FICHES CONSEIL ENVIRONNEMENT ENERGIES : QUELLES FILIERES TECHNOLOGIQUES POUR LES AUTOCARS?

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1 FICHES CONSEIL ENVIRONNEMENT ENERGIES : QUELLES FILIERES TECHNOLOGIQUES POUR LES AUTOCARS? AVRIL 2007

2 T A B L E D E S M A T I E R E S I N T R O D U C T I O N 3 L E G A Z O L E 6 L E D I E S T E R L E S E M U L S I O N S E A U G A Z O L E 1 1 L E T H A N O L 1 3 L E S F I L T R E S A P A R T I C U L E S ( F A P ) 1 5 L E S S Y S T E M E S D E N O X 1 7 L E G A Z N A T U R E L P O U R V E H I C U L E ( G N V ) 2 0 L E G A Z D E P E T R O L E L I Q U E F I E ( G P L ) 2 2 L E S V E H I C U L E S E L E C T R I Q U E S 2 3 L E S V E H I C U L E S H Y B R I D E S 2 4 L A P I L E A C O M B U S T I L E 2 6 C O N C L U S I O N 2 8

3 I N T R O D U C T I O N Les acteurs La Fédératin Natinale des Transprts de Vyageurs (FNTV) représente près de entreprises de transprt par autcar exécutant des services de transprt régulier, sclaire u à la demande ainsi que des transprts ccasinnels et turistiques pur le cmpte de cllectivités lcales. Ces entreprises, de tutes tailles et réparties sur l'ensemble du territire, représentent emplis directs et indirects. Chaque année, ce snt près de 1,2 milliard de persnnes qui empruntent un autcar. L Agence de l'envirnnement et de la Maîtrise de l'energie (ADEME) est un établissement public à caractère industriel et cmmercial, placé sus la tutelle cnjinte des Ministères en charge de l'eclgie et du Dévelppement durable, de l'industrie et de la Recherche. Ses missins cnsistent à susciter, animer, crdnner, faciliter u réaliser des pératins ayant pur bjet la prtectin de l'envirnnement et la maîtrise de l'énergie. Cntexte Le transprt rutier est un élément primrdial dans l écnmie d un pays. En effet, les flux de biens et de persnnes snt aujurd'hui nécessaires pur assurer la vie et la crissance écnmique. Cette mbilité s accmpagne de nmbreux incnvénients : des émissins de gaz plluants et de particules ayant un impact sur la santé, le patrimine et le cadre de vie ; des émissins de gaz à effet de serre, synnymes de changement climatique ; une cnsmmatin de ressurces fssiles (de type pétrle) ; une cngestin du trafic rutier avec des cnséquences sur la sécurité rutière ; une augmentatin des niveaux de bruit, ayant également un impact sur la santé. Les transprts dépendent frtement des ressurces pétrlières. Par leur densité énergétique (en vlume) sans cncurrent à ce jur, les carburants liquides issus du pétrle représentent la quasi-ttalité des énergies utilisées pur le transprt de vyageurs. Cette limitatin des surces d'apprvisinnement fragilise frtement l'activité de transprt en péride de tensins internatinales et laisse percevir de futures difficultés, ntamment une raréfactin accélérée du pétrle, et par cnséquent, une hausse cntinue des prix du baril. Seln les prévisins actuelles, le pic de prductin d énergie devrait être atteint entre 2010 et 2025, et le prix du baril de pétrle purrait être d envirn 250 à 300 dllars en 2015 (78,43 dllars en aût 2006). Objectifs envirnnementaux Dans ce cntexte, les bjectifs envirnnementaux snt multiples : réduire les émissins de plluants : mnxydes de carbne (CO), hydrcarbures (HC), xydes d azte (NOX) et particules ; réduire les émissins de gaz à effet de serre : gaz carbnique (CO2), méthane (CH4) et prtxyde d azte (N2O) ; réduire la dépendance énergétique vis-à-vis du pétrle et anticiper sa raréfactin ; mettre en euvre des slutins cmpatibles avec les cnditins d explitatin des véhicules.

4 Myens Les myens pur atteindre ces bjectifs snt : La mise en place des réglementatins, ntamment les nrmes anti-pllutin eurpéennes ; Le dévelppement de nuvelles filières technlgiques. Afin de limiter les émissins plluantes unitaires (CO, HC, NO X, et particules), la Cmmissin Eurpéenne a intrduit en 1987 les nrmes Eur qui s appliquent aux mteurs des véhicules lurds de plus de 3,5 tnnes, dnt les autcars. En fnctin de leur date de 1 ère mise en circulatin, les véhicules lurds divent respecter les nrmes : Eur 0 : véhicules immatriculés avant le 1 er ctbre 1993 ; Eur 1 : véhicules immatriculés entre le 1 er ctbre 1993 et le 1 er ctbre 1996 ; Eur 2 : véhicules immatriculés entre le 1 er ctbre 1996 et le 1 er ctbre 2001 ; Eur 3 : véhicules immatriculés entre le 1 er ctbre 2001 et le 1 er ctbre 2006 ; Eur 4 : véhicules immatriculés au 1 er ctbre 2006 ; Eur 5 : véhicules immatriculés au 1 er ctbre Pur prduire de l énergie et/u mieux respecter l envirnnement, des filières technlgiques alternatives nt été étudiées. Bien que les pistes sient nmbreuses, aucune d entre elles ne peut actuellement être cnsidérée cmme une alternative ttale au pétrle. Pur la plupart elles cnstituent des cmpléments permettant de réduire les émissins plluantes et/u d apprter une énergie cmplémentaire. Certaines slutins peuvent être adaptées aux autcars et autbus actuellement en circulatin. D autres slutins ne peuvent s appliquer à ce parc et nécessitent sn renuvellement, c est le cas du gaz naturel de ville (GNV), du gaz de pétrle liquéfié (GPL), de la pile à cmbustible, et des systèmes électriques et hybrides. Objectif et usage des Fiches Cnseil Envirnnement Au regard de ces éléments, en cllabratin avec l ADEME, la FNTV a décidé d élabrer 11 Fiches Cnseil Envirnnement traitant des filières technlgiques étudiées qui snt de la plus cnnue (1) à la plus expérimentale (11) : 1. Le gazle 2. Les bicarburants 3. Les émulsins eau gazle 4. L éthanl 5. Les filtres à particules (FAP) 6. Les systèmes de réductin des NOX 7. Le GNV 8. Le GPL 9. Les véhicules électriques 10. Les véhicules hybrides 11. La pile à cmbustible

