Technique: Peut-il y avoir une transformation verte du secteur du yachting ?

Texte de Christoph Ballin

Lorsque nous sommes assis dans nos voitures et que nous traversons la campagne ou les villes, les voitures électriques font déjà partie intégrante du trafic routier. La part mondiale des véhicules électriques à batterie dans les nouvelles immatriculations est passée à 14 % ces dernières années. L'un des principaux moteurs de cette évolution rapide est le consensus général selon lequel la décarbonisation du transport routier passe par l'électrification.

Mais sur l'eau, les progrès sont nettement à la traîne. On estime que la part des bateaux à propulsion électrique est bien inférieure à deux pour cent et qu'elle n'augmente que lentement pour le moment. Ce qui est encore plus inquiétant, c'est qu'il n'existe pas encore de vision claire de la manière dont une mobilité respectueuse du climat pourrait être mise en place sur l'eau.

En savoir plus sur le sujet :

• Propulsion : électrique, hybride ou diesel ? Les avantages et les inconvénients sur les yachts
• E-fuels : une véritable alternative au diesel ?

Lors d'une glisse normale, un petit bateau consomme environ dix fois plus d'énergie qu'une voiture de taille similaire. Nous ne pouvons donc pas simplement copier pour les bateaux et les yachts ce qui s'impose de plus en plus dans les voitures.

Parallèlement, le yachting perdra de son éclat et de sa désirabilité si notre industrie continue à prendre du retard dans sa transformation vers plus de durabilité - il y a de moins en moins de personnes qui en doutent. Il est donc temps de définir comment réussir cette transformation dans son ensemble.

On ne fait que ce que l'on mesure

Il est généralement admis que dans le cadre de l'accord de Paris sur le climat de 2015, 197 pays au total ont convenu de limiter le réchauffement climatique à moins de 1,5 degré, ou alternativement à moins de 2 degrés Celsius, par rapport à l'ère préindustrielle. L'accord stipule que d'ici 2030, les émissions climatiques devront être réduites de 45 pour cent par rapport à 2008.

Ce que l'on sait moins, c'est que l'Organisation maritime internationale (OMI) s'est inspirée de cette réduction et en a déduit son propre objectif pour la navigation internationale. Selon cet objectif, les émissions nocives pour le climat doivent être réduites de 20 à 30 pour cent d'ici 2030. Avec une accélération dans les années suivantes.

Il n'existe pas d'objectif officiel pour l'industrie des loisirs maritimes. De même, aucune donnée sur l'évolution des émissions climatiques n'est collectée ou publiée. Nous devons partir du principe que les émissions de gaz à effet de serre (GHG) n'évoluent pas à la baisse, mais même à la hausse : Le nombre de yachts a fortement augmenté ces dernières années et, parallèlement, les motorisations sont de plus en plus puissantes.

L'industrie du nautisme et du yachting devrait donc se fixer au plus vite des objectifs sur la manière dont elle peut devenir plus respectueuse du climat et à quelle vitesse. Les objectifs de réduction de l'OMI seraient un bon point de repère pour la vitesse de la transformation. Une compréhension commune des technologies à utiliser pour aborder la décarbonisation est nécessaire comme base.

Approches technologiques

En principe, nous disposons de quatre technologies principales pour décarboniser les bateaux et les yachts.

• Électrification, c'est-à-dire passage aux véhicules électriques à batterie, appelés BEVs
• L'hydrogène peut être utilisé de deux manières pour des moteurs respectueux du climat : premièrement, avec des piles à combustible qui alimentent des moteurs électriques. Deuxièmement, comme carburant pour les moteurs à combustion. Dans le deuxième cas, des adaptations considérables des moteurs à combustion sont nécessaires
• Les e-fuels tels que l'e-éthanol ou l'e-ammoniac peuvent être utilisés dans les piles à combustible ou les moteurs à combustion, tout comme l'hydrogène. Ici aussi, des modifications des moteurs à combustion sont nécessaires
• Les e-fuels qui peuvent être utilisés sans modification dans les moteurs existants sont appelés "drop-in fuels", par exemple l'e-diesel, l'e-gasoline et les huiles végétales hydrotraitées (HVO).

Si l'on se penche sur les alternatives mentionnées ci-dessus, on comprend vite lesquelles des nouvelles technologies de propulsion ont de bonnes chances de progresser à court terme et de s'imposer à long terme.

Tout ce qui peut être électrifié le sera

Dans de nombreux segments de la mobilité, les solutions électriques à batterie s'imposent parce qu'elles sont de loin les plus efficaces dans l'ensemble. L'électricité produite dans le respect du climat peut être utilisée sans transformation supplémentaire dans les véhicules, y compris les yachts. En comparaison, tous les concepts de propulsion qui reposent sur des transformations parfois multiples de l'énergie sont nettement moins efficaces.

