Les e-carburants (pour électro-carburants) ou e-fuels sont des carburants de synthèse fabriqués en utilisant de l'électricité décarbonée, ce qui revient à stocker cette énergie électrique dans les liaisons chimiques des carburants liquides ou gazeux. Les principales cibles sont les alcools et hydrocarbures de synthèse comme le méthane, le méthanol, le biodiesel.
Les e-carburants sont, pour l'instant, plus coûteux que les carburants à base de pétrole, mais les techniques de production sont relativement disponibles et permettent à l'Europe de diminuer sa dépendance aux importations de gaz naturel et de pétrole. De plus, ils pourraient contribuer à pallier l'intermittence des énergies renouvelables, en stockant sous forme de combustible liquide ou gazeux leur production excédentaire.
Définition La production d'e-carburants au moyen d'électricité décarbonée revient à stocker cette énergie électrique dans les liaisons chimiques des carburants liquides ou gazeux...
Recherche L'une des principales sources de financement de la recherche sur les e-carburants liquides pour les transports est (ARPA-E), dirigée par Eric Toone.. ARPA-E, créé en 2009 sous la direction de Steven Chu, secrétaire à l'énergie du président Obama, constitue la tentative faite par le ministère de l'énergie (DOE) de reproduire Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), dont l’efficacité n’est plus à prouver. Parmi les exemples de projets financés dans le cadre de ce programme, mentionnons les travaux d'OPX Biotechnologies sur le biodiesel dirigés par Michael Lynch. et le travail de Derek Lovley sur l'électrosynthèse microbienne à l'Université du Massachusetts Amherst., qui aurait produit le premier e-carburant liquide utilisant du comme matière première. La description de tous les projets de recherche se trouve sur leur site web. À partir de 2014, à la suite du boom de la fracturation hydraulique, ARPA-E a délaissé les « ressources électriques » au profit des matières premières à base de gaz naturel, et a donc négligé les e-carburants : .
La première conférence sur les e-carburants, parrainée par l', s'est tenue à Providence (Rhode Island) en .. Lors de cette conférence, le directeur Eric Toone déclare que . Plusieurs groupes ont dépassé le stade de la faisabilité et s'efforcent de passer à une plus grande échelle, ce de façon rentable.
À partir de 2016, Audi investit dans la création d'une usine en Allemagne afin de produire du méthane. Ce site de production utilise de l'électricité () issue du parc éolien allemand et du CO2 sous-produit du traitement du biogaz Industrial 6.3 MW PtG plant (Audi e-gas plant), ETOGAS GmbH (consulté le 11 janvier 2016).. Par la suite, Audi développe d'autres systèmes de production d'e-essence et e-dieselE-gasoline..
En Suisse, l'EMPA étudie et publie des exemples de carburants alternatifs synthétiques..
Potentiel et coûts thumb|Efficacité actuelle (et future en hachuré) des e-carburants. Pertes dans les véhicules non prises en compte. En allemand, on voit : e-hydrogène gazeux, e-hydrogène liquide, e-méthane gazeux, e-ammoniac, e-méthane liquide, e-méthanol et enfin e-carburant.
Le allemand Agora-Energiewende publie en une étude sur le potentiel et les coûts prévisionnels des combustibles synthétiques produits à partir d'électricité renouvelable. Ses principales conclusions sont : 1) les e-carburants joueront un rôle important dans la décarbonation de la chimie, de l'industrie et d'une partie des transports ; leur coût plus élevé que l'usage direct de l'électricité rend leur pénétration dans d'autres secteurs incertaine ; 2) pour être compétitives, les installations de conversion d'électricité en gaz et en carburants liquides nécessitent de l'électricité à bas coût et à facteur de charge important (longue durée de fonctionnement) ; la seule utilisation des excédents des énergies renouvelables ne suffira pas pour couvrir la demande et rentabiliser l'énergie grise des installations ; il faudra construire des centrales électriques explicitement destinées à la production d'e-carburants, par exemple des centrales éoliennes offshore en Mer du nord ou des centrales solaires en Afrique du nord ou au Moyen-Orient ; 3) le coût des e-carburants (méthane et carburants liquides) se situera initialement entre , puis pourra baisser à (NB : un litre de fioul produit autour de de chaleur) si leur capacité de production mondiale atteint ; une telle réduction de coût requiert des investissements massifs et continus en électrolyseurs et en capteurs de ; ceci ne sera possible qu'avec une intervention politique ou des prix de carbone élevés. 4) Les e-carburants ne sont pas à eux seuls une alternative aux combustibles fossiles, mais ils peuvent complémenter les technologies dotées de moindres pertes de conversion, telles que les véhicules électriques et les pompes à chaleur The Future Cost of Electricity-Based Synthetic Fuels, Agora-energiewende.de, 19 septembre 2018..
Selon The Shift Project, les besoins incompressibles en combustibles liquides ou gazeux vont rester importants. Outre des efforts accrus de sobriété, plusieurs voies sont possibles pour les décarboner, entre lesquelles il faudra arbitrer : produire ou importer plus d'agrocarburants et de biogaz, produire du dihydrogène par électrolyse de l'eau, produire du méthane et des combustibles liquides par conversion d'électricité. Chacune de ces voies présente des contraintes ou des limites importantes. Ainsi, la production de dihydrogène et de carburants synthétiques nécessite de très grandes quantités d'électricité. décarbonée (au bénéfice de l'équilibrage entre offre et demande du système électrique) et .. Incidemment, cette importante augmentation de la demande en électricité nécessiterait qu'en France la production électrique soit augmentée à l'aide de nouveaux réacteurs nucléaires ou d’énergies renouvelables..