5 Ces fiches nt été réalisées à partir de dnnées techniques de l'ademe - Optibus, Opticamin - et du dcument téléchargeable sur le site Internet de l ADEME, "Les technlgies des véhicules lurds et leurs carburants". Elles nt été enrichies des expérimentatins réalisées dans les entreprises adhérentes à la FNTV. Elles nt ensuite été cnceptualisées pur devenir un util de dialgue clair et cnstructif entre les Autrités Organisatrices de Transprt, les représentatins réginales et départementales de la FNTV, et les entreprises. Pur ce faire, elles détaillent les avantages et incnvénients techniques, envirnnementaux et écnmiques des différentes filières technlgiques. Enfin, sur quatre critères, chaque fiche cmprend un tableau de synthèse présentant le psitinnement de la filière étudiée relativement à la filière chisie cmme référence de l étude () de la façn suivante : Filière étudiée Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Eléments de culeurs prgressifs du ruge au vert, chisis seln la grille ci dessus Beaucup mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Pur un respect de l envirnnement tujurs meilleur, l ADEME et la FNTV vus suhaitent le meilleur usage de ces fiches. Gabriel PLASSAT ADEME Daniel PARSY Cmmissin Technique et Sécurité FNTV

6 L E G A Z O L E Présentatin / Caractéristiques La plupart des carburants utilisés actuellement snt des distillats de pétrle ayant, seln les caractéristiques du brut, subis en raffinerie différents niveaux de transfrmatins destinés à en amélirer les perfrmances. Les raffineries prduisent tus les types de carburants (GPL, essence, fuel lurd ), et ntamment le gazle. Ce carburant est utilisé pur les mteurs Diesel. En dehrs des nrmes Eur, les deux méthdes de réductin des émissins plluantes appliquées au gazle cnsistent d abrd à en abaisser la teneur en sufre et en armatiques puis d y incrprer une part crissante de bicarburant (Diester). Actuellement, il y a en myenne 1,6 % de Diester dans le gazle à la pmpe, les bjectifs français snt d atteindre 7% en 2010 (cf. fiche Diester). Avantages Techniques / Envirnnementaux : Gazle standard (50 ppm) : maturité des technlgies en termes de mteurs ; dispnibilité du prduit ; infrastructure simple d apprvisinnement ; stckage très facile ; réductin prgressive des émissins plluantes avec la mise en place des nrmes anti-pllutin. Gazle à très basse teneur en sufre (10 ppm) : réductin des émissins d xydes d aztes (NO X ), d hydrcarbures (HC), de mnxydes de carbne (CO) et de particules ; réductin à zér, u presque, des émissins de dixyde de sufre (SO 2 ) ; améliratin du fnctinnement des filtres à particules (FAP). Incrpratin prgressive de bicarburant (Diester) dans le pl gazle : réductin des gaz à effet de serre. Écnmiques : Gazle à très basse teneur en sufre (10 ppm) : Faiblesse relative du cût jusqu à présent par rapprt aux autres filières existantes ; Frt puvir énergétique au litre ; Faiblesse relative du prix des véhicules par rapprt aux autres slutins. Incrpratin prgressive de bicarburant (Diester) dans le pl gazle : Filière créatrice d emplis, ntamment induits (estimatin de 8,8 emplis pur tnnes de Diester) ; Impact psitif sur la balance cmmerciale de la France (variable seln le taux d utilisatin de cette filière).

7 Incnvénients Techniques / Envirnnementaux : Imprtance des émissins de gaz carbnique (CO 2 ) et impact négatif sur l effet de serre ; Pur le gazle à très basse teneur en sufre (10 ppm) : Écnmique : risque de grippage du mteur jusqu aux mtrisatins Eur 3. Raréfactin prche, et par cnséquent, augmentatin permanente du cût. Synthèse (gazle à très basse teneur en sufre avec intrductin prgressive de Diester) Gazle 10 ppm Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Si le gazle apparaît, en termes de cût d utilisatin, cmme la slutin la plus répandue à ce jur, il cnvient néanmins d anticiper une augmentatin du cût de ce carburant et d explrer de nuvelles filières énergétiques pur faire face aux défis «énergie - effet de serre». En termes de prtectin de l envirnnement, la cmbinaisn entre les nrmes anti-pllutin eurpéennes et les filtres à particules (FAP) semblerait efficace. Une slutin de gazle à très basse teneur en sufre (10 ppm) avec un filtre à particules (FAP) est actuellement testée.

