Etude d opportunité de la mise en place d une ZAPA sur la Communauté Urbaine de Bordeaux. Calcul des émissions et simulations de la qualité de l air

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1 Rapport n ET/MO/13/01 Etude d opportunité de la mise en place d une ZAPA sur la Communauté Urbaine de Bordeaux Calcul des émissions et simulations de la qualité de l air

2 Etude d opportunité de la mise en place d une ZAPA sur la Communauté Urbaine de Bordeaux Calcul des émissions et simulations de la qualité de l air Rédaction Vérification Approbation Benoit DUVAL, Ingénieur d Etudes Sarah LE BAIL, Ingénieur d Etudes Pierre Yves GUERNION, Responsable des Etudes Patrick BOURQUIN, Directeur Date 22/01/2013 Référence Rapport n ET/MO/13/01 Nombre de pages 40 1/40

3 SOMMAIRE TABLE DES FIGURES... 3 TABLE DES TABLEAUX... 3 GLOSSAIRE... 4 INTRODUCTION... 5 I. AMELIORATION DES CONNAISSANCES SUR LE CHAUFFAGE AU BOIS : SCENARIO BOIS I.1. CALCUL DES EMISSIONS : METHODOLOGIE APPLIQUEE... 6 I.1.1. Rappel sur les émissions calculées dans le cadre du PPA... 6 I.1.2. Enquête ménage réalisée par «Cibles & Stratégies»... 9 I.1.3. Méthodologie de calcul des émissions «Scénario Bois 2009»... 9 I.2. RESULTATS I.2.1. Représentativité de l étude et moyens de chauffage principal de la CUB I.2.2. Taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois I.2.3. Estimation des consommations énergétiques dues au chauffage au bois I.2.4. Estimation d un facteur d émission moyen I.2.5. Estimation des émissions dues au chauffage au bois (pour les 300 maisons) I.2.6. Estimation des émissions de polluants dues au chauffage au bois pour l ensemble des maisons I.2.7. Estimation des émissions de polluants du secteur résidentiel sur la CUB I.2.8. Mise à jour de la répartition des émissions par secteur sur la CUB I.3. LIMITES DE LA METHODE I.4. CONCLUSION SUR LES EMISSIONS «SCENARIO BOIS 2009» I.5. MODELISATION DE LA QUALITE DE L AIR «SCENARIO BOIS 2009» I.5.1. Méthodologie I.5.2. Résultats en particules en suspension (PM10) I.5.3. Résultats en dioxyde d azote (NO 2 ) I.5.4. Méthode des charges critiques : coupure des émissions du chauffage II. AJUSTEMENT DE L EVOLUTION DU TRAFIC : SCENARIO TRAFIC II.1. CALCUL DES EMISSIONS POUR LES SCENARIOS TRAFIC II.1.1. Rappel de la méthodologie appliquée dans l évaluation du PPA de Bordeaux II.1.2. Evaluations prospectives du trafic à l horizon 2015 réalisées par MVA II.1.3. Résultats des émissions pour les scénarios «Trafic +» et «Trafic» II.2. SENSIBILITE DE LA MODELISATION AUX HYPOTHESES DE TRAFIC II.2.1. Choix de récepteurs II.2.2. Résultats obtenus pour les PM II.2.3. Résultats obtenus pour le NO II.2.4. Conclusions sur l étude de sensibilité CONCLUSION ANNEXE /40

