Électrique ou hydrogène : est-ce vraiment l’avenir des tracteurs ?

Tout comme dans d’autres secteurs de machines industrielles, l’agriculture fait face à une pression croissante pour adopter des systèmes de propulsion à faible impact. Bien que le moteur diesel joue toujours un rôle central, l’attention se déplace progressivement vers des solutions zéro émission telles que l’électricité et l’hydrogène. Cette transition n’est pas seulement motivée par l’innovation technologique, mais aussi par des réglementations de plus en plus strictes, des incitations européennes pour la durabilité et un changement clair dans la consommation énergétique mondiale. En réponse, les principaux fabricants, en particulier en Inde et en Chine, réalisent déjà des investissements importants dans les deux sens. Mais la vraie question reste : qu’est-ce qui alimentera les tracteurs du futur ? Électrique, hydrogène ou peut-être une combinaison des deux ?

L’électrification des machines agricoles suit deux voies principales :

• le développement de moteurs entièrement électriques, et
• l’intégration de moteurs électriques auxiliaires aux côtés des moteurs à combustion traditionnels.

Cette double stratégie est nécessaire pour surmonter les limites actuelles de la technologie, en particulier lorsqu’il s’agit d’une puissance élevée et d’une utilisation intensive typique de l’agriculture. Le principal obstacle ? La densité d’énergie de la batterie. Elle est encore trop faible pour garantir de longues heures de fonctionnement dans des applications à haute puissance. Pour les petits tracteurs, les packs de batteries sont plus faciles à gérer, mais pour les grandes machines, le poids et l’encombrement deviennent rapidement des problèmes critiques. Lors de foires industrielles de premier plan comme l’Agritechnica, nous avons déjà vu non seulement de nouveaux moteurs électriques mais aussi des batteries conçues spécifiquement pour les machines hors route. Ces solutions visent à améliorer l’efficacité, prolonger la durée de vie et s’intégrer plus facilement dans les véhicules sans impacter lourdement le poids global ou la répartition de la charge. Les progrès technologiques pourraient être rapides, mais l’électrification complète de l’agriculture prendra du temps, en particulier pour les machines de moyenne et haute puissance, qui restent la base opérationnelle de la plupart des fermes.

Où l’énergie électrique est-elle la plus prête aujourd’hui ?

• Tracteurs compacts pour vergers et vignobles
• Chariots télescopiques
• Chariots de mélange pour les fermes d’élevage
• Véhicules autopropulsés fonctionnant dans les locaux de l’exploitation

Dans ces cas, les demandes d’électricité sont modérées, les distances sont courtes et l’autonomie limitée n’est pas un problème critique.

L’agriculture ne concerne pas seulement l’énergie électrique. Ces dernières années, l’hydrogène est également apparu comme une source d’énergie potentielle pour les tracteurs, ouvrant de nouveaux scénarios pour la propulsion agricole.

Deux approches principales sont à l’étude :

• Combustion directe dans des moteurs à combustion interne adaptés
• Les piles à combustible, qui convertissent l’hydrogène en électricité pour alimenter des moteurs électriques

L’utilisation de l’hydrogène directement dans les moteurs à combustion permet aux constructeurs de s’appuyer sur des mécaniciens bien connus en convertissant avec quelques modifications les tracteurs diesel ou essence. Cela élimine les émissions de CO mais produit toujours des oxydes d’azote (NOx), qui peuvent être atténués avec des systèmes de post-traitement. Les piles à combustible, en revanche, sont plus complexes mais potentiellement plus efficaces. Dans cette configuration, l’hydrogène est converti en électricité pour alimenter un moteur électrique. L’avantage ? Les émissions sont limitées à la vapeur d’eau. Cependant, la technologie est encore en cours de développement, avec des défis critiques liés au coût, à la taille du réservoir et aux exigences en matière d’infrastructure. Le plus grand obstacle ? Efficacité énergétique. De la production (par exemple, électrolyse) à l’utilisation finale, la chaîne d’approvisionnement en hydrogène subit des pertes majeures. Lorsque toutes les étapes sont prises en compte, production, compression, stockage et conversion, l’efficacité nette n’est que d’environ 32 %. En d’autres termes : pour chaque 100 kWh d’énergie investi, seulement un tiers est disponible pour alimenter le tracteur. De plus, bien qu’on parle beaucoup d'“hydrogène vert”, la majorité actuellement disponible est encore de l’hydrogène gris, dérivé du méthane avec des émissions élevées de CO. La classification codée par couleur aide à clarifier :

 

• Gris : à partir de gaz fossile, impact environnemental élevé
• Bleu : comme gris mais avec capture et stockage du CO
• Vert : à partir de sources renouvelables grâce à l’électrolyse de l’eau
• Purple : électrolyse alimentée par l’énergie nucléaire
• Biomasse : prometteur pour l’agriculture, mais encore faible rendement

 

Enfin, il y a la question de la sécurité. Le stockage de l’hydrogène nécessite des cylindres à haute pression (jusqu’à 700 bar) et des matériaux composites avancés tels que le CFRP et le GFRP, qui allient légèreté et résistance. Les réglementations européennes, telles que UNR134, fixent des normes de sécurité strictes avec des limites de durabilité et des protocoles de remplacement pour prévenir les défaillances structurelles.