8 L E D I E S T E R 3 0 Présentatin / Caractéristiques Les bicarburants snt cnstitués à base de végétaux. Les principaux types de bicarburants existants snt les suivants : le biéthanl (vir fiche spécifique) : prduit de la fermentatin de plantes riches en sucre et en amidn ; le bidiesel : carburant cmpatible avec les mteurs Diesel, prduit à partir d léagineux (bicarburant de première génératin) u par synthèse à partir de la bimasse (bicarburant de secnde génératin) ; le bigaz : gaz cmbustible (essentiellement méthane) prduit par la fermentatin de matières rganiques. Ce carburant purra être utilisé sur mteur fnctinnant au GNV (vir fiche spécifique) Deux mdes de fabricatin permettent de distinguer les bicarburants : les filières «traditinnelles» dnt les prcédés de fabricatin repsent sur la fermentatin, la distillatin et l estérificatin. Les prduits btenus snt les bicarburants utilisés actuellement (bigaz, éthanl, ester, etc.) ; les filières de synthèse ù la bimasse est transfrmée en phase gazeuse cmpsée de mnxyde de carbne (CO) et de dihydrgène (H2), puis en liquide de caractéristiques variables «seln la demande». Cette vie fait l bjet de recherches avec des industriels et des premières applicatins snt envisagées. Par ailleurs, la sciété Neste Oil (Finlande) prduira en 2007 plus de tnnes de gazle de synthèse btenu à partir de graisses (végétales et animales) par hydrtraitement. Cette filière furnira prgressivement une part crissante de carburant. Le Diester (catégrie bidiesel) est cnstitué à partir d'un mélange d huiles végétales estérifiées et de gazle. Deux actins principales le mettent en œuvre. Le gazle rdinaire destiné à l ensemble des véhicules rutiers cntient une part de bicarburant (maxi 5 %). Actuellement, il y a ainsi en myenne 1,6 % d'ester d'huiles végétales dans le gazle servi à la pmpe. Pur la France et avec des bicarburants de première génératin, les bjectifs snt d atteindre 5,75 % d esters d huiles végétales dans le gazle en 2008 et 7 % en Ces seuils snt supérieurs aux bjectifs eurpéens qui snt de 5,75 % en 2010 (cf. : fiche Gazle). Pur le parc de véhicules d une entreprise (fltte captive), après cntrôle auprès du cnstructeur, la prprtin d ester d huiles végétales peut être prtée à 30 % d ù le nm «Diester 30», ceci sans mdificatins fndamentales du mteur.

9 Avantages du Diester 30 : Techniques / Envirnnementaux : Mise en œuvre aisée sur tus les véhicules répndant aux nrmes antérieures à Eur 3, sans surcût d'investissement (si tute la fltte est cncernée) ; Facilité de stckage ; Durabilité assurée ; Cmpatibilité avec les filtres à particules (FAP) ; Réductin de 20 à 25 % des émissins de gaz carbnique (CO 2 ), en prenant en cmpte la crissance de la plante (ntin appelée : bilan énergétique du «puits à la rue»). Écnmiques : Filière créatrice d emplis, ntamment induits (estimatin de 8,8 emplis pur tnnes de Diester) ; Incnvénients du Diester 30 : Impact psitif sur la balance cmmerciale de la France (variable seln le taux d utilisatin de cette filière) ; Réductin de 40 %, en termes mnétaires (cûts externes), de l impact négatif sur l envirnnement par rapprt à la filière Diesel. Techniques / Envirnnementaux : Nécessité d une adaptatin particulière de certains mteurs (les garanties divent être furnies par les cnstructeurs des prblèmes de garanties existent pur les véhicules répndant aux nrmes Eur 4 et eur 5) ; Nécessité d une maintenance plus rapprchée avec vidange, cntrôle des filtres, des jeux de supapes, des durites ; Emissins d deurs caractérisées au niveau du pt d échappement dans certains cas ; Difficultés de ravitaillement seln le lieu d'utilisatin (peu de prducteurs et peu de sites de distributin) ; Écnmiques : Impact quasi nul par rapprt au gazle sur les émissins de mnxyde de carbne (CO) et d hydrcarbure (HC), et légère augmentatin des émissins d xyde d azte (NO X ). Surcnsmmatin de carburants liée à une différence de PCI (puvir calrifique inférieur) ; Cûts plus imprtants liés ntamment aux cûts de transprt du prduit et au plus faible vlume de prductin du Diester 30 par rapprt au gazle rdinaire.

10 Synthèse Diester Diester FAP Légende Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Le Diester cnstitue une slutin qui peut se substituer partiellement au gazle avec une légère adaptatin des mtrisatins et des infrastructures de distributin. La filière est d autant plus intéressante à suivre que les vies de prgrès snt multiples et adaptées pur l'autcar. En permettant de raffiner tute la plante en lieu et place de la seul fleur, u en dévelppant la synthèse à partir de la bimasse, les bicarburants de 2 ème génératin bnifiernt encre le bilan énergétique du «puits à la rue» et permettrnt d'accrître les vlumes, le ptentiel ttal mbilisable étant de l'rdre de 30 Mtep (Millin de tnnes équivalent pétrle). Prductin de bicarburants et surfaces agricles dispnibles avec les techniques actuelles % substitutin carburants 0,80 % 5,75 % 7 % 10 % Prductin bicarburants (Mtep) 0,34 % 2,63 % 3,6 % 5,1 % Surfaces agricles (terres arables 18,35 Mha) 0,29 % 1,76 % 2,45 % 3,5 % Légende : Mtep : Millins de tnnes équivalent pétrle Mha : Millin d hectares Surce : Ademe

