Contre les coûts de production, la guerre fait rage dans les entreprises du monde entier. Certaines ont dans leur jeu un atout décisif : l'efficacité énergétique de leurs flottes de véhicules. Cette efficacité s'intègre de plus en plus dans la performance « augmentée » dont les firmes aiment se prévaloir auprès de leurs actionnaires, de leurs clients, de leurs fournisseurs, des analystes et des agences de notation. Certaines se sont lancées plus vite que d'autres dans cette chasse au gaspillage. Les Etats-Unis, un pays continent aux dimensions colossales, se prêtent particulièrement bien à l'exercice des économies d'échelle. De grands transporteurs, comme UPS ou FedEx, réalisent des prouesses, mais c'est surtout le distributeur Wal-Mart qui retient l'attention. Il a été désigné à plusieurs reprises par Barack Obama lui-même comme le modèle à suivre en matière de sobriété énergétique.

Les constructeurs automobiles ont été très tôt sensibles aux questions d’aérodynamique : la Rumpler allemande et la Chrysler Airflow s’inspiraient par exemple des ailes d’avion et par la suite l’industrie automobile a bénéficié des progrès réalisés par l’aéronautique. Mais l’enjeu principal était la vitesse. Ce n’est que depuis les chocs pétroliers que l’efficacité énergétique a commencé à entrer en ligne de compte, bien davantage en Europe qu’aux Etats-Unis, et bien davantage pour les véhicules de tourisme que pour les camions.

La donne est en train de changer : l’efficacité énergétique des flottes de camions est à l’ordre du jour. Cela tient notamment à deux enjeux. Le premier est climatique. Le commissaire européen chargé des transports, Siim Kallas, déclarait ainsi en 2013 : « Le cube étant la forme la moins aérodynamique qui puisse être imaginée, il est impératif d’améliorer la silhouette des camions qui circulent sur nos routes. Cette évolution rendra le transport routier plus vert et plus sûr ». La Commission propose de développer des cabines de forme plus arrondie et des déflecteurs aérodynamiques à l’arrière des remorques, ce qui permettrait d’économiser « environ 5000 euros par an sur les coûts du carburant pour un camion longue distance standard parcourant 100 000 km ». On rejoint ici le second enjeu, qui est économique. Le carburant est l’une des principales composantes du coût d’exploitation des véhicules routiers. En France par exemple, malgré des taxes plus faibles que celles qui frappent les autres carburants, le fioul est souvent le deuxième poste de dépense dans la structure des coûts des entreprises de transport. En outre, son prix est marqué par de fortes variations, extrêmement difficiles à anticiper.

Aux Etats-Unis, un pays où a longtemps régné la gabegie en matière de consommation de carburant, le virage a été pris de manière très vigoureuse. Depuis les années 1990 et la hausse des prix de l’essence, répercutée sur le prix des marchandises livrées par camion, le Département américain de l’énergie (DOE) finance un effort massif de recherche sur l’efficacité énergétique des véhicules, c’est-à-dire, pour ce qui concerne les entreprises, sur la quantité de marchandises livrées par unité de carburant utilisée. Dans ce domaine, les leviers de performance sont nombreux : nature des composants de l’armature des véhicules, qualité de la boîte de vitesse et des pneus, bon équilibre du chargement, comportement du chauffeur au démarrage et au freinage, choix des parcours.

Leviers de performance
Pour qu’un camion se mette en mouvement et s’y maintienne, il doit vaincre trois types de résistances : les frictions à l’intérieur de sa chaîne cinématique (moteur, transmission, essieux) comptent pour environ 20% de ces résistances. Viennent ensuite les frictions liées à sa masse et à la résistance au roulement de ses pneus (25%) et enfin la résistance de l’air (54%). Les facteurs aérodynamiques expliquent donc plus de la moitié de la consommation d’un poids lourd roulant à vitesse stabilisée. Du point de vue des autorités américaines, les perfectionnements aérodynamiques des camions sont donc prioritaires. Ils pourraient, à eux seuls, apporter des gains de 8% à 12% en efficacité énergétique et, par conséquent, selon le DOE, faire économiser à terme entre six et neuf milliards de litres de gasoil par an à l’échelle du pays.