4 TABLE DES FIGURES Figure 1 : vérification de la représentativité du panel de maisons par mode de chauffage principal Figure 2 : Répartition des émissions de PM10 et de NOx Scénario bois 2009 et Inventaire AIRAQ PPA Figure 3 : Carte des communes de la zone PPA de Bordeaux Figure 4 : Zone retenue pour la modélisation des concentrations en polluants Figure 5 : concentration moyenne en PM10 sur la zone de modélisation Scénario Bois Figure 6 : Surface touchée par un dépassement de la valeur limite en PM10 Scénario Bois Figure 7 : Concentration moyenne en NO 2 sur la zone de modélisation Scénario Bois Figure 8 : Surface touchée par un dépassement de la valeur limite en NO 2 Scénario Bois Figure 9 : Estimation de la contribution du chauffage Polluant PM10 Scénario Bois Figure 10 : Estimation du nombre de jours PM10 > 50 µg/m 3 Extinction du chauffage Scénario Bois Figure 11 : Estimation de la contribution du chauffage Polluant NO 2 Scénario Bois Figure 12 : Estimation du nombre de jours PM10 > 50 µg/m 3 Renouvellement 50 % parc Scénario Bois Figure 13 : Evolution du trafic routier par zone entre 2009 et 2015 (source CUB) Figure 14 : Evolution du trafic routier Scénario «Trafic+» (source MVA pour la CUB) Figure 15 : Zonage Trafic CUB Figure 16 : Evolution des émissions de PM10 selon les différents scénarios Trafic Figure 17 : Evolution des émissions de NOx selon les différents scénarios Trafic Figure 18 : Emplacement géographique des récepteurs retenus pour l étude de sensibilité Figure 19 : Résultats PM10 obtenus par l étude de sensibilité Figure 20 : Résultats NO 2 obtenus par l étude de sensibilité Figure 21 : Répartition des émissions d oxydes d azote NOx en Aquitaine en 2006 (AIRAQ 2011) Figure 22 : Répartition des émissions de particules en suspension PM10 en Aquitaine en 2006 (AIRAQ 2011) 39 TABLE DES TABLEAUX Tableau 1 : Exemple de répartition à l IRIS des consommations énergétiques pour le secteur résidentiel... 6 Tableau 2 : facteurs d émissions du chauffage au bois inventaire AIRAQ PPA Tableau 3 : émissions du secteur résidentiel sur la CUB inventaire AIRAQ PPA Tableau 4 : émissions du chauffage sur la CUB inventaire AIRAQ PPA Tableau 5 : émissions du chauffage au bois sur la CUB inventaire AIRAQ PPA Tableau 6 : vérification de la représentativité du panel de maisons par commune de l enquête «Cibles & Stratégies» Tableau 7 : répartition INSEE du mode de chauffage principal sur les maisons individuelles de la CUB Tableau 8 : répartition «Cibles & Stratégies» du mode de chauffage principal sur les maisons individuelles de la CUB Tableau 9 : taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois sur la CUB Phase Tableau 10 : taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois sur la CUB Phases 1& Tableau 11 : facteurs d émission des appareils au bois par type et âge d appareil source ADEME Tableau 12 : Répartition des appareils de chauffage investigués dans l étude «Cibles & Stratégies» Tableau 13 : Emissions de polluants estimées sur les 300 maisons équipées en chauffage au bois Tableau 14 : émissions de polluants liés au chauffage au bois sur la CUB Tableau 15 : évolutionsdes consommations énergétiques et des émissions en fonction des hypothèses Tableau 16 : émissions totales du secteur résidentiel Tableau 17 : Evolution du trafic routier sur la rocade, l A63 et l A10 pour les véhicules légers VL et les poids lourds PL (estimation à partir de données DREAL) /40

5 GLOSSAIRE µg/m 3 : l unité de mesure est le microgramme par mètre cube d air (1 µg = 0, g). AASQA : Association Agréée pour la Surveillance de la Qualité de l Air. Pour en savoir plus : (onglet AIRAQ / dispositif national & régional). CERC : Cambridge Environmental Research Consultants est une entreprise de consultants pour l université de Cambridge à Londres. DREAL : Direction Régionale de l Environnement, de l Aménagement et du Logement. IGN : Institut Géographique National. INSEE : Institut National de la Statistique et des Etudes Economiques. IRIS : Ilots Regroupés pour l Information Statistique. MEDDE : Ministère de l Ecologie, du Développement Durable et de l Energie. NO : formule chimique du monoxyde d azote. NO 2 : formule chimique du dioxyde d azote. NOx : terme désignant les oxydes d azote (NO + NO 2 ) Objectif de qualité : niveau de concentration fixé dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l environnement dans son ensemble, à atteindre, si possible. PM10 : particules dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 10 µm. Polluant primaire : Composé rejeté dans l atmosphère directement par la source de pollution. Polluant secondaire : Polluant résultant de la transformation de polluants primaires par différentes réactions chimiques. PPA : Plan de Protection de l Atmosphère. Station urbaine de fond : Situées dans des quartiers densément peuplés (entre et habitants/km 2 ) et à distance de sources de pollution directes, l objectif de ces stations est le suivi du niveau d exposition moyen de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique dits de «fond» dans les centres urbains. Station de proximité automobile : L objectif de ces stations est de fournir des informations sur les concentrations mesurées dans les zones représentatives du niveau maximum d exposition auquel la population située en proximité d une infrastructure routière, est susceptible d être exposée. Les principaux polluants mesurés sont ceux d origine automobile comme le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d azote (NO + NO2), les particules fines en suspension (PM10) et certains composés organiques toxiques (BTX). Valeur cible : valeur fixée dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l environnement dans son ensemble, à atteindre, dans la mesure du possible dans un délai donné. Valeur limite : valeur à ne pas dépasser dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l environnement dans son ensemble. ZAPA : Zone d Actions Prioritaires pour l Air. 4/40

