Les e-carburants sont des carburants synthétiques et liquides. Ils sont fabriqués à partir d’eau (H2O) et de dioxyde de carbone (CO2). Le courant électrique nécessaire à leur fabrication doit provenir d’énergies renouvelables (énergies solaire et éolienne). Porsche travaille intensément sur ces carburants : ces e-carburants permettent à des moteurs thermiques d’être quasiment neutres en CO2 car la quantité de CO2émise n’est pas supérieure à la quantité auparavant extraite de l’atmosphère pour les produire – un circuit fermé.
Les e-carburants réduisent aussitôt les émissions de CO2, puisqu’ils peuvent remplacer les carburants fossiles. Selon leur disponibilité, les e-carburants peuvent dans un premier temps être mélangés aux carburants traditionnels. Le fait que le stockage et le transport peuvent s’effectuer au moyen des infrastructures existantes représente un autre avantage de ce type de carburants. Par ailleurs, le potentiel de l’électricité verte, qui dans certaines régions du monde est localement en excédent, peut être stocké dans les e-carburants et transporté sur de longues distances.
Ainsi, les e-carburants peuvent contribuer à réduire les émissions de CO2 ; une composante importante de la stratégie d’entraînement de Porsche. Le constructeur de voitures de sport mise à moyen terme sur une trilogie des systèmes d’entraînement. En plus des modèles électriques, feront également partie de cette trilogie, les moteurs thermiques optimisés hautement émotionnels ainsi que les hybrides rechargeables sans émission locale. Les e-carburants permettent de réduire considérablement l’empreinte CO2 des moteurs thermiques et des hybrides rechargeables.
Matières premières : eau et dioxyde de carbone
Pour leur fabrication, les e-carburants ne nécessitent que les deux matières premières que sont l’eau et le dioxyde de carbone. L’hydrogène nécessaire est extrait de l’eau par électrolyse. Dans ce processus simple, le courant continu passe à travers l’eau où l’hydrogène est séparé pour être ensuite capté au niveau du pôle négatif (cathode). Le rendement énergétique de ce processus est d’environ 70 %. Afin de préserver les réserves en eau potable, des concepts durables ont été créés, prévoyant de construire des installations de production le plus près possible des mers afin d’utiliser l’eau de mer dessalée. Pour un litre de carburant dans la chaîne de processus, deux litres d’eau sont nécessaires.
Le dioxyde de carbone est extrait directement de l’air par un procédé appelé Direct Air Capture. Dans ce procédé, de grands ventilateurs envoient de l’air ambiant à travers des filtres sur lesquels se fixe le dioxyde de carbone contenu dans l’atmosphère. Selon le procédé, les filtres sont traités à l’aide de diverses substances qui isolent le CO2 via un traitement ultérieur. Ce type d’installations est déjà en fonctionnement, par exemple au Canada et en Suisse. La réduction et la récupération du CO2 dans l’air environnant peuvent à l’avenir devenir une technologie clé dans la lutte pour la protection du climat. Il est donc impératif de continuer à exploiter industriellement ces technologies et d’en faire des processus rentables.
L’énergie verte dans les régions venteuses et ensoleillées permet une production sur place des e-carburants
Les régions optimales d’un point de vue économique et écologique pour la production de courant à partir du vent et du soleil se trouvent essentiellement près des côtes très venteuses et jouissant d’un grand ensoleillement. Ces régions se trouvent, par exemple, au Maroc, dans les Emirats arabes unis, en Afrique du Sud, au Chili ou en Australie. On estime que dans ces régions, l’électricité peut être produite avec des taux d’exploitation des installations de production trois à quatre fois plus élevés qu’en Europe centrale. L’acheminement de cette énergie sous forme électrique sur de grandes distances jusqu’aux consommateurs serait cher et occasionnerait de fortes déperditions. Il est donc judicieux de produire des e-carburants là où se trouvent des sources d’énergie importantes et d’y construire des installations de production d’énergies renouvelables spécialement prévues à cet effet. Pour cela, le parc solaire ou éolien est intégré directement dans l’installation chimique de fabrication d’e-carburants. Le transport onéreux et complexe par câble n’étant alors pas nécessaire, les coûts énergétiques sont divisés par quatre. Par ailleurs, les avantages des carburants liquides que sont les facilités de stockage et de transport sont pleinement utilisés. Le monde entier peut être alimenté en sources énergétiques neutres en CO2 par pipeline ou par bateau. Situation différente en Europe centrale : Dans cette région, l’électricité produite à partir de la force du vent ou de l’énergie photovoltaïque est exploitée très efficacement. La distribution par câble électrique, le stockage dans des batteries et l’utilisation dans les véhicules électriques sont dans ces pays nettement plus rentables que l’exploitation des e-carburants. Selon l’éloignement géographique de la production d’électricité et le besoin énergétique, divers concepts se présentent donc.
De l’e-méthanol à un carburant sans émission utilisable universellement
Le processus de fabrication d’e-carburants commence avec la fabrication de ce qu’on appelle l’e-méthanol à partir de l’hydrogène et du CO2. Il existe pour cela plusieurs procédés, parmi lesquels l’utilisation d’un catalyseur. Cet e-méthanol peut être utilisé directement dans le monde entier dans de nombreux secteurs industriels comme « substitut vert » du méthanol issu du pétrole ou du gaz naturel. Une seule étape de synthèse, appelée « Methanol-to-Gasoline » (du méthanol à l’essence) permet de transformer l’e-méthanol en e-carburant. Un affinage subsidiaire permet à ce carburant d’atteindre un indice d’octane comparable à celui de l’essence Super et d’être utilisé dans les moteurs thermiques traditionnels.
Lorsque les e-carburants sont fabriqués exclusivement à partir d’énergies renouvelables, les émissions de CO2 fossile des véhicules à moteur thermique pur et des hybrides rechargeables peuvent être considérablement réduites. Et ce, dans la totalité du portefeuille de produits. Selon la disponibilité, d’abord en mélange avec un carburant traditionnel puis, dans un second temps comme e-carburant pur. Par ailleurs, l’infrastructure existante de stockage et de distribution des carburants peut être conservée. La fabrication synthétique des e-carburants permet en outre de formuler le carburant afin qu’il présente des caractéristiques d’émissions réduites et de rendement accru. Les e-carburants émettent par exemple moins de substances polluantes et de poussières fines que les carburants à base de pétrole, car ils ne contiennent aucune impureté et ont donc une combustion plus propre. Les émissions dites brutes – par exemple, les particules – de nombreux moteurs existants peuvent ainsi être réduites de manière significative par la seule utilisation d’e-carburants.