11 L E S E M U L S I O N S E A U G A Z O L E Présentatin / Caractéristiques Ce carburant se cmpse d'une émulsin d'eau (envirn 10 %) dans le gazle. L'utilisatin de l émulsin eau gazle est limitée par l arrêté du 4 septembre 2000 relatif aux caractéristiques des émulsins d eau dans le gazle, à certaines mtrisatins, à savir : aux mteurs Diesel, entraînant des véhicules dnt la masse en charge techniquement admissible est supérieure à 3,5 tnnes et faisant partie d une fltte prfessinnelle dispsant d une lgistique d apprvisinnement spécifique ; aux mteurs Diesel entraînant des engins ferrviaires u sur des grupes électrgènes et autres matériels nn rutiers. Les principaux prduits distribués, en France, snt : l Aquazle de TOTAL ; l Eaudiez (symble : O#) de Gecam France ; l'aspira de BP. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Facilité de mise en œuvre ; Écnmiques : Incnvénients Réductin de 10 % des émissins de mnxyde de carbne (CO) et d hydrcarbure (HC), de 5 à 10 % pur les xydes d azte (NOx) et 30 à 40 % pur les particules seln les mtrisatins. Avantage fiscal (TIPP de 24,54 eurs par hectlitre cntre 41,69 eurs par hectlitre pur le gazle) ; Investissement limité. Techniques / Envirnnementaux : Nécessité d'installer une cuve spécifique pur les véhicules utilisant une émulsin u d'utiliser le prduit pur tute la fltte ; Nécessité d un entretien quasi qutidien des cuves pur maintenir le prduit en émulsin ; Prblème de garanties «cnstructeurs» ; Nécessité de remettre u au mins de cntrôler l'état des mtrisatins antérieures à Eur 1, en particulier les injecteurs et les systèmes d'injectin, et plus généralement d'utiliser le prduit sur des mteurs en bn état ; Cmpatibilité avec les mtrisatins Eur 4 nn cnnue, tests en curs pur les mtrisatins Eur 3.

12 Synthèse Écnmique : Surcnsmmatin liée à la présence d eau. Emulsin Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME L utilisatin de l émulsin eau gazle pur les autcars semble satisfaisante puisque le gazle blanc permet d atteindre une réductin de 30 à 40 % des émissins de particules et de 5 à 10 % des NO X. Ce carburant verra cependant ses avantages réduits par l'intrductin des nuvelles mtrisatins Eur 4. De plus, la cmpatibilité avec les systèmes d'injectin et le système SCR reste encre à valider.

13 L E T H A N O L Présentatin / Caractéristiques Il existe deux utilisatins pssibles de l'éthanl, asscié à des additifs adaptés, sur un mteur Diesel : à hauteur de 10 à 15 % dans le gazle avec des additifs tensiactifs (catégrie des émulsins), car l'éthanl ne se mélange au gazle qu'à hauteur de 1 u 2 % uniquement ; à hauteur de 90 % - dans des mteurs dédiés - avec 5 à 7 % d additifs prcétane (catégrie des bicarburants) cmpte tenu de l'indice de cétane (capacité du carburant à s enflammer) très faible de l'éthanl. Cette dernière slutin est utilisée ntamment en Suède avec une fltte d'envirn 400 autbus alimentés avec du biéthanl. La Suède cnsmme plus d'éthanl qu'elle n'en prduit du fait de la généralisatin de l'e5 (5 % d'éthanl dans l'essence) et du dévelppement de statins services distribuant de l E85 pur les véhicules légers adaptés (85 % d éthanl). L'éthanl peut être prduit à partir de blé u de la betterave par fermentatin. Il peut être aussi prduit à partir de canne à sucre, de paille u de bis. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Incnvénients Réductin des émissins plluantes réglementées ; Réductin des émissins de gaz à effet de serre. Techniques / Envirnnementaux : Nécessité de mdifier les véhicules et les statins de distributin pur cnserver une bnne fiabilité des véhicules ; Réductin des perfrmances ; Fiabilité et durée de vie des mteurs réduites ; Écnmique : Augmentatin de certains plluants nn réglementés (aldéhydes). Augmentatin de la cnsmmatin liée à une différence de PCI (puvir calrifique inférieur).

14 Synthèse Ethanl Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Bien que testée dans les années 1980 ntamment à Turs, la filière éthanl pur mteur Diesel n'est pas utilisée en France et la cmmercialisatin de ce type de carburant n'est pas envisagée à curt terme pur les autcars. Cette filière devrait se dévelpper frtement sur les véhicules légers (en mélange avec l'essence pur btenir de l'e85), et il n'est pas impssible que cela entraîne à myen u lng terme le dévelppement de la filière éthanl sur Diesel pur les véhicules lurds. L'ADEME prévit ainsi de tester en France un autbus à l éthanl en Pur les véhicules lurds, un seul cnstructeur met au pint une mtrisatin adaptée.

15 L E S F I L T R E S A P A R T I C U L E S ( F A P ) Présentatin / Caractéristiques Les FAP nt pur bjet de filtrer les gaz d échappement des mteurs Diesel en réduisant ainsi les émissins de certains cmpsés, dnt les particules slides. Certains cnstructeurs prpsent des FAP sur les véhicules neufs (première mnte). Différents FAP snt également dispnibles pur équiper des véhicules d ccasin (secnde mnte u retrfit). En tut état de cause, un FAP dit remplir les caractéristiques suivantes : une grande efficacité de filtratin ; une grande capacité de stckage des particules ; une température maximale d'utilisatin élevée ; une bnne résistance aux chcs thermiques ; une bnne résistance mécanique ; une faible variatin de pressin ; une bnne stabilité chimique ; une résistance aux cmpsés présents dans les gaz d'échappement ; une faible réactivité avec les cendres ; une résistance à l'xydatin ; une cmpatibilité avec les méthdes de régénératin ; une chabitatin avec le catalyseur ; une cmpatibilité avec les additifs carburants ; une absence d'émissins secndaires (telles que des pertes de fibres) ; une petite taille ; un faible pids ; une grande durée de vie ; une bnne durabilité ; un faible cût. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Pssibilité d équiper les véhicules d ccasin (retrfit) ; Réductin des particules à hauteur de 90 % en masse pur tutes les tailles de particules. Écnmiques : Réductin imprtante des cûts externes (nuisances snres, pllutin, etc.).