6 INTRODUCTION Entre 2007 et 2010, des dépassements réguliers de normes ont été observés en PM10 sur l agglomération bordelaise. Ainsi, elle fait partie des 13 zones et agglomérations, identifiées par la Commission Européenne, présentant des dépassements de normes de qualité de l air pour lesquelles la France est mise en demeure pour ce non respect. En complément, des dépassements de normes en NO 2 sont observés sur l agglomération depuis Aussi, un nouveau contentieux sur ce paramètre est attendu d ici 1 à 2 ans. Afin de répondre aux exigences de la Commission Européenne, l État a proposé aux collectivités d expérimenter les ZAPA, Zones d Actions Prioritaires pour l Air, sur le modèle des LEZ (Low Emission Zone), expérimentées dans de nombreuses villes à travers l Europe. À Bordeaux, les dépassements récurrents de la station de proximité automobile de Gambetta, représentative des niveaux d exposition maximum observés en proximité automobile, pose la question de la mise en place et de l opportunité d une ZAPA. C est pourquoi, dans le cadre de l appel à projet de l ADEME «étude de faisabilité des ZAPA», la CUB, Communauté Urbaine de Bordeaux, s est engagée à réaliser une étude permettant de conclure sur l opportunité et la nécessité de mettre en place une ou plusieurs ZAPA. Pour ce faire, la CUB a lancé un appel d offres en janvier Ce projet sera principalement réalisé par un bureau d études spécialisé. Néanmoins, l État ayant fait appel à AIRAQ dans le cadre de la révision du PPA approuvé par le Préfet de Gironde le 17 décembre , la CUB a souhaité confier certaines investigations supplémentaires à AIRAQ. Ainsi, AIRAQ a travaillé principalement sur deux volets : L un portant sur l amélioration des connaissances sur l utilisation du chauffage au bois sur la CUB, et sa prise en compte dans les études de qualité de l air : «Scénario Bois 2009» L autre portant sur un ajustement de l évolution du trafic sur la CUB à l horizon 2015, en complément des évolutions déjà prises en compte dans le PPA : «Scénario Trafic 2015» 1 Rapport AIRAQ ET/MO/12/01 : «Evaluation de la qualité de l air sur la zone du PPA de Bordeaux : Diagnostic pour l année 2009 Prospectif à l horizon 2015» disponible sur rubrique Publications 5/40

7 I. AMELIORATION DES CONNAISSANCES SUR LE CHAUFFAGE AU BOIS : SCENARIO BOIS 2009 Suite aux résultats fournis dans le cadre du PPA, une des investigations demandées porte sur les émissions liées au chauffage au bois. La méthodologie appliquée pour calculer ces émissions dans le cadre du PPA, et de l inventaire des émissions, est reconnue nationalement et repose sur les préconisations du GREX EMI (GRoupe d Experts EMIssions, regroupant les experts des associations agréées de surveillance de la qualité de l air dans ce domaine). Afin d affiner les émissions locales liées au chauffage au bois, la CUB a réalisé, en partenariat avec le bureau d étude «Cibles & Stratégies», une enquête ménage sur les modes de chauffage des logements individuels. L objectif de cette étude était d évaluer de manière statistique le nombre de logements individuels utilisant complètement ou partiellement le chauffage au bois. Les résultats des calculs d émissions affinés de l utilisation du chauffage au bois ainsi que la méthodologie appliquée pour y parvenir sont donc présentés ci après. De même, l incidence de ces évolutions sur la modélisation de la qualité de l air en 2009 est également présentée. I.1. Calcul des émissions : méthodologie appliquée I.1.1. Rappel sur les émissions calculées dans le cadre du PPA Les émissions sont calculées en multipliant un facteur d émission (FE) par une activité. Dans le cadre des émissions liées au chauffage, l activité est caractérisée par la consommation régionale de bois (information donnée par le SOeS, Service de l Observation et des Statistiques) et le facteur d émission provient de diverses études réalisées par l ADEME, le CITEPA, etc. I.1.1.a. Consommations énergétiques Chaque année, le SOeS met à disposition les consommations d énergie finale par secteur d activité et par énergie pour toutes les régions françaises. Pour le PPA, l année de référence étant 2009, la consommation énergétique de bois pour la région Aquitaine était estimée à tep soit GJ. La répartition des consommations énergétiques se fait ensuite par usage (chauffage, eau chaude sanitaire, cuisson et électricité spécifique) et par énergie (gaz naturel, électricité, bois, ) en fonction du nombre d habitants et du nombre de résidences principales. Le fichier détail logement fourni chaque année par l INSEE donne un recensement des habitations par région. Il renseigne également sur le type de logement (maison individuelle, appartement, ), la catégorie de logement (résidence principale, secondaire, ), la période d achèvement, la surface, le type de chauffage (individuel, collectif), le combustible principal du logement (gaz, électricité, fioul, GPL, autres). En Aquitaine, la consommation de charbon est nulle d après les dernières statistiques du SOeS. Ainsi, la catégorie «autres» du fichier détail logement sera considérée comme le combustible bois. Les consommations d énergie sont calculées par type de logement, par année de construction, par type de chauffage, par usage et par combustible. Consommation par combustible et par usage en GJ pour les MI>75 IDIRIS Autres Usages Chauffage ECS Elec CC_ Bois CI_ Bois CC_ CU CC_ Elec CI_ Elec CC_ fioul CI_ fioul CC_ GPL CI_ GPL CC_ GN CI_ GN CU Elec Fioul GPL Tableau 1 : Exemple de répartition à l IRIS des consommations énergétiques pour le secteur résidentiel 6/40

