Croissance explosive de l’électrification des engins de construction : comment les moteurs peuvent-ils réaliser des avancées technologiques ?​

Il semblerait que le taux d’électrification mondial des engins de construction était encore inférieur à 2 % en 2025. Cependant, les prévisions de l’industrie suggèrent qu’après avoir réalisé des percées technologiques et des réductions substantielles des coûts, ce taux de pénétration devrait dépasser 30 %. Des tunnels à haute altitude aux mines en eaux profondes, les systèmes d’entraînement électriques deviennent le principal moteur de la transformation verte des engins de construction. Les principaux marchés tels que la Chine, les États-Unis et l’Union européenne ont tous identifié l’électrification comme la future orientation stratégique du secteur des machines de construction, signalant une transformation du marché valant des milliers de milliards.

​I. La vague industrielle​

L’électrification des engins de construction n’est plus une idée conceptuelle mais une réalité en devenir. Depuis 2024, la Chine a récemment publié 20 normes nationales liées aux engins de construction, et 13 autres sont en cours d'élaboration, toutes axées sur la transition vers l'électrification, l'intelligence et le développement vert. Cette série de normes couvre l'ensemble de la chaîne industrielle, depuis la terminologie et les machines complètes jusqu'aux tests de consommation d'énergie et à la sécurité des batteries de puissance, fournissant un support technique pour le développement de haute qualité de l'industrie. La normalisation réduit non seulement le risque d'échec, mais favorise également la concentration des ressources dans les entreprises leaders.

​II. Défis de performances​

Le principal défi de l’électrification des engins de construction réside dans le respect des exigences de performance dans des conditions d’exploitation extrêmes. Par rapport aux systèmes traditionnels alimentés au carburant, les systèmes électrifiés doivent surmonter trois obstacles majeurs : l’efficacité de la conversion énergétique, la durée de fonctionnement (autonomie) et le coût de la batterie. Les moteurs professionnels doivent résister aux fortes fluctuations de charge, aux vibrations intenses et aux chocs violents caractéristiques des engins de chantier. L’adaptabilité de la tension est également devenue une mesure critique. Les produits d'engins de construction électrifiés doivent couvrir une plage de puissance comprise entre 20 kW et 200 kW, avec une tension d'entrée s'adaptant à une large plage de 270 à 850 V. La question de l'atténuation de puissance dans les environnements à haute altitude nécessite également des solutions spécifiques. Les systèmes de refroidissement constituent un autre axe technologique clé. Le système de refroidissement doit intégrer une conception d'isolation à haute résistance pour garantir que l'efficacité du moteur répond aux exigences d'efficacité énergétique de niveau 2 spécifiées dans la norme GB30254-2013.

​III. Percées technologiques​

Le développement de la technologie d’électrification des engins de construction présente des étapes distinctes. La première étape consistait principalement à remplacer le système énergétique alimenté au carburant par un système électrique, tout en conservant l’architecture hydraulique centralisée traditionnelle.

La deuxième étape a commencé à remplacer partiellement la transmission hydraulique par des systèmes d'entraînement électriques.

La troisième génération de technologie progresse vers une direction hautement intégrée.

La technologie des moteurs à entraînement direct à aimant permanent à faible vitesse et à couple élevé s'est révélée être une avancée majeure. Ces moteurs entraînent directement la charge sans nécessiter de réducteur, ce qui peut réduire considérablement la consommation d'énergie du système d'entraînement et améliorer la fiabilité des équipements mécaniques.

Les progrès des systèmes de contrôle intelligents ouvrent également de nouvelles possibilités pour l’électrification des engins de construction.

​IV. Applications​

L’application de l’électrification dans les engins de construction s’est étendue à divers scénarios. Dans le secteur minier, des produits tels que les pelles électriques et les camions miniers électriques ont trouvé des applications commerciales.

Le domaine de la construction d’infrastructures connaît également la pénétration de l’électrification. Les produits de machines de construction électriques ont été rapidement adoptés dans de grands projets nationaux tels que le chemin de fer Sichuan-Tibet, résolvant avec succès des problèmes tels que la baisse de la production d'énergie dans les environnements à haute altitude et les coûts de transport élevés des pièces de rechange clés et du carburant.

Dans les projets de construction urbaine, des produits tels que les camions malaxeurs électriques et les camions-pompes électriques gagnent progressivement en popularité. Il est rapporté qu'en juillet 2024, le taux de pénétration nationale des chargeuses sur pneus électriques a atteint 15,7 %, soit une augmentation d'une année sur l'autre de 11,1 points de pourcentage. Les taux de pénétration des nouveaux camions malaxeurs d’énergie, des camions miniers et des camions lourds sont également en constante augmentation. En termes d'expansion des marchés étrangers, les produits chinois de machines de construction électriques ont réussi à pénétrer le marché international haut de gamme grâce à leurs avantages technologiques. Le camion malaxeur entièrement électrique de Zoomlion, conforme aux normes de certification CE de l'UE, est entré avec succès sur le marché allemand.

​V. Doubles opportunités​

Le développement futur de l’électrification des engins de construction repose sur deux forces clés : la réduction des coûts et l’itération technologique.

Les batteries au lithium représentent jusqu’à 40 % du coût des engins de construction électriques. Par conséquent, la réduction des coûts des batteries au lithium est essentielle pour améliorer la compétitivité des engins de construction électrifiés. La Chine possède la chaîne industrielle de batteries au lithium la plus complète et la plus avancée au monde. Le coût des batteries au lithium fer phosphate (LFP) est 17 % inférieur à celui de la Corée du Sud et 40 % inférieur à celui des États-Unis, ce qui confère à l'électrification des machines de construction en Chine un avantage de coût significatif. En ce qui concerne l’itération technologique, l’amélioration de l’efficacité des systèmes de propulsion électrique et l’augmentation de la densité énergétique des batteries seront les principales orientations. Les principaux facteurs qui entravent actuellement l’augmentation du taux d’électrification des engins de construction sont les coûts élevés des batteries et la durée de fonctionnement (autonomie) limitée résultant du rendement de conversion énergétique relativement faible des systèmes hydrauliques. À mesure que la stratégie du double carbone progresse, l’électrification des engins de construction deviendra un élément crucial.élément de la construction mondiale de mines vertes.