16 Incnvénients Synthèse Techniques / Envirnnementaux : Nécessité d une maintenance annuelle pur brûler les particules stckées nn régénérées et éliminer les cendres ; Hmlgatin du dispsitif par l UTAC ; Nécessité d une frmatin spécifique des persnnels de maintenance ; En secnde mnte (retrfit) : nécessité de mesures préalables de températures à l échappement ; nécessité d agrément et de validatin du cuple «mteur - filtre» par le cnstructeur ; nuvelle hmlgatin auprès de l UTAC et nécessité d une réceptin à titre islé auprès de la DRIRE ; nécessité d un dsage direct de l additif dans la cuve seln les systèmes ; nécessité d un lubrifiant à faible teneur en cendres. Surémissins de dixyde d azte (NO 2 ) par la mise en œuvre de certaines technlgies de FAP. Diesel FAP Diester FAP Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumées Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Les FAP représentent une répnse adaptée aux besins de réductin des émissins plluantes. Les FAP peuvent être additinnés au Diester, aux systèmes DeNO X et permettent ainsi d btenir de très bns résultats en termes de réductin des émissins plluantes et de gaz à effet de serre. Il faut veiller à utiliser des FAP ne prduisant pas de NO 2. Cette filière cnstitue une slutin envirnnementale cmplémentaire. Elle ne permet en aucun cas de réduire la dépendance énergétique vis-à-vis du pétrle.

17 L E S S Y S T E M E S D E N O X Présentatin / Caractéristiques Ces systèmes nt pur bjectif de réduire les émissins d xydes d azte (NO X ). Les valeurs de NO X mesurées crrespndent à la smme des rejets de mnxyde d azte (NO) et de dixyde d azte (NO 2 ). Les NO X nt un impact négatif sur la santé de l hmme, ntamment sur les persnnes asthmatiques. Il existe plusieurs techniques de limitatin des rejets du mteur : l améliratin des perfrmances «mteurs» ; le système EGR (recirculatin des gaz brûlés) ; les systèmes de pst-traitement : le système SCR (réductin sélective catalytique) par injectin directe d ammniac, d urée (AdBlue) u d acide cyanurique, les filtres à particules à regénératin cntinue, la catalyse sélective par hydrcarbures (HC), les pièges à NO X, les traitements par plasma... ; la mdificatin de la frmulatin des carburants. Pur atteindre les bjectifs Eur 4 de limitatin des émissins NO X, deux techniques nt été privilégiées par les cnstructeurs d autcars : la recirculatin des gaz brûlés (EGR) et le traitement pst-cmbustin (SCR). Avantages Techniques / Envirnnementaux : Système EGR : absence de réservir additinnel, cntrairement au système SCR ; applicatin permettant déjà de répndre aux nrmes anti-pllutin Eur 4 ; pssibilité et nécessité en général de cuplage avec un FAP. Système SCR (la réductin des émissins de NO X est assurée par un dispsitif de dépllutin externe au mteur ; cette façn de prcéder permet alrs de rendre au mteur un fnctinnement ptimisé) : réductin frte des émissins de particules à la surce et baisse de la cnsmmatin grâce au décuplage entre la réductin des NO X et la calibratin ; pssibilité de cuplage avec un FAP ; Écnmiques : Système SCR : applicatin permettant déjà de répndre aux nrmes anti-pllutin eurpéennes Eur 4 et Eur 5. cnsmmatin de 4 % d urée pur une baisse de cnsmmatin du gazle de l'rdre de 4 à 6 % ; prix de l urée (0,50 à 0,70 par litre) mins cher que le gazle.

18 Incnvénients Techniques / Envirnnementaux : Système EGR : réductin pssible et difficultés d améliratin des perfrmances du mteur ; pératin difficilement réalisable pur les véhicules actuellement en circulatin (secnde mnte u retrfit difficilement réalisable) ; nécessité d une maintenance spécifique et augmentatin de la péridicité des vidanges ; perturbatin des résultats rendant difficile, vire impssible, le suivi des mteurs par analyse d huile ; sllicitatin accrue du lubrifiant (effets négatifs ptentiels sur l usure et la durabilité du mteur) ; cmpatibilité difficile avec les nrmes pstérieures à Eur 5. Système SCR : secnde mnte (retrfit) ne permettant pas d'btenir des gains de cnsmmatin, cmme en première mnte ; nécessité d installatin d un réservir séparé ; surpids du réservir et de sn cntenu ; Écnmiques : jusqu'en ctbre 2007, pssibilité d utilisatin du mteur sans l additif ramenant alrs les résultats sus la qualité envirnnementale Eur 1. Une infrmatin prévient le cnducteur du dysfnctinnement. A partir d'ctbre 2007, la mise en place d'un capteur de NO X permettra d'agir sur le mteur en réduisant le cuple mteur dispnible. Cûts de mise en œuvre et d entretien nn négligeables en première mnte (véhicules neufs) ; Impssibilité u cûts de mise en œuvre lurds en deuxième mnte (retrfit) ; Système EGR : risque d augmentatin de la cnsmmatin. Système SCR : imprtance du cût des équipements de stckage de l additif à base d urée ; imprtance du cût d apprvisinnement.