La semi-remorque – c’est-à-dire la remorque posée sur le tracteur – prend une bonne partie de cette résistance à l’air à son compte. Mais également, 10% de cette résistance provient de la friction entre l’air et la surface du véhicule. Une surface lisse et propre, par opposition à une bâche mal tendue, permet de réduire la traînée. Le reste de la traînée est lié aux zones de haute et de basse pression que provoque le mouvement du camion. Il y a une zone de haute pression à l’avant, là où le camion pousse l’air devant lui, et une zone de basse pression qui aspire l’arrière du camion. Ces deux zones sont responsables chacune d’un gros tiers de la traînée aérodynamique. Le reste provient de l’espace entre le tracteur et la semi-remorque et des flux d’air qui naissent sous le châssis.

Le profil des tracteurs fait depuis longtemps l’objet d’études et de perfectionnements, surtout au niveau des carénages de toits, mais pour les remorques, dont les parties arrières restent peu profilées, tout reste à faire. Plus le camion est contenant, plus la remorque est longue, plus le défi technique de l’aérodynamisme peut s’avérer onéreux, mais au fil des années, la hausse des prix des carburants a fini par rendre rentables ces améliorations. Toutefois, les tracteurs et les remorques n’appartenant pas toujours aux mêmes exploitants, il peut y avoir une certaine réticence de la part des propriétaires de remorques à payer pour des dispositifs qui profiteront surtout aux propriétaires des tracteurs.
La traînée aérodynamique, qui est une perte d’énergie dissipative et non récupérable, est l’un des facteurs les plus importants à envisager pour réduire la consommation de carburant et les émissions des véhicules lourds. Pour explorer ce champ de perfectionnement, de très nombreux laboratoires et universités ont été mis à contribution. À Georgia Tech, le Georgia Tech Research Institute (GTRI) a développé le concept de « contrôle actif des écoulements aérodynamiques à faible traînée ». Il s’agit de dispositifs pneumatiques qui, à partir de fentes, soufflent de l’air pressurisé sur de petites surfaces aérodynamiques incurvées à l’arrière de la remorque. Ces jets d’air lissent les flux d’air sur les remorques carrées. Ils empêchent la séparation du flux d’air, les effets de tourbillon et d’aspiration sur les portes arrière, ce qui réduit la traînée aérodynamique à vitesse d’autoroute.

Depuis 2010, plusieurs systèmes ont été mis sur le marché pour réduire le coefficient de traînée à l’arrière du véhicule. Ce sont désormais les grands équipementiers qui investissent dans le domaine. En Europe, le doyen est le système SDR (System Drag Reduction), d’origine espagnole, constitué d’une lame placée sur l’arête arrière de la semi-remorque qui diffuse le flux d’air de manière à réduire la zone de basse pression. Jost, le fabricant, promet un amortissement de l’investissement en six mois sur la base de 150 000 km par an. Certaines semi-remorques arborent désormais des dérives aérodynamiques rabattables. La société américaine ATDynamics s’en est fait une spécialité, mais un certain vide juridique entoure toujours ces dérives, qui sont tolérées même si elles allongent la semi-remorque au-delà des 13,6 mètres réglementaires. Une future législation européenne sur les poids et mesures les officialisera après 2015, tout en limitant leur longueur à 50 cm.

À Bruxelles, la Commission souhaite faciliter la mise sur le marché de véhicules plus aérodynamiques en autorisant les constructeurs à concevoir des cabines de forme arrondie et à équiper les véhicules de déflecteurs aérodynamiques à l’arrière des remorques. Ces changements « auront une influence considérable sur l’aérodynamisme et la consommation de carburant, particulièrement sur les longues distances ». Cela permettrait, selon le groupe JOST, une économie d’environ 5000 euros par an sur les coûts de carburant pour un camion longue distance standard parcourant 100 000 km.

Les entreprises ont tout intérêt à utiliser les camions les plus grands possibles. Selon les résultats d’une étude commandée par le Centre National de recherche du Canada (CNRC), en ajoutant une deuxième remorque pour former un ERL et en doublant la capacité de chargement, on obtient une augmentation très modeste, de 10 à 20%, du coefficient de traînée par rapport à un ensemble à remorque unique. Il y a là de sérieuses pistes d’économies.

Les considérations météorologiques ont également leur importance. Dans les climats froids canadiens, la traînée aérodynamique en hiver peut être de près de 20% supérieure à son niveau habituel, en raison de la densité plus forte de l’air ambiant. Pour les tracteurs semi-remorques, cette traînée accrue se traduit par une augmentation d’environ 10% de la consommation de carburant par rapport à la température de référence.

