois raisons. Déjà pour l’optimisation du rendement thermique et la possibilité de changer de source d’énergie en fonction de l’évolution des contraintes réglementaires. Mais aussi parce qu’elle permet de monter plusieurs groupes électrogènes en fonction des besoins des bateaux. Fonctionnant alors sur les plages de meilleur rendement, ils peuvent être éteints l’un derrière l’autre en fonction de la demande d’énergie. Avec comme bémol toutefois la chute de rendement plus rapide sur un moteur à gaz que sur un bloc diesel. Ce qui amène à travailler sur des groupes à régime variable. L’hybridation série GNC/électrique a été retenue dans un projet de pousseur neuf et trois en remotorisation (Green Deliriver, Androméda et Grand Pavois).
Dernière possibilité : la marinisation. Derrière ce mot inconnu des dictionnaires généraux se cache la technologie par laquelle on adapte un moteur routier pour la propulsion des bateaux. Il existe déjà un candidat conforme à la directive UE 2016/1629 et homologué Stage V. Il s’agit du bloc MAN E2862 de 495 kW 12 cylindres en V, exploitable uniquement en groupe électrogène. Deux autres pourraient suivre. Ils sont aux catalogues d'Europe Service (92 kW, AV MAG R756) et NGV Powertrain (230 kW, FP087), tous les deux de configuration 6 cylindres en ligne.
A noter que des pertes économiques peuvent éventuellement être causées par la place prise pour le stockage énergétique. Ce qu’une révision du schéma d’exploitation peut arriver parfois à compenser plus ou moins. Les entretiens réalisés par GRDF et l’Ademe auprès d’acteurs pionniers ont montré que les coûts pouvaient être modérés à l’usage en abaissant seulement de 1 ou 2 km/h la vitesse de navigation, mais aussi en amont en évitant de surdimensionner les moteurs.
Vouloir passer au bioGNC peut permettre de décrocher d’autres aides, comme celle du dispositif Gate du programme CEE Remove pour le verdissement des flottes, ou de la part du fonds européen Feder et de la région. Décorréler le prix du bioGNV de celui d'autres énergies et l’exonérer des droits d’accise constitueraient deux autres leviers incitatifs modérateurs.
S’il n’existe pas de station publique accessible ou un possible avitaillement par camion, il faudra en prévoir une au moins dimensionnée pour les besoins d’exploitation, financièrement plus légère pour les parties si elle est mutualisée.
En configuration simple, pour une capacité de 40 Nm3/h, elle coûterait de l’ordre de 100 000 euros hors taxes. Pour deux distributeurs de chacun 120 Nm3/h, la facture serait comprise entre 250 000 et 280 000 euros sans stockage, mais elle passerait à 330 000-380 000 euros s’il y en a un. On grimpe à 1,3-2 millions d’euros avec une capacité de 1 500 à 2 000 Nm3/h. Il faudrait en outre prévoir de 90 000 à 300 000 euros pour l’aménagement en bord de voie d’eau pour le poste d’accostage.
Ces perspectives se traduiraient en 2050 par une consommation annuelle de bioGNC pour le fret de 58, 118 ou 256 GWh selon les scénarios, dont 38, 83 ou 209 GWh pour les automoteurs et 20, 35 et 47 GWh avec les pousseurs.
En s’en tenant à un potentiel moyen de 130 TWh de biométhane produit à l’année dans 25 ans, la part que consommeraient ces bateaux apparaît anecdotique : 0,04 % (prudent), 0,09 % (intermédiaire) ou 0,19 % (haut). Le manque de données chiffrées n’a pas permis aux rédacteurs d’effectuer des projections précises concernant les bacs pour le transport des passagers et des véhicules.
Il faudrait en outre que le biométhane soit reconnu comme carburant bas-carbone au niveau européen pour l’attribution des aides au financement. Concernant le volet communication, le bioGNC devrait être présent dans les différentes feuilles de route de décarbonation pour la navigation fluviale et maritime.
L’Ademe et GRDF comptent aussi sur la pérennisation des appels à projet, la constitution d’un cahier des charges avec « description des changements techniques à opérer sur les moteurs lors de la marinisation », et l’actualisation des cahiers VNF à destination des bateliers.
Le dernier point concerne l’avitaillement avec des solutions d’urgence à base de livraison du gaz par camion-citerne ou conteneurs en attendant un maillage accessible. Pour la rentabilité économique de ce dernier, il est préconisé une mutualisation (fleuve, route, ferroviaire) avec d’autres acteurs des territoires. Le foncier pour l’emplacement des stations devrait être sécurisé au plus vite pour éviter ou réduire les tensions déjà observées.