19 Synthèse EGR SCR Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME En présentant un bilan de préservatin de l envirnnement de niveau intéressant - avec des résultats en terme de respect de l envirnnement cmparables à ceux du GNV - les systèmes DeNO X répndent aux bjectifs de réductin des émissins plluantes et parallèlement de gaz à effet de serre. Ils ne répndent pas à la prblématique de la dépendance énergétique vis-à-vis du pétrle. La plupart des mtristes eurpéens nt décidé de chisir le système SCR, à base d urée, pur les nrmes Eur 4 et suivantes. Le dévelppement de la distributin de l'urée est en curs (vir Deux mtristes nt pté pur le système EGR, dnt ils indiquent la cmpatibilité avec les nrmes Eur 4 et suivantes.

20 LE GAZ NATUREL POUR VEHICULE (GNV) Présentatin / Caractéristiques Cmme pur le GPL, le GNV s utilise avec des mteurs à allumage cmmandé «essence», et nn plus avec des mteurs Diesel. Le GNV est un gaz naturel, cnstitué de plus de 90 % de méthane (CH 4 ). Les principales caractéristiques et prpriétés du gaz naturel snt les suivantes : inclre ; indre naturellement mais drisé pur des questins de sécurité ; plus léger que l'air ; peu sluble dans l'eau ; liquéfactin et slidificatin à respectivement -164 C et -185 C. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Incnvénients Réductin des émissins plluantes lcales ; Améliratin de la diversificatin gégraphique des surces d'apprvisinnements des énergies ; Bilan «effet de serre» (CO 2 et CH 4 ) prche de celui de la filière. Techniques / Envirnnementaux : Limitatin de l autnmie ; Augmentatin du pids du véhicule en raisn de réservirs additinnels ; Écnmiques : Nécessité d une frmatin spécifique pur le persnnel de cnduite et de maintenance. Imprtance des cûts d investissement, ntamment liés aux cnditins de sécurité nécessaires pur le dépôt ; Imprtance des cûts de maintenance.

21 Synthèse GNV Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Le GNV présente une alternative intéressante aux carburants traditinnels pur diminuer les émissins atmsphériques et réduire la dépendance énergétique des transprts terrestres vis-à-vis du pétrle. Les résultats de cette filière en termes d émissins plluantes snt ainsi prches de ceux btenus par une mtrisatin dtée d un filtre à particules (FAP) et/u d un système de réductin des émissins d xydes d azte (DeNO X ). L utilisatin du GNV, qui pssède des marges de prgrès au niveau des mtrisatins, réduit par ailleurs les émissins snres et lfactives, et amélire l attractivité des autcars. De plus, cette filière permet l'utilisatin du bigaz qui présente un bilan d émissins plluantes et de gaz à effet de serre psitif. Néanmins, avec les incnvénients de faible autnmie et de surpids, il semble difficile de prévir à curt terme un dévelppement significatif du GNV pur le transprt interurbain par autcar de lngue distance. La slutin mérite cependant d être étudiée pur des trajets jurnaliers inférieurs à 250 km, cmme l interurbain et le sclaire. Un autcar GNV circule actuellement dans le département de l Essnne.

22 L E G A Z D E P E T R O L E L I Q U E F I E ( G P L ) Présentatin / Caractéristiques Le GPL (Gaz de Pétrle Liquéfié) est un prduit liquide cnstitué d un mélange de prpane (C 3 H 8 ) et de butane (C 4 H 10 ) issu du pétrle et de gaz naturel. Le GPL est à l état gazeux dans les cnditins ambiantes, mais se liquéfie rapidement (dès une pressin supérieure à 10 bars). La limitatin des capacités de raffinage pur cette filière (5 % envirn de l ensemble des carburants) cnstitue un bstacle majeur à sn dévelppement. Cmme le GNV, le GPL est utilisé avec des mtrisatins à allumage cmmandé «essence» et nn plus avec des mtrisatins Diesel. Avantage Technique / Envirnnemental : Incnvénients Synthèse Réductin des émissins plluantes lcales. Techniques / Envirnnementaux : Faible autnmie (envirn 400 Km) ; Nécessité d un certain nmbre de dispsitifs de sécurité (résistance à la pressin, limitatin du remplissage, test bligatire tus les 8 ans, etc...) pur le réservir qui dit être pressurisé ; Nécessité de mdificatins des mteurs ; Écnmiques : Emissins de gaz à effet de serre nettement supérieures à celles du gazle. Cnsmmatin en carburant deux fis supérieure à celle du gazle ; Imprtance des cûts d investissement. GPL Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumées Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Il semble difficile d adapter le GPL au transprt par autcar. C est purqui les cnstructeurs ne prpsent pas de véhicule équipé avec cette mtrisatin. Un seul cnstructeur prpse un autbus de ce type.

23 L E S V E H I C U L E S E L E C T R I Q U E S Présentatin / Caractéristiques L électricité peut être utilisée cmme énergie de prpulsin des véhicules rutiers. Dans ce cas, l énergie prvient de batteries supplémentaires (supercapacités). Avantages Techniques / Envirnnementaux : Absence de pllutin sur site ; Réductin imprtante des émissins plluantes ; Améliratin de la rbustesse et des perfrmances énergétiques des mteurs ; Réductin des émissins snres ; Incnvénients Synthèse Réductin des émissins de gaz à effet de serre. Techniques / Envirnnementaux : Encmbrement et pids des batteries ; Limitatin de la durée de vie des batteries ; Lngueur du temps de recharge ; Écnmiques : Faiblesse d autnmie (60 km). Imprtance du cût des batteries ; Imprtance du cût d investissement. Electrique Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME Précnisatins FNTV / ADEME Si sur le plan envirnnemental et énergétique, l électricité cnstitue la meilleure filière, sn intégratin pur la tractin de ces véhicules ne peut se faire, dans l état actuel des technlgies de manière exclusive, sauf en zne urbaine dense. Pur les autcars, il reste nécessaire d avir recurs à l énergie thermique. Dès lrs, il faut encurager la recherche sur les véhicules hydrides.

