Les conclusions de ce rapport sont utiles à l’évaluation de projets d’infrastructures et de transports. En revanche, elles ne permettent pas d’évaluer correctement des politiques publiques de mobilité telles que les mesures de réduction des vitesses en milieu urbain (zone 30 par exemple).
Pour en savoir plus sur les enjeux et limites de ce rapport :
Les politiques de mobilité doivent être mises en œuvre et évaluées au regard du contexte local et de l’ensemble des politiques publiques et projets d’aménagement et de mobilité dans lequel elles s’inscrivent : capacité à se déplacer, sécurité routière, qualité de vie, diminution des nuisances, qualité de l’air, impact sur le climat etc.
Dans le cadre de l'évaluation des projets d'infrastructures ou des projets de transports, il est intéressant de connaître les facteurs qui ont un impact direct sur les taux d'émissions de polluants atmosphériques et les gaz à effet de serre (GES). Une mise à jour de la note du Setra de 2009 qui montrait l'influence de certains facteurs, notamment la vitesse, a été demandée par la DGITM.
Ce document présente la méthodologie COPERT 5 (Computer Program to calculate Emissions from Road Transport) sur les facteurs d'émission et les données sur le parc automobile, ainsi que des projections sur l'évolution du parc automobile à l'horizon 2050. Le Cerema a par ailleurs développé un logiciel, CopCerema, qui est utilisé pour les études d'impact et permet de calculer les émissions de transports routiers en appliquant cette méthodologie.
Quels facteurs impactent le taux de polluants ?
Le premier facteur d'influence sur les taux de GES et polluants atmosphériques est la vitesse, mais la consommation de carburant, les pentes, la charge transportée pour les poids-lourds ou le taux de démarrage à froid pour les véhicules particuliers ont aussi un impact.
Ce document fournit de nouvelles courbes d’émissions de polluants et de GES en grammes par kilomètre parcouru en fonction de la vitesse moyenne d’un véhicule (léger, utilitaire ou poids-lourd) représentatif du parc automobile roulant français à divers horizons (jusqu’en 2050). Les polluants atmosphériques considérés dans cette note sont le dioxyde d'azote et les particules fines, et pour les gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d'azote.
Un facteur d'émission est appliqué pour chaque catégorie de véhicule du parc automobile. Exprimé en grammes de polluant par kilomètre (g/km), il désigne la quantité de polluant émise par un véhicule sur un parcours d’un kilomètre. Il dépend principalement :
- du type de véhicule (particulier, utilitaire, poids-lourd),
- de sa motorisation (carburation: essence, diesel, GNL, hybride... et cylindrée: petite, moyenne, grosse ou PTAC pour les poids-lourds),
- de sa date de mise en circulation (qui détermine son âge et donc son usure).
- de la vitesse moyenne du véhicule
- de la pente de la voie
- de la charge transportée pour un poids-lourd.
Quels enseignements ?
Le document présente les courbes des émissions des différents polluants pour les trois types de véhicules (poids-lourds, véhicules utilitaires légers et véhicules légers) ainsi que les principaux enseignements.
En se basant sur la modélisation des rejets de polluants atmosphériques émis par un véhicule en fonction de sa vitesse, le Cerema a actualisé les éléments concernant les émissions de dioxyde d’azote (NOx), de particules fines (PM10) et de CO2e (équivalent CO2 des gaz à effet de serre : CO2, CH4 et N²O), sur la base de la méthodologie européenne Copert version 5 et du parc roulant automobile prospectif actualisé jusqu’en 2050.
Les émissions de polluants sont représentées en fonction de la vitesse moyenne du véhicule car celle-ci influence leur variation de manière significative.
Ainsi pour un véhicule particulier, les émissions de NOx, de PM 10 et de GES sont minimales pour des vitesses proches de 70 km/h, tandis que pour un véhicule utilitaire (<3,5 T), elles le sont aux alentours de 60km/h. La courbe caractéristique "en U" des émissions en fonction de la vitesse montre par ailleurs qu’en 2020, le maximum des émissions, égal jusqu’au double de la valeur minimale, se situe à 130 km/h, et que les émissions à de faibles vitesses (10 à 20 km/h) équivalent peu ou prou à celles produites à grande vitesse (100 à 110 km/h).
Cependant pour les NOx et les PM10, en raison d’une amélioration du parc roulant (norme Euro, alternative au moteur thermique...), on observe un aplatissement progressif de la courbe en U au cours des années, jusqu’à obtenir pour la projection du parc roulant en 2050 une valeur minimale pour les NOx 4 fois inférieure au minimum de 2020.
Pour un véhicule utilitaire, la tendance pour la courbe est la même mais les valeurs d’émission unitaires minimales, 2 fois plus fortes que pour un véhicule particulier en 2020, restent comparativement 3 fois plus fortes en 2050 (le parc roulant des utilitaires étant encore majoritairement diesel).
Pour un véhicule léger dont le trajet (urbain) à 30 km/h de moyenne serait effectué en majorité avec un moteur "à froid", les surémissions correspondantes par rapport aux émissions avec un moteur "chaud" (température stabilisée après un certain temps de roulage) représentent un quart de celles-ci pour le CO2 (et une surconsommation de carburant équivalente) et environ un cinquième pour les NOx.
Pour un poids-lourd (majoritairement des 40-50T articulés de 5 essieux), la courbe des émissions de polluants atmosphériques et de GES en fonction de la vitesse présente un maximum à très faible vitesse (10 km/h) puis une diminution progressive des émissions jusqu’à environ 90 km/h. En 2050, les émissions minimales en termes de CO2e sont environ 3 fois celles minimales d’un véhicule léger. Si l’on raisonne plutôt en termes de charge transportée, les émissions maximales de CO2e sont environ 5,5 fois plus élevées que celles maximales d’un véhicule utilitaire (rapport de 1,5 fois pour les NOx et de 11 fois pour les PM 10).
Par ailleurs, la charge transportée (jusqu’à 100 % du PTAC) et la pente de la route qui impacte la consommation de carburant ont une influence certaine sur les valeurs d’émissions, même si les rejets de particules fines ne sont pas particulièrement impactés.
On remarquera que pour les véhicules légers comme pour les poids-lourds, les émissions sont importantes à très faible vitesse (jusqu’à 30 km/h environ), ce qui signifie que les situations de congestion du trafic routier sont très pénalisantes du point de vue de la qualité de l’air.
Un autre facteur déterminant des émissions routières est donc la composition du parc roulant automobile, qui évolue vers des véhicules plus "propres" avec l’arrivée progressive de motorisations alternatives (électriques, hybrides, GPL, hydrogène...), et conduit à une diminution des émissions de polluants atmosphériques et des gaz à effet de serre.
À terme, un parc roulant de véhicules électriques (comme pour le parc prospectif SNBC dès 2050) paraît être une solution pour éviter l’émission de polluants atmosphériques, tout comme la solution alternative au moteur thermique par l’utilisation de piles à combustible (PAC) hydrogène pour les véhicules lourds (camions et bus).
Dans ces deux cas, il est toutefois important d’analyser le cycle de vie complet en termes d’émissions de gaz à effet de serre, en particulier le cycle de vie des batteries pour l’électrique ou encore l’utilisation d’hydrogène "vert" pour les PAC, c’est-à-dire produit à partir de sources décarbonées.
Par contre, ces deux solutions, électrique et hydrogène, ne diminuent pas la part de particules fines "hors échappement" (et les métaux lourds présents dans ces particules) qui constituent déjà la majorité des particules fines PM10 générées par le trafic routier.
En savoir plus :
Le rapport est disponible sur CeremaDoc.