Concernant la navigation fluviale et maritime côtière, il est envisageable de remplacer le GNR par du HVO obtenu d’huiles végétales et déchets retraités, du carburant de synthèse (BTL à partir de biomasse, CTL avec du charbon, GTL en prenant du gaz naturel), de l’hydrogène, du méthanol, de l’électricité à stocker dans des batteries, et du bioGNV produit à partir de la biomasse.
Intitulée "Potentiel du bioGNC dans la navigation fluviale et maritime côtière", l’étude de l’Ademe et GRDF se concentre sur le bioGNC qui permet d’obtenir du puits à l’hélice une réduction jusqu’à 88 % des émissions de gaz à effet de serre. Les gains sont également intéressants concernant les rejets d’hydrocarbures (de -84 à -92 %), d’oxydes d’azote (-62 à -95 %) et de particules fines (-92 à -97 %).
Blocages réglementaires
Contrairement à la navigation maritime, il n’existe pas à ce jour de cadre réglementaire clair autorisant le GNV pour le fluvial et le maritime côtier. Ce qui freine les armateurs, les motoristes et les bureaux d’études qui espèrent au plus vite un changement de la législation.
Reposant sur le règlement EMNR (Engin mobile non routier) et les prescriptions de ES-TRIN, la réglementation n’autorise pas, sauf dérogation, les carburants qui présentent un point d’éclair inférieur à 55° C. Ce qui exclut du cas général le GNC/bioGNC (-188° C) mais pas le gazole (70° C). Une situation qui pourrait évoluer favorablement en 2026.
Contrairement à la navigation maritime, il n’existe pas à ce jour de cadre réglementaire clair autorisant le GNV pour le fluvial et le maritime côtier. Ce qui freine les armateurs, les motoristes et les bureaux d’études qui espèrent au plus vite un changement de la législation.
Reposant sur le règlement EMNR (Engin mobile non routier) et les prescriptions de ES-TRIN, la réglementation n’autorise pas, sauf dérogation, les carburants qui présentent un point d’éclair inférieur à 55° C. Ce qui exclut du cas général le GNC/bioGNC (-188° C) mais pas le gazole (70° C). Une situation qui pourrait évoluer favorablement en 2026.
Pousseurs, péniches et bacs
Globalement, le bioGNC apparaît « particulièrement bien adapté aux flottes captives ou semi-captives qui opèrent à des vitesses régulières et modérées », met en avant l’étude. Devant la grande hétérogénéité des bateaux utilisés dans ces cadres, les rédacteurs ont fait le choix de ne retenir que les trois types les plus représentatifs. Déjà en raison d’une taille minimale nécessaire pour loger à bord le stockage du bioGNC.Deux concernent le fret. Il s’agit des pousseurs de barges et des automoteurs (péniches). S’y ajoutent les bacs fluviaux et maritimes conçus principalement pour transporter des personnes et véhicules entre deux rives.
Les bacs fluviaux et maritimes font partie des trois catégories ciblées par l'étude menée par l'Ademe et GRDF
Dans le rapport de 101 pages sont listées les architectures de motorisations fonctionnant avec le biométhane et déjà retenues dans des projets. Le moteur à gaz naturel à circuit d’allumage commandé proche d’un bloc essence a déjà été retenu pour la remotorisation de bacs fluviaux et de pousseurs Bélier.
Hybridation et marinisation
Plus complexe est l’hybridation où c’est un moteur électrique qui permet la propulsion, un groupe électrogène avec réservoir bioGNC servant à l’alimenter et à maintenir le niveau de charge dans une batterie tampon.Cette architecture est conseillée pour les unités neuves pour trois raisons. Déjà pour l’optimisation du rendement thermique et la possibilité de changer de source d’énergie en fonction de l’évolution des contraintes réglementaires. Mais aussi parce qu’elle permet de monter plusieurs groupes électrogènes en fonction des besoins des bateaux. Fonctionnant alors sur les plages de meilleur rendement, ils peuvent être éteints l’un derrière l’autre en fonction de la demande d’énergie. Avec comme bémol toutefois la chute de rendement plus rapide sur un moteur à gaz que sur un bloc diesel. Ce qui amène à travailler sur des groupes à régime variable. L’hybridation série GNC/électrique a été retenue dans un projet de pousseur neuf et trois en remotorisation (Green Deliriver, Androméda et Grand Pavois).