8 Polluant Cette méthode a permis de déterminer la consommation énergétique liée à l utilisation du bois comme moyen de chauffage des résidences principales de la CUB. Elle s élève à GJ pour l ensemble des résidences principales de la CUB dont GJ pour les maisons individuelles seules. I.1.1.b. Facteurs d émissions De nombreux facteurs d émissions existent dans la littérature pour le chauffage au bois. L analyse des différentes sources de données ainsi que les recommandations du GREX EMI, nous ont permis de choisir les facteurs d émission présentés dans le Tableau 2. I.1.1.c. Polluant FE en g/gj pour le chauffage FE en g/gj pour le chauffage individuel au bois collectif au bois NOx TSP PM10 332,5 143 PM Tableau 2 : facteurs d émissions du chauffage au bois inventaire AIRAQ PPA 2009 Emissions calculées Les émissions ont été calculées en croisant les consommations énergétiques par type de chauffage (CI, CC), par type de logement (MI, LC) et par combustible avec les FE. Ainsi, les émissions calculées sur le territoire de la CUB sont présentées dans les tableaux suivants. Polluant Émissions en t des résidences principales de la CUB Émissions en t des MI de la CUB Émissions en t des LC de la CUB NOx TSP PM PM Tableau 3 : émissions du secteur résidentiel sur la CUB inventaire AIRAQ PPA 2009 Émissions en t liées à l utilisation du chauffage des MI de la CUB Émissions en t liées à l utilisation du chauffage des LC de la CUB Émissions en t liées à l utilisation du chauffage au bois des MI de la CUB Émissions en t liées à l utilisation du chauffage au bois des LC de la CUB NOx TSP PM PM Polluant Tableau 4 : émissions du chauffage sur la CUB inventaire AIRAQ PPA 2009 Émissions en t liées à l utilisation du chauffage au bois des MI de la CUB Émissions en t liées à l utilisation du chauffage au bois (CC) des MI de la CUB Émissions en t liées à l utilisation du chauffage au bois (CI) des MI de la CUB NOx 27,6 0,1 27,5 TSP 160,8 0,2 160,6 PM10 152,8 0,2 152,6 PM ,8 0,2 144,6 Tableau 5 : émissions du chauffage au bois sur la CUB inventaire AIRAQ PPA /40