24 L E S V E H I C U L E S H Y B R I D E S Présentatin / Caractéristiques Le système hybride cnsiste à asscier une mtrisatin thermique et une mtrisatin électrique (u hydraulique). Lrs des phases de freinage du véhicule, les batteries du mteur électrique se rechargent en utilisant une partie de la puissance du mteur thermique. Les batteries (u supercapacités - stckage hydraulique) snt principalement utilisées pur les démarrages. Pur de frtes sllicitatins, l énergie de tractin prvient à la fis des batteries et du mteur thermique. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Absence d infrastructures d apprvisinnement spécifiques ; Pssibilité d utiliser des systèmes de pst-traitement et des carburants alternatifs au gazle, ntamment les bicarburants et la pile à cmbustible ; Écnmiques : Incnvénients Synthèse Techniques : Écnmiques : Réductin des émissins plluantes. Gain de cnsmmatin sur cycle urbain et également, d'après la bibligraphie, des gains snt à attendre au niveau de l'usure des freins. Absence actuelle d ffre de la part des cnstructeurs. Imprtance des cûts d investissements. Hybride Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME

25 Précnisatins FNTV / ADEME Les cnstructeurs travaillent à l heure actuelle sur des prjets cncernant cette filière. Certaines études snt financées par l'ademe dans le cadre des recherches du PREDIT. Ces expériences cncernent des véhicules de transprt en cmmun urbain et des pids lurds à usages urbain et périurbain dnt l utilisatin cmprend des arrêts fréquents et des vitesses cmmerciales relativement faibles. Les premières versins industrielles devraient être cmmercialisées d'ici 3 à 5 ans. Cncernant les autcars, il n y a actuellement aucune ffre dispnible avec cette filière. Il cnvient dnc d estimer précisément les gains à attendre, la pertinence et la faisabilité de ce système pur le transprt interurbain de vyageurs et pur les transprts de lngue distance. Ce système purrait éventuellement être envisagé pur les transprts par autcar en zne périurbaine. Un prgramme de recherche purrait être engagé sur le sujet avec une première phase imprtante de mdélisatin et d estimatin des gains ptentiels.

26 L A P I L E A C O M B U S T I B L E Présentatin / Caractéristiques Le principe de fnctinnement de la pile à cmbustible est le suivant : il s'agit d'une réactin chimique de (dihydrgène H 2 et dixygène O 2 ) prduisant de l'électricité, de l'eau et de la chaleur seln une réactin chimique glbale universellement cnnue : 2 H 2 + O 2 => 2 H 2 O. Cette réactin s'père au sein d'une structure essentiellement cmpsée de deux électrdes séparées par un électrlyte (cnducteur inique liquide u slide permettant la migratin des ins). Cette réactin peut intervenir dans une gamme de températures variant de 70 C à C. Diverses filières de piles à cmbustible existent. Le chix de la pile à cmbustible devra dépendre des paramètres suivants : température de fnctinnement, durée de vie, cntraintes de vlume et de masse, échéance et cût attendu. Le cmbustible le plus apprprié pur tus les types de piles est le dihydrgène (H 2 ) dnt la prductin est destinée en grande partie au raffinage du pétrle. Avantages Techniques / Envirnnementaux : Absence d émissins plluantes ; Incnvénients Synthèse Réductin imprtante des gaz à effet de serre au niveau du véhicule. Techniques / Envirnnementaux : Perte énergétique à chaque étape intermédiaire ; Emissins de gaz à effet de serre en bilan du puits à la rue ; Écnmique : Stckage très difficile de l hydrgène. Imprtance des cûts de mise en œuvre. Pile à cmbustible Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME

27 Précnisatins FNTV / ADEME Cette filière énergétique purrait juer un rôle essentiel dans le futur. La Cmmissin Eurpéenne fixe cmme hrizn de mise en œuvre Malgré de nmbreuses expériences, ntamment en Allemagne, cette filière ne devrait pas être utilisable avant 15 à 20 ans. De nmbreux chix restent à faire, ntamment cncernant la (u les) surce(s) principale(s) et la (u les) technlgie(s) pur le transprt rutier de vyageurs. Les cûts pur l équipement de nmbreux véhicules devrnt également être déterminés de manière plus précise. L'hydrgène semble être l'une des ptins de cmbustible pur l'avenir, bien qu il existe encre de nmbreux freins à sn dévelppement.

28 C O N C L U S I O N Résultats Actuellement, les différentes filières technlgiques ne snt pas tutes dispnibles u adaptées au transprt par autcar. Le tableau cmparatif ci-dessus détaille la dispnibilité de chacune des filières pur le transprt par autcar, en distinguant les véhicules neufs et les véhicules d ccasin. Tableau des dispnibilités des technlgies pur les autcars FAP DeNOx Diesel Diester Véhicules neufs GNV GPL Electrique Hybride Véhicules d ccasin Pile à Diesel cmbustible TBTS FAP DeNOX Diester Emulsin Ethanl Dispnibilité En test En test En test Nn Nn Nn Nn Oui En test En test Oui Oui Nn Surce : ADEME De nmbreuses filières technlgiques alternatives existent. Aucune d entre elles ne peut, à ce jur, ne peut cnstituer une alternative cmplète au pétrle, et par cnséquent, au gazle. Ces différentes filières présentent tutes des avantages et des incnvénients. Elles snt pur la plupart cmplémentaires au pétrle. Le tableau cmparatif ci-dessus présente, en référence à la nrme Eur 3, les filières seln différents critères. Tableau cmparatif des filières multicritères pur les autcars Gazle 10 ppm Diester Impact sur la santé Gaz à Cûts Perceptin effet de Bruit Odeur CO HC NOx Particules serre Investissement Explitatin Fiabilité Image Fumée Emulsin Ethanl FAP DeNO X GNV GPL Electrique Hybride Pile à cmbustible Légende Mins bien que Mins bien que Egal Mieux que Beaucup mieux que Surce : ADEME