Lorsqu’il s’agit d’introduire l’électricité ou l’hydrogène dans l’agriculture, les tracteurs spécialisés compacts, tels que ceux utilisés dans les vignobles et les vergers, sont le point de départ naturel. Ces tracteurs nécessitent généralement moins de 100 kW, fonctionnent dans des espaces confinés et exigent une grande maniabilité. Contrairement aux tracteurs plein champ, qui nécessitent une puissance élevée pour les longues périodes de travail souvent loin d’une infrastructure énergétique stable, les modèles compacts sont mieux adaptés aux limites technologiques actuelles en matière d’autonomie et de ravitaillement. Ils ont également des applications en dehors de l’agriculture, y compris les services municipaux et l’entretien des routes urbaines, où des règles strictes en matière d’émissions et un accès plus facile à la recharge ou à la production locale d’hydrogène rendent l’énergie alternative plus réalisable. Cela dit, l’électrification des tracteurs compacts rencontre également des défis : les batteries doivent rester petites pour préserver l’agilité, ce qui limite l’autonomie. L’infrastructure de recharge est également un obstacle, car de nombreuses fermes manquent d’une capacité électrique adéquate ou de stations de charge rapide, en particulier dans les zones rurales reculées. Pour cette raison, l’hydrogène peut s’avérer plus pratique que l’électrique à long terme. Les piles à combustible peuvent fournir une autonomie plus longue et des temps de ravitaillement similaires à ceux du diesel sans sacrifier les performances. Aujourd’hui, les tracteurs compacts à hydrogène restent des prototypes, mais ils pourraient bientôt représenter un équilibre réaliste entre zéro émission et opérations agricoles fiables.

La durabilité est devenue une priorité dans l’agriculture, en particulier dans les secteurs à haute valeur ajoutée comme la viticulture biologique, où l’impact environnemental affecte directement la qualité des produits. Dans les vignobles, l’objectif de « zéro émission » n’est pas seulement un choix éthique mais aussi une façon concrète d’améliorer la valeur de la production. Les tracteurs spécialisés compacts, traditionnellement à moteur diesel, sont désormais surveillés pour leurs émissions de CO lors des opérations quotidiennes telles que la gestion des sols et la lutte antiparasitaire.

Les alternatives ? Deux approches complémentaires déjà testées :

• Tracteurs électriques à batterie, idéal pour une autonomie limitée et une charge programmée
• Tracteurs à hydrogène, mieux adaptés pour des heures de fonctionnement plus longues

Différentes technologies, toutes deux alignées avec les besoins d’une viticulture durable et innovante.

Imaginons un vignoble de 20 hectares nécessitant environ 800 heures d’exploitation annuelles avec un tracteur de 100 kW.

• Avec des panneaux solaires pour le stockage de la batterie, environ 519 m2 de panneaux seraient nécessaires.
• Pour un système à base d’hydrogène, la surface requise s’élève à 1 429 m2 en raison des pertes d’efficacité.

Et pour le stockage ?

• Un système de batterie de trois jours nécessiterait plus de 26 tonnes de batteries, occupant près de 28 m3.
• Le système à hydrogène n’aurait besoin que de 131 kg d’hydrogène et 5,5 m3 d’espace.

Les coûts racontent une autre histoire : les systèmes de production d’hydrogène pourraient être jusqu’à cinq fois moins chers annuellement que les technologies basées sur des batteries.

En bref :

• Les batteries sont plus efficaces et adaptées là où l’accès au réseau est facile.
• L’hydrogène a un plus grand potentiel lorsque le poids et l’espace sont des facteurs limitants, tels que les vignobles.

En fin de compte, le choix dépendra de l’infrastructure, de la taille des exploitations et de l’évolution des coûts dans les années à venir. Ce qui est sûr, c’est que l’avenir de la viticulture durable se situe au-delà du diesel, avec des alternatives propres et intelligentes.

Il est trop tôt pour déclarer une seule technologie gagnante. D’après l’expérience automobile, on pourrait supposer que l’électrique est l’avenir, étant donné la lenteur des progrès de l’hydrogène. Mais dans l’agriculture, la densité énergétique des batteries pose encore de sérieuses limites, en particulier pour les tracteurs compacts censés fonctionner toute une journée sans recharge. Dans tous les cas, aucune transition ne sera possible sans une infrastructure adéquate : stations de ravitaillement, réseaux énergétiques efficaces et chaînes de production durables. Cela reste l’un des plus grands défis de l’agriculture. Les experts sont d’accord : il faudra au moins 5 à 10 ans avant que l’hydrogène, ou d’autres alternatives, puisse garantir la puissance, l’autonomie et la durabilité requises pour les opérations en plein champ. D’ici là, les systèmes hybrides et électriques, en particulier pour les tracteurs spécialisés compacts, serviront de phase de transition réaliste et concrète.