9 Des tableaux ci dessus, on peut noter les éléments suivants : les émissions de PM10 des maisons individuelles représentent 82 % des émissions totales de PM10. Pour les NOx, elles représentent 65 % des émissions totales de NOx les émissions de PM10 liées à l utilisation du chauffage représentent 99 % des émissions totales de PM10. Pour les NOx, elles représentent 83 % des émissions totales de NOx les émissions de PM10 liées à l utilisation du chauffage au bois représentent 94 % des émissions totales liées à l utilisation du chauffage et 93 % des émissions totales de PM10. Pour les NOx, les émissions liées à l utilisation du chauffage au bois représentent 6 % des émissions totales liées à l utilisation du chauffage et 5 % des émissions totales de NOx les émissions de PM10 liées à l utilisation du chauffage au bois des maisons individuelles représentent 97 % des émissions totales liées à l utilisation du chauffage des maisons individuelles et 80 % des émissions totales de PM10 liées à l utilisation du chauffage. Pour les NOx, les émissions liées à l utilisation du chauffage au bois des maisons individuelles représentent 6 % des émissions totales liées à l utilisation du chauffage des maisons individuelles et 4 % des émissions totales de NOx liées à l utilisation du chauffage les émissions de PM10 liées à l utilisation de chauffage au bois (chauffage individuel) des maisons individuelles représentent 99,9 % des émissions de PM10 liées à l utilisation de chauffage au bois des maisons individuelles. Pour les NOx, elles représentent 99,6 % des émissions de NOx liées à l utilisation de chauffage au bois des maisons individuelles. I.1.1.d. Remarques Le calcul des émissions de PM10 et de NOx réalisé dans le cadre du PPA de Bordeaux a mis en évidence certains faits qui permettront d affiner la démarche globale. consommations énergétiques D après le SOeS 2, les consommations régionales sont établies par le CEREN à partir des résultats de l enquête logement 2006 de l INSEE 3. Elles portent sur le bois de chauffage des résidences principales déclaré par les ménages. Dans cette enquête, environ 42 % des maisons individuelles sont équipées en appareil de chauffage au bois dont environ 70 % d appareils à haut rendement (chaudière, poêle ou foyer fermé). Toujours selon l étude du CEREN, la consommation moyenne de ces maisons est d environ 6,8 stères. Ainsi, en 2006, l estimation de la consommation en aquitaine est de 2,7 millions de stères qui ont été consommés en Aquitaine. Les données de consommation de bois fournies par le SOeS sont généralement sous estimées (comme a pu le constater le GREX EMI). En effet, cette donnée ne prend pas en compte toutes les filières non officielles par lesquelles les ménages se fournissent en bois de chauffage. facteurs d émissions Les facteurs d émissions utilisés portent sur un croisement de plusieurs données proposées par des organismes nationaux ou même internationaux. La spécificité régionale/locale du parc d appareils n est pas prise en compte de même que l âge des appareils utilisés. émissions calculées Les émissions de PM10 et, dans une moindre mesure, de NOx du secteur résidentiel, sont principalement dues aux maisons individuelles. Les émissions de polluants de ce secteur sont dues aux consommations d énergie liées à l utilisation de chauffage, d eau chaude sanitaire et aux activités de cuisson. Le chauffage au bois est majoritairement responsable des émissions de PM10. Les quelques maisons individuelles ayant déclaré posséder un chauffage collectif au bois seront négligées. Ainsi, les émissions liées au chauffage au bois des maisons individuelles sont en totalité dues au chauffage individuel. 2 Note méthodologique pour l utilisation des données du SOeS juillet climat/r/statistiquesregionales.html?tx_ttnews%5btt_news%5d=20611&chash=d4b6ff541ad4d b aa2e 3 Bilans régionaux du bois de chauffage en 2006 Exploitation de l enquête logement 2006 de l INSEE Mai 2008 CEREN 8/40