Dernière possibilité : la marinisation. Derrière ce mot inconnu des dictionnaires généraux se cache la technologie par laquelle on adapte un moteur routier pour la propulsion des bateaux. Il existe déjà un candidat conforme à la directive UE 2016/1629 et homologué Stage V. Il s’agit du bloc MAN E2862 de 495 kW 12 cylindres en V, exploitable uniquement en groupe électrogène. Deux autres pourraient suivre. Ils sont aux catalogues d'Europe Service (92 kW, AV MAG R756) et NGV Powertrain (230 kW, FP087), tous les deux de configuration 6 cylindres en ligne.
Coût d’une remotorisation bioGNC
Quelle que soit la solution propulsive bioGNC choisie, il faut compter hors aléas, un surcoût important par rapport au diesel. Il est compris entre 545 000 et 1 065 000 euros pour une motorisation thermique classique, et entre 670 000 et 2 090 000 euros avec une hybridation GNC/électrique. Ces sommes se répartissent en 5 postes : R&D dont homologation, autres études, motorisation, stockage du gaz et batteries neuves ou recyclées, autres équipements.A noter que des pertes économiques peuvent éventuellement être causées par la place prise pour le stockage énergétique. Ce qu’une révision du schéma d’exploitation peut arriver parfois à compenser plus ou moins. Les entretiens réalisés par GRDF et l’Ademe auprès d’acteurs pionniers ont montré que les coûts pouvaient être modérés à l’usage en abaissant seulement de 1 ou 2 km/h la vitesse de navigation, mais aussi en amont en évitant de surdimensionner les moteurs.
Aides et avitaillement
Si l’hybridation GNC-électrique apparaît plus coûteuse, la plus grande flexibilité qu’elle apporte dans l’exploitation la place comme solution de transition progressive. A ce titre, elle bénéficie d’une part spécifique de financement des études dans le cadre du plan d’aide à la modernisation et à l’innovation de la flotte (PAMI).Vouloir passer au bioGNC peut permettre de décrocher d’autres aides, comme celle du dispositif Gate du programme CEE Remove pour le verdissement des flottes, ou de la part du fonds européen Feder et de la région. Décorréler le prix du bioGNV de celui d'autres énergies et l’exonérer des droits d’accise constitueraient deux autres leviers incitatifs modérateurs.
S’il n’existe pas de station publique accessible ou un possible avitaillement par camion, il faudra en prévoir une au moins dimensionnée pour les besoins d’exploitation, financièrement plus légère pour les parties si elle est mutualisée.
En configuration simple, pour une capacité de 40 Nm3/h, elle coûterait de l’ordre de 100 000 euros hors taxes. Pour deux distributeurs de chacun 120 Nm3/h, la facture serait comprise entre 250 000 et 280 000 euros sans stockage, mais elle passerait à 330 000-380 000 euros s’il y en a un. On grimpe à 1,3-2 millions d’euros avec une capacité de 1 500 à 2 000 Nm3/h. Il faudrait en outre prévoir de 90 000 à 300 000 euros pour l’aménagement en bord de voie d’eau pour le poste d’accostage.
Perspectives : trois scenarios envisagés
GRDF et l’Ademe ont imaginé trois scénarios (prudent, intermédiaire et haut) vers 2050 de développement du bioGNC pour les pousseurs et péniches avec des étapes à 2030, 2035 et 2040. A l’échéance finale, sur un nombre total de 147 pousseurs, les modèles fonctionnant au bioGNC pourraient respectivement représenter 39, 68 ou 85 unités. Du côté des péniches, l’écart entre les extrêmes est plus important, entre 52 et 235 bateaux bioGNC sur respectivement 457 et 672 automoteurs.
Ces perspectives se traduiraient en 2050 par une consommation annuelle de bioGNC pour le fret de 58, 118 ou 256 GWh selon les scénarios, dont 38, 83 ou 209 GWh pour les automoteurs et 20, 35 et 47 GWh avec les pousseurs.
En s’en tenant à un potentiel moyen de 130 TWh de biométhane produit à l’année dans 25 ans, la part que consommeraient ces bateaux apparaît anecdotique : 0,04 % (prudent), 0,09 % (intermédiaire) ou 0,19 % (haut). Le manque de données chiffrées n’a pas permis aux rédacteurs d’effectuer des projections précises concernant les bacs pour le transport des passagers et des véhicules.