Par exemple, si un véhicule fonctionne avec de l'hydrogène et une pile à combustible, l'électricité est d'abord transformée en hydrogène, puis retransformée en électricité dans la pile à combustible. Ce processus nécessite trois fois plus d'énergie qu'une solution électrique à batterie. Cela signifie trois fois plus d'éoliennes, trois fois plus de champs solaires.

Si l'on utilise de l'e-éthanol ou de l'e-ammoniac dans les moteurs à combustion (voir graphique), il faut quatre fois plus d'éoliennes et de champs solaires pour le même déplacement. Pour les "drop-in fuels", il faut même cinq fois plus d'énergie par rapport aux moteurs électriques à batterie.

Nous devons partir du principe que l'énergie produite dans le respect du climat restera rare au cours des prochaines décennies - jusqu'à ce que la fusion nucléaire, par exemple, soit disponible ou que l'énergie respectueuse du climat soit suffisamment disponible par d'autres moyens. Tant que ce sera le cas, le rendement global sera un élément essentiel pour déterminer quelle technologie de propulsion s'imposera. Compte tenu de la nette supériorité des solutions électriques à batterie, il faut donc s'attendre à ce que la règle suivante s'applique également à l'eau : tout ce qui peut être électrifié le sera.

Drop-in fuels - le mirage de la décarbonisation

En novembre dernier, une étude à grande échelle de l'ICOMIA - l'association internationale de l'industrie des loisirs maritimes - a présenté les Drop-in Fuels comme la voie privilégiée pour la décarbonisation. Pour presque tous les types de bateaux considérés par l'ICOMIA - les superyachts n'ont pas été pris en compte - les Drop-in Fuels étaient supposés être la meilleure technologie pour propulser les yachts de manière respectueuse du climat à l'avenir. Le problème de l'étude n'est pas que les Drop-in Fuels soient une mauvaise solution en soi. Elles seraient surtout une solution très pratique pour l'industrie, car il n'y aurait rien à changer aux moteurs existants et aucun problème de conversion pendant la phase de transition.

Le problème est que les Drop-in Fuels ne seront pas disponibles en quantité significative pour les bateaux et les yachts avant 10 à 20 ans.

L'Institut de recherche sur l'impact climatique de Potsdam a une fois comparé la production mondiale prévue de Drop-in Fuels en 2035 avec les seuls besoins de l'Allemagne (voir graphique). Résultat : en 2035, la production mondiale couvrira environ la moitié de la demande allemande. Et ce, même en partant d'hypothèses optimistes - notamment que les voitures et les camions n'utilisent pas du tout de drop-in fuels et ne sont donc pas en concurrence avec d'autres industries essentielles, comme l'industrie chimique, pour une production trop limitée.

Si nous misons sur l'utilisation de "drop-in fuels" pour les bateaux et les yachts, cela signifie qu'aucune décarbonisation n'aura lieu dans notre industrie au cours des dix à vingt prochaines années. Pour l'acceptation sociale des bateaux et des yachts, ce serait une perte totale.

E-éthanol avec une meilleure disponibilité

Le méthanol conventionnel est l'une des substances chimiques de base les plus produites dans le monde. Le méthanol peut être stocké et transporté à l'aide de technologies et d'infrastructures connues. En outre, le méthanol peut être utilisé aussi bien dans les moteurs à combustion que dans les piles à combustible.

Pour être utilisé dans les moteurs à combustion, l'e-éthanol nécessite relativement peu de modifications dans la technique du moteur, entre autres dans la gestion du moteur et dans les systèmes d'injection. La production climatiquement neutre de l'e-éthanol doit toutefois être réalisée avec de l'hydrogène vert et du CO2 et nécessite beaucoup d'énergie. En comparaison, la production est toutefois plus simple que celle des drop-in fuels. On peut s'attendre à ce que l'e-éthanol soit plus rapidement disponible en plus grand volume. Ainsi, l'e-éthanol peut contribuer plus rapidement à la décarbonisation de la mobilité sur l'eau. Les fabricants de moteurs et les chantiers navals pour superyachts travaillent sur des projets pilotes et des solutions de série pour les bateaux propulsés à l'e-éthanol. Les inconvénients de l'e-éthanol restent la consommation d'énergie élevée, en particulier lorsqu'il est utilisé dans des moteurs à combustion, et le fait que l'e-éthanol sera lui aussi encore rare dans les années à venir.

L'électrification et le rôle des hydrofoils

L'électrification de la mobilité sur l'eau a commencé il y a tout juste 20 ans. Torqeedo a été la première entreprise au monde à se fixer pour objectif de remplacer les moteurs à combustion par des entraînements électriques dans certaines applications.

En raison des besoins énergétiques élevés pour les propulsions sur l'eau et de la densité énergétique limitée des batteries, l'électrification s'est jusqu'à présent limitée à quelques segments : Applications à faible puissance, faible vitesse, faible autonomie, applications sur des itinéraires standard. Dans ces segments, les progrès sont réels. Toutefois, ces niches ne sont pas très grandes.