Pour ce qui concerne la voiture, il serait déraisonnable de réserver les e-carburants aux voitures, l'électrification directe est préférable..Certaines évaluations tablent sur un coût de trois à quatre euros par litre de e-carburant. Les véhicules électriques ont une efficacité énergétique de 60 à 77 % (de la centrale électrique à la roue), contre 18 à 22 % pour les e-carburants. Ces derniers demeurent des hydrocarbures, ils dégageraient donc à peu près les mêmes polluants et particules fines que les carburants fossiles, notamment des oxydes d'azote (NOx) et des particules fines cancérigènes. Les véhicules roulant à ces carburants seraient donc interdits à terme dans les zones à faible émissionPourquoi les carburants de synthèse ne sauveront pas les moteurs thermiques, Les Échos, 27 mars 2023..
Selon l'institut de recherche de Potsdam sur les effets du changement climatique, les coûts de production de l'e-carburant produit dans l'usine chilienne Haru Oni de Porsche et Siemens, la seule à produire aujourd'hui à échelle industrielle (capacité : ), seraient supérieurs à ceux de l'essence ordinaire : plus de par litre. Sur la soixantaine de projets annoncés dans le monde, seule une partie infime ont bouclé leurs financements et s'ils étaient tous réalisés, ils fourniraient à peine 10 % des besoins de l'Allemagne en e-carburants. Le rapport estime cependant qu'à terme, les coûts de production devraient être ramenés à le litre, soit quatre fois plus que les carburants d'origine fossile si le captage de dans l'air est déployé à échelle industriellePourquoi les e-fuels peinent encore à convaincre, Les Échos, 25 juillet 2023..
Projets de production et réalisations Le numéro un mondial du transport maritime Maersk annonce le la signature d'un protocole de collaboration avec le gouvernement espagnol posant les bases de son projet de production de (millions de tonnes) de méthanol vert par an d'ici 2030, permettant de décarboner 10 % de la flotte du groupe. Maersk a commandé capables de fonctionner au méthanol de synthèse, qui devraient commencer à être livrés d'ici à 2024, et cherche à organiser à la fois les processus de production du carburant vert et les nouveaux circuits de ravitaillement de sa flotte au long des routes maritimes. Deux des ports de ce futur réseau se trouveront en Espagne, l'un en Galice sur la façade atlantique, l'autre au sud près du détroit de Gibraltar, à proximité de sites de production d'e-méthanol à partir d'hydrogène vert et de biogénique. Le groupe prévoit d'alimenter la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau à partir d'un réseau qui pourrait réunir jusqu'à solaires et éoliens. Les premières livraisons d'e-méthanol devraient avoir lieu d'ici à 2025, pour la première année, et monter à en 2027, pour atteindre par an à partir de 2030Maersk choisit l'Espagne comme base de production du carburant vert pour sa flotte, Les Échos, 3 novembre 2022..
Le , une usine chilienne produit ses premiers litres d'essence de synthèse (e-méthanol) à Punta Arenas à partir d'hydrogène vert produit par électrolyse de l'eau grâce à de l'électricité produite par des éoliennes, et de dioxyde de carbone capté dans l'atmosphère. La production prévue est de d'ici à la fin de 2022, (millions de litres) en 2024 et en 2026. La commercialisation de ce carburant est prévue à partir de et l'entreprise chilienne espère disposer dans dix ans de six usines afin d'approvisionner cinq millions de voitures. Ce projet a été réalisé grâce à l'association, entre autres, de Siemens Energy et du constructeur automobile PorscheL'essence de synthèse fait ses premiers pas au Chili, Les Échos, 23 décembre 2022..
L'entreprise chilienne HIF Global, qui a construit l'usine pilote Haru Oni, près de Punta Arenas, annonce en son intention de construire à partir de 2024 la plus grande installation de production de carburant synthétique au monde à Matagorda, dans le sud du Texas. L'objectif est de produire de litres par an en 2027. L'usine consommera chaque année d’hydrogène vert et de deux millions de tonnes de dioxyde de carbone recyclé, pour produire de tonnes de méthanol, qui peut être utilisé tel quel ensuite dans l’industrie chimique et comme carburant maritime, ou peut être raffiné davantage et transformé en un e-carburant à destination des véhicules de tourisme. Selon HIF Global, le prix de cet e-carburant pourrait baisser à deux euros le litreLa plus grande usine de carburant synthétique au monde va baisser le prix du litre à 2 €, automobile-propre.com, 2 mai 2023..
En , la start-up industrielle Elyse Energy mobilise 700 millions d'euros pour son deuxième projet d'usine de production d'e-méthanol, baptisé « eM-Rhône » (électro-méthanol Rhône), après celui de Lacq pour les carburants aériens annoncé en juin. L'usine sera installée sur la plateforme chimique Osiris, à Roussillon, et doit fournir d'e-méthanol par an à partir de 2028 à partir de l'hydrogène vert produit par un électrolyseur de et du issu de la production du ciment par Lafarge dans sa cimenterie située de l'autre côté du Rhône, au Teil (Ardèche). La Commission européenne a retenu ce projet dans le cadre du Fonds européen pour l'innovation. Le méthanol devrait être vendu à des compagnies maritimes et fluviales et à l'industrie chimiqueCarburant durable : une raffinerie à 700 millions d'euros dans les tuyaux près de Lyon, Les Échos, 21 septembre 2023..