Une énergie méconnue des acteurs
L’étude pointe que la propulsion bioGNC n’est souvent pas considérée dans le cadre d’une construction neuve ou une remotorisation pour la navigation fluviale et maritime côtière. Et ce par méconnaissance des acteurs de la filière, des vertus environnementales, des expérimentations en cours, des moteurs disponibles, etc.
Il existe aussi un phénomène qui s’apparente à l’éternel problème de la poule et de l’œuf. D’un côté, les armateurs, motoristes et bureaux d’études attendent un cadre réglementaire favorable pour se lancer avec l’assurance d’aboutir à une solution qu’ils pourront exploiter. De l’autre, les autorités en charge des textes semblent être en attente de démonstrateurs pour élaborer des normes pérennes spécifiques à la propulsion au bioGNC.
C’est pourquoi GRDF et l’Ademe soulignent l’importance de la communication et de la collaboration entre tous les acteurs impactés. Ceux chargés de l’exploitation des bateaux doivent prendre en compte que l’emploi de ce carburant alternatif impose des espaces de stockage à bord plus importants pour des autonomies moindres. D’où quelques questions à se poser concernant des arrêts d’avitaillement plus fréquents et/ou plus longs, l’amélioration de l’efficience de la chaîne propulsive, la modification de l’équilibre des unités, etc. Quoi qu’il en soit, avant de trancher pour une énergie alternative plutôt qu’une autre en remplacement du gazole, elles doivent être comparées pour les besoins de chaque exploitation. Une fois adoptée, la propulsion bioGNC nécessitera la formation de l’équipage.
L’étude pointe que la propulsion bioGNC n’est souvent pas considérée dans le cadre d’une construction neuve ou une remotorisation pour la navigation fluviale et maritime côtière. Et ce par méconnaissance des acteurs de la filière, des vertus environnementales, des expérimentations en cours, des moteurs disponibles, etc.
Il existe aussi un phénomène qui s’apparente à l’éternel problème de la poule et de l’œuf. D’un côté, les armateurs, motoristes et bureaux d’études attendent un cadre réglementaire favorable pour se lancer avec l’assurance d’aboutir à une solution qu’ils pourront exploiter. De l’autre, les autorités en charge des textes semblent être en attente de démonstrateurs pour élaborer des normes pérennes spécifiques à la propulsion au bioGNC.
C’est pourquoi GRDF et l’Ademe soulignent l’importance de la communication et de la collaboration entre tous les acteurs impactés. Ceux chargés de l’exploitation des bateaux doivent prendre en compte que l’emploi de ce carburant alternatif impose des espaces de stockage à bord plus importants pour des autonomies moindres. D’où quelques questions à se poser concernant des arrêts d’avitaillement plus fréquents et/ou plus longs, l’amélioration de l’efficience de la chaîne propulsive, la modification de l’équilibre des unités, etc. Quoi qu’il en soit, avant de trancher pour une énergie alternative plutôt qu’une autre en remplacement du gazole, elles doivent être comparées pour les besoins de chaque exploitation. Une fois adoptée, la propulsion bioGNC nécessitera la formation de l’équipage.
Recommandations
Après l’étude des possibilités, les projections, et l’observation des freins potentiels, les rapporteurs ont formulé plusieurs recommandations. Certaines ont déjà été balayées, comme l’évolution du cadre réglementaire qui pourrait comprendre la création d’un dispositif d’expérimentation plus souple pour les premiers modèles afin de limiter le temps d’homologation.Il faudrait en outre que le biométhane soit reconnu comme carburant bas-carbone au niveau européen pour l’attribution des aides au financement. Concernant le volet communication, le bioGNC devrait être présent dans les différentes feuilles de route de décarbonation pour la navigation fluviale et maritime.
L’Ademe et GRDF comptent aussi sur la pérennisation des appels à projet, la constitution d’un cahier des charges avec « description des changements techniques à opérer sur les moteurs lors de la marinisation », et l’actualisation des cahiers VNF à destination des bateliers.
Le dernier point concerne l’avitaillement avec des solutions d’urgence à base de livraison du gaz par camion-citerne ou conteneurs en attendant un maillage accessible. Pour la rentabilité économique de ce dernier, il est préconisé une mutualisation (fleuve, route, ferroviaire) avec d’autres acteurs des territoires. Le foncier pour l’emplacement des stations devrait être sécurisé au plus vite pour éviter ou réduire les tensions déjà observées.
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