Parallèlement, des progrès spectaculaires ont été réalisés dans la course à la voile avec les hydrofoils. Les hydrofoils réduisent jusqu'à 80 % l'énergie de propulsion nécessaire, car ils minimisent la friction de la coque et n'utilisent pas d'énergie pour construire des arbres de poupe de plusieurs tonnes. Au cours des dix dernières années, le foiling est en outre passé du statut d'art à celui de science.

Pour les bateaux et yachts à moteur rapides, les propulsions électriques avec hydrofoils sont, à l'heure actuelle, de loin la technologie la plus respectueuse du climat :

• À vitesse élevée, les bateaux électriques équipés d'hydrofoils consomment nettement moins d'énergie que les bateaux conventionnels.
• Grâce à leur faible consommation d'énergie, les bateaux à foils se contentent de bancs de batteries plus petits. Cela rend leur production relativement respectueuse du climat.

Une autre particularité de l'utilisation des hydrofoils est qu'ils ne rendent pas seulement les yachts plus respectueux du climat : Le déplacement sur des hydrofoils est beaucoup plus confortable et élégant qu'avec des coques conventionnelles : il n'y a pas de chocs, pas de roulis, personne n'a le mal de mer. Cet aspect est important pour la diffusion de la mobilité respectueuse du climat, car la mobilité écologique s'impose mieux lorsqu'elle n'est pas perçue comme un sacrifice.

Outre le développement des hydrofoils, la technologie des batteries va également faire de grands progrès au cours des trois à cinq prochaines années. On peut s'attendre à ce que les yachts électriques conventionnels aient dans les prochaines années des autonomies de

50 miles nautiques à la vitesse de croisière. Les yachts électriques à foils seront les plus confortables et les plus respectueux du climat pour parcourir plus de 100 miles nautiques.

La décarbonisation, une mise à niveau et non un sacrifice

Le moteur à combustion a toujours eu l'avantage de pouvoir répondre aux exigences de toutes les applications : toutes les puissances, toutes les autonomies, toutes les vitesses.

La mobilité respectueuse du climat nécessitera différentes solutions pour différentes applications. Les propulsions électriques à batterie arrivent sur le marché pour ainsi dire "par le bas" - en commençant par les petits bateaux lents, pour aller vers des formats de plus en plus grands et rapides. En revanche, les propulsions à l'éthanol électrique arrivent d'abord sur le marché à partir des grands yachts, pour ainsi dire "par le haut".

La bonne nouvelle est qu'en combinant l'e-éthanol et l'électrification, tous les segments de l'industrie du yachting peuvent être décarbonisés. La question intéressante est de savoir où se situera la frontière entre les deux technologies.

L'un des facteurs d'influence sera que les performances et le rapport qualité-prix des moteurs électriques continueront à s'améliorer au cours des prochaines années. En revanche, on peut s'attendre à ce que le rapport qualité/prix des moteurs à combustion se dégrade à mesure que les gros volumes de l'industrie automobile s'éloignent des moteurs à combustion.

Y aura-t-il une troisième technologie intermédiaire entre ces deux technologies, comme la propulsion à l'hydrogène ? On peut être raisonnablement sceptique à ce sujet, car il ne vaudra guère la peine de soutenir trois infrastructures pour l'approvisionnement en énergie et la technologie de propulsion dans l'industrie du yachting, qui est pourtant assez petite. En outre, les exigences posées à une infrastructure de production d'hydrogène sont difficiles à satisfaire.

En revanche, ce dont la transformation a besoin, c'est de l'interaction entre les constructeurs et les propriétaires. La tâche des constructeurs est de proposer des produits fascinants et attrayants respectueux du climat, afin que le passage à des propulsions orientées vers l'avenir soit une mise à niveau et non un sacrifice. Parallèlement, les constructeurs doivent relever le défi de l'industrialisation des nouvelles motorisations afin de réduire la prime de prix actuellement nécessaire pour les motorisations durables.

Pour cela, il faut aussi des propriétaires de yachts innovants qui veulent être les pionniers d'une nouvelle mobilité luxueuse et propre sur l'eau et qui, en tant que clients, soutiennent les fabricants dans l'industrialisation de nouvelles technologies.

Pionnier de l'électromobilité

Si l'ancien consultant de McKinsey Christoph Ballin n'était pas devenu, au cours de sa carrière, directeur général du fabricant d'outils de jardinage Gardena, il y aurait aujourd'hui moins de propulsions électriques sur l'eau.

Avec Friedrich Böbel, directeur technique de Gardena, il a fondé en 2005 Torqeedo, pionnier et leader du marché des entraînements électriques.

Quinze ans plus tard, après le rachat de Torqeedo par Deutz, Ballin a quitté l'entreprise qu'il avait fondée, mais est resté fidèle à son thème, à savoir rendre la mobilité sur l'eau plus durable. En 2021, il a fondé avec son partenaire Tobias Hoffritz le chantier naval TYDE de Starnberg.

Parallèlement, Ballin est membre du conseil consultatif de la start-up autrichienne SEA.AI, spécialisée dans l'intelligence artificielle pour la reconnaissance d'objets sur l'eau.