Toujours selon les travaux du CNRC, l’écart tracteur-remorque commence à avoir un impact significatif sur la traînée du véhicule lorsqu’il est supérieur à 45 cm, et la traînée augmente d’environ 2% pour chaque accroissement de 25 cm de l’écart au-delà de 75 cm. Les recherches permettent d’espérer qu’en réglant complètement le problème de l’écart, des économies de l’ordre de 6% seraient possibles pour un tracteur semi-remorque type, par simple réduction de la traînée. Cela représenterait une amélioration d’environ 3% de la consommation de carburant à 98 km/h. Des fabricants mettent au point une sellette de tracteur qui se déplacerait pour réduire l’écart entre le tracteur et la remorque aux vitesses élevées.

Plusieurs études ont démontré par ailleurs que la circulation en peloton peut réduire efficacement la traînée aérodynamique pour l’ensemble des véhicules faisant partie du peloton, même pour le véhicule de tête. Se placer juste derrière un véhicule en déplacement permet de bénéficier de son aspiration. Le premier véhicule fait l’effort de « fendre» l’air, le second en profite. On estime qu’un véhicule faisant partie d’un peloton pourrait voir sa consommation de carburant réduite de 9% à 25%, le gain dépendant de son espacement, de sa vitesse, de sa position et de sa masse. En Californie, une entreprise qui s’est d’ailleurs baptisée « Peloton » élabore une technologie fondée sur le radar et le wifi qui permettra à de gros camions de transport de se suivre assez près l’un de l’autre pour pouvoir profiter du principe d’aspiration sans risque de collision, une traduction pour le camion du radar du régulation de distance (« adaptive cruise control ») qui équipe déjà certaines voitures de tourisme. Pour que le phénomène aérodynamique joue à plein, onze mètres seulement doivent séparer les deux véhicules. Cette distance est très courte quand on sait qu’un chauffeur roulant à 80km/h appuie sur le frein en moyenne une seconde après que son œil a détecté un danger, et franchit pendant ce laps de temps… 22 mètres. La technologie de peloton devra donc être beaucoup plus réactive qu’un homme.

Pourquoi Wal-Mart fait la course en tête
Cette démarche d’efficacité énergétique de leur flotte de camions, certaines compagnies l‘ont transformée en véritable marathon technologique. Étrangement, c’est une compagnie parmi les plus critiquées au monde pour sa politique sociale, qui accumule les records d’efficacité en matière de consommation de carburants : le distributeur Wal-Mart. Depuis une dizaine d’années, le cas Wal-Mart est devenu un cas d’école et la concurrence s’efforce de s’aligner.

En 2005, Wal-Mart s’était fixé pour objectif un doublement de l’efficacité énergétique de sa flotte de camions, composée de 6500 tracteurs, 55 000 remorques et 7000 chauffeurs, pour atteindre 13 miles par gallon (18 litres aux cent kilomètres) en 2015. A mi 2014, la compagnie affirmait avoir parcouru 84% du chemin, c’est à dire que depuis 2007, et par rapport à une base de 2005, Wal-Mart a livré au total 850 millions de colis en plus, tout en conduisant 480 millions de kilomètres en moins, un effort à mettre en regard avec les 1120 millions de kilomètres parcourus au total en 2012 par la flotte de la société.

Pour ce faire, Wal-Mart a agi sur tous les leviers possibles : l’aérodynamique du tracteur, la jupe des remorques, les spécifications techniques des camions, par exemple des essieux porteurs plus légers, des pneus uniques à base large, et des groupes auxiliaires de puissance pour remplacer l’énergie hydraulique par l’électricité, une mutation également très en vogue pour la circulation au sol des avions. Aucun détail n’a été négligé. Toutes ces innovations, couplées à une rationalisation des déplacements, ont permis de gros progrès et conduit à un prototype, le Wal-Mart Advanced Vehicle Experience (Wave). La remorque possède un nez convexe, ce qui réduit considérablement l’effet de la trainée. Elle est constituée presqu’exclusivement de fibre de carbone, ce qui réduit le poids de pratiquement 75% par rapport à l’acier tout en étant dix fois plus robuste. Innovation majeure, le toit et les côtés sont également des panneaux de fibre de carbone longs de seize mètres, une première mondiale. Le recours à des adhésifs avancés rend la plupart des rivets inutiles. Alimentée par une micro turbine, le groupe motopropulseur hybride accepte différents carburants.