29 Les émissins plluantes principales (NO x et particules), ainsi que les émissins de gaz à effet de serre (GES), snt indiquées sur le graphique ci-dessus en grammes par kilmètre parcuru. Ces mesures nt été réalisées sur un cycle représentatif de l'usage d'un autcar avec une vitesse myenne de 60 km/h Nta : les émissins de GES snt indiquées à côté du nm de la filière en grammes par kilmètre. Elles snt prprtinnelles au diamètre du cercle de chaque filière. Détail des émissins plluantes pur les autcars 0,08 0,07 Diesel référence, 594 0,06 Diesel catalyseur, 594 Particules (g/km) 0,05 0,04 0,03 GNV, 863 Diesel émulsin, 582 Diesel catalyseur émulsin, 590 0,02 FAP, 602 DeNOx FAP, 612 0,01 FAP 2, 615 DeNOx FAP Diester, 490 FAP émulsin (estimatin) NOx (g/km) Surce : ADEME A curt terme, le Diester et l émulsin eau gazle purraient cnstituer des répnses adaptées aux enjeux envirnnementaux et à la raréfactin du pétrle, éventuellement cuplés à des systèmes de pst-traitement (FAP, DeNOx). Néanmins, ces carburants restent une slutin d appint et demandent des adaptatins techniques. D autres filières seraient également à privilégier, cmme les bicarburants de 2 ème génératin, éventuellement cuplées avec des mtrisatins hybrides (à myen terme) et la pile à cmbustible (à lng terme). Le chix d une filière ne dit pas s appuyer exclusivement sur l estimatin des cûts internes induits. Il dit aussi prendre en cmpte les cûts externes (nuisances snres, pllutin, etc.). Le tableau ci-après cmpare chacune des filières par rapprt aux cûts externes générés (eur / km).

30 Tableau cmparatif des filières par les cûts externes pur les autcars 0,09 0,08 0,07 GES Part NOx 0,06 eur / km 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 Diesel référence gazle Diesel catalyseur Diesel FAP Diesel émulsin Diesel catalyseur émulsin Diesel FAP émulsin GNV eur3 Diesel FAP et DeNOx (retrfit) avec urée Diesel FAP et DeNOx Diester (estimatin) Surce : ADEME Les prgrès et l'impact des différents systèmes sur les résultats de la filière de référence actuelle, Diesel Eur 3 (FAP, DeNOx, bicarburant), snt manifestes. Le GNV permet d'atteindre de bns résultats en termes d'émissins plluantes. Actuellement, les systèmes de pst traitement (FAP, DeNOx) permettent d atteindre le même niveau d'émissins, mais avec de meilleurs résultats en termes d émissins de gaz à effet de serre. Des prgrès snt attendus pur la filière GNV.

31 Perspectives Les principales pistes d améliratins et d évlutins technlgiques pur le transprt par autcar à l hrizn snt les suivantes : Mteurs : Carburants : Maintien de la filière Diesel cmplétée par un système DeNOX (par exemple : système SCR à base d urée) et/u FAP, ainsi que la cmpatibilité avec du Diester 30 ; Dévelppement de la filière hybride avec des mtrisatins Diesel u allumage cmmandé avec des bjectifs de réductin des cnsmmatins (de l rdre de 10 à 20 %) et des cûts kilmétriques ; Prgrès sur les mtrisatins fnctinnant au GNV / Bigaz. Réductin de la teneur en sufre du gazle ; Augmentatin prgressive de la teneur en bicarburant (Diester, puis bicarburant de 2 ème génératin), mais aussi éthanl et lcalement bigaz. En parallèle, les autres pistes d améliratin de l'efficacité énergétique divent prter sur : la réductin de la masse du véhicule, ntamment sa structure et ses différents rganes ; la diminutin de la résistance au rulement (aérdynamique et pneumatique) ; le perfectinnement envirnnemental des équipements auxiliaires à l intérieur du véhicule, en particulier de la climatisatin ; la récupératin de l énergie au niveau de l échappement ; le renfrcement des frmatins à la cnduite écnmique et ratinnelle ; l'aide à la cnduite (gépsitinnement, intégratin du trafic en temps réel). En tut état de cause, les transprts cllectifs purrnt alrs s impser encre plus cmme une alternative efficace et pertinente à la viture particulière par : l améliratin cntinue encre de leurs perfrmances aussi bien en termes de réductin des émissins plluantes que de gestin des besins énergétiques ; le dévelppement d une plitique de transprt visant une meilleure fluidité des transprts permettant : une réductin des temps de parcurs (sites prpres, trajets directs, baisse des ruptures de charges, etc...) ; une augmentatin des fréquences (réductin des temps d attente) ; la créatin de znes d accès (parking relais) ; la mise en place d actins visant à faciliter les échanges mdaux. Ces travaux nt été réalisés par la Cmmissin Technique et Sécurité de la FNTV en cllabratin avec l ADEME. Tus ensemble, ces acteurs espèrent avir réalisé un util de travail pertinent et cntribué à préserver vtre envirnnement.

32 Cmmissin Technique et Sécurité de la FNTV De gauche à drite : Jean-Pierre MICHEL, Jean-Baptiste MAISONNEUVE, Hubert BOUTE, Brun PORT, Daniel PARSY, Bernard PESENTI, Philippe FENART, Pierre HUNOLD et Rnan GOALEN. Ont également participé : Gerges FAUCOUNEAU et Michel SEYT.