Dans sa chasse aux économies d’énergie, Wal-Mart vise aussi ses chauffeurs. La compagnie a été l’une des premières à adopter les enregistreurs électroniques embarqués. Cette technologie sert non seulement à localiser en permanence les camions, mais elle informe la centrale en temps réel sur la consommation de carburant, sur la position exacte du pied droit du conducteur, sa sélection des vitesses et certaines autres de ses décisions. Un « monitoring » total. Pour les responsables de Wal-Mart, modifier le comportement des conducteurs est la « prochaine frontière » de l’efficacité énergétique.

Autre méthode pour réduire la consommation : une réduction des distances parcourues à vide et l’optimisation du chargement des camions. Wal-Mart souhaite parvenir à une efficacité globale, qui inclut ses fournisseurs repartant à vide de ses magasins, occasionnant un gaspillage polluant évalué à 68 millions de dollars en 2012. Les fournisseurs vont être priés de relocaliser leurs entrepôts, afin de réduire l’empreinte carbone globale du groupe. Des applications de routage basées sur le GPS, des instruments d’optimisation, de planification du chargement et d’utilisation des cubes ont été conçus en interne.

La réduction de la taille des paquets et l’augmentation de la « densité de valeur » sont un autre axe stratégique abordé de manière scientifique. Wal-Mart s’efforçait en 2013 de réduire de 5% en moyenne la taille des colis. Comme l’assortiment de produits proposé par la société change et que les prix unitaires baissent, conformément à la promesse historique de l’enseigne, la compression est à l’honneur, non seulement pendant le transport mais aussi pour l’entreposage. Par exemple, le distributeur invente des détergents contenant moins d’eau. Il redessine les cartons à la demande, pour pouvoir en charger plus et limiter au maximum l’« espace mort » autour du produit.

Benchmarking
Wal-Mart fait désormais référence et les autres compagnies américaines suivent de près ses avancées. Federal Express a également poussé très loin la recherche sur l’optimisation énergétique. Transporter 3,6 milliards de colis par an dans 200 pays et territoires est une activité très consommatrice de carburant. La compagnie a d’abord formé ses pilotes pour réduire la puissance déployée au décollage et en montée. A Memphis, son aéroport de base où ses avions décollent ou atterrissent 500 fois par jour, elle participe à un programme de réévaluation de la distance de sécurité des appareils à l’atterrissage ou au décollage (recategorization of separation standards, RECAT) fondée sur de nouvelles découvertes concernant les turbulences de sillage. Les nouvelles règles de sécurité tolèrent des distances beaucoup plus faibles entre appareils appartenant à la même famille de modèles. Les avions de FedEx font presque tous partie de la catégorie « C » et peuvent voler à 2,5 miles nautiques l’un de l’autre, au lieu de quatre miles nautiques. Le temps de taxi est réduit en moyenne de trois minutes et FedEx économise, pour ce seul aéroport, 1,32 million de litres de fuel par an.

Mais pour certains futurologues, ce débat sur les économies d’énergie est déjà dépassé car le transport routier sera transformé radicalement par l’arrivée prochaine des camions autonomes guidés par GPS, dans lesquels le chauffeur aura à terme essentiellement un rôle de surveillance et de contrôle. Mercedes-Benz fait déjà rouler sur certaines autoroutes allemandes un camion autonome, avec aux commandes le système électronique Highway Pilot. Sa caméra reconnaît les voies de circulation, les objets fixes ou mobiles sur la chaussée, ainsi que les panneaux de signalisation routière. Dans la phase de test, grâce à la transmission automatique, à l’assistance de sécurité et aux systèmes de freinage évolués, il maintient une vitesse régulée à 85 km/h, une distance de sécurité de 60 mètres et son radar peut ordonner le ralentissement, voire l’arrêt complet. La direction est également innovante. Non seulement le camion est capable de se maintenir dans sa voie de circulation, mais il peut s’y reporter en cas de vent latéral fort. Les avantages potentiels sont nombreux – trafic plus fluide, consommation et insécurité en recul, valorisation des conducteurs – mais la loi ne permet pas encore la circulation libre de ces camions autonomes. Comme pour la Google Car, il faudra un écosystème entièrement nouveau.

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