10 I.1.2. Enquête ménage réalisée par «Cibles & Stratégies» Le bureau d études a été mandaté par la CUB pour réaliser une enquête logement sur l agglomération afin de dresser un état des lieux des moyens de chauffage et d isolation des logements individuels et d évaluer la part des ménages se chauffant complètement ou partiellement au bois. I.1.2.a. 1 ère phase de l étude La première phase de l étude a eu lieu entre le 1 er et le 6 février Ainsi, 300 logements ont été sollicités pour répondre à un questionnaire portant sur les modes de chauffage (principal, secondaire ou appoint) et d isolation des logements et sur les projets de rénovation envisagés. Enfin, un focus a été réalisé sur les ménages déclarant être équipés d un appareil de chauffage au bois (soit 59 ménages) afin de connaitre le mode d utilisation de cet appareil, son ancienneté, la consommation estimée de bois, etc. I.1.2.b. 2 ème phase de l étude La deuxième phase de l étude a eu lieu entre le 28 mars et le 5 avril logements (en plus des 59 issus de la 1 ère phase) possédant un appareil de chauffage au bois ont été investigués. Les objectifs de cette 2 ème phase de l enquête étaient de déterminer les secteurs de la CUB où le chauffage au bois est le plus répandu, connaitre le profil sociologique et les habitudes de chauffage des personnes utilisant des appareils au bois et enfin, identifier des moyens d actions pour diffuser les bonnes pratiques en matière de chauffage au bois, moderniser le parc existant. I.1.2.c. Remarques L étude réalisée par «Cibles & Stratégies» a permis à AIRAQ de disposer de données sur le chauffage au bois plus fines. En effet, les consommations de bois, le type d appareil, l âge de l appareil, son mode d utilisation sont autant de critères qui ont été nécessaires pour affiner les calculs d émissions. I.1.3. Méthodologie de calcul des émissions «Scénario Bois 2009» La méthodologie élaborée par AIRAQ pour affiner les émissions liées au chauffage au bois sur le territoire de la CUB est la suivante : comparaison des moyens de chauffage principaux des logements de la CUB grâce au fichier détail logement de l INSEE et des moyens de chauffage principaux des logements de la CUB grâce à la première phase de l enquête du bureau d études s assurer de la représentativité de l échantillon retenu dans le cadre de l étude comparaison du pourcentage de logement utilisant le bois comme chauffage principal grâce au fichier détail logement de l INSEE avec le pourcentage de logement possédant un appareil de chauffage au bois grâce à la première phase de l enquête du bureau d études vérifier l hypothèse selon laquelle l utilisation de chauffage au bois est sous estimée estimer les consommations de bois des ménages n ayant pas répondu à cette question lors de la deuxième phase de l enquête utilisation d un outil statistique permettant d estimer les consommations de bois en fonction de critères jugés déterminants (mode d utilisation, nombre d heures d utilisation, etc) estimer un facteur d émission moyen reposant sur le parc et l âge des appareils utilisés grâce aux FE connus par type et âge des appareils, une estimation des émissions de chaque ménage peut être réalisée, ce qui permet ensuite de déterminer un FE moyen calculer les émissions totales sur la base des informations recueillies grâce au bureau d études puis les répartir géographiquement grâce aux répartitions calculées lors de l élaboration du PPA afin d obtenir les émissions par commune sur la base de l ensemble des maisons individuelles de la CUB. 9/40

11 I.2. Résultats Rappel : ne sont mentionnées ici que les émissions liées à l utilisation de chauffage au bois des maisons individuelles (chauffage individuel) I.2.1. Représentativité de l étude et moyens de chauffage principal de la CUB Pour réaliser l inventaire des émissions de polluants atmosphériques dans le cadre du PPA, le fichier détail logement 2007 de l INSEE a été utilisé. Il renseigne sur le mode de chauffage principal des maisons individuelles, entre autres. Afin de s assurer de la représentativité statistique de l enquête menée par le bureau d études, les données de l INSEE seront comparées aux résultats de l enquête (notamment la 1 ère phase). Le Tableau 6 montre le pourcentage de maisons individuelles ayant répondu, à l enquête du bureau d études, par commune de la CUB et le compare au pourcentage de maisons individuelles par commune de la CUB fourni par l INSEE : IDCOM LIBCOM Nb de MI ayant répondu % du total de MI Nb total de MI (INSEE) % du total de MI (INSEE) Ambarès Et Lagrave 7 2,3% ,8% Ambes 2 0,7% 985 0,7% Artigues Près Bordeaux 4 1,3% ,5% Bassens 4 1,3% ,2% Bègles 5 1,7% ,7% Blanquefort 4 1,3% ,7% Bordeaux 66 22,0% ,1% Bouliac 1 0,3% 941 0,6% Le Bouscat 13 4,3% ,8% Bruges 8 2,7% ,2% Carbon Blanc 6 2,0% ,4% Cenon 8 2,7% ,6% Eysines 12 4,0% ,5% Floirac 6 2,0% ,3% Gradignan 10 3,3% ,6% Le Haillan 6 2,0% ,7% Lormont 5 1,7% ,8% Mérignac 27 9,0% ,7% Parempuyre 6 2,0% ,6% Pessac 33 11,0% ,6% Saint Aubin De Médoc 2 0,7% ,3% Saint Louis De Montferrand 3 1,0% 624 0,4% Saint Médard En Jalles 22 7,3% ,2% Saint Vincent De Paul 0 0,0% 375 0,3% Le Taillan Médoc 6 2,0% ,1% Talence 17 5,7% ,8% Villenave D Ornon 17 5,7% ,7% TOTAL CUB % % Tableau 6 : vérification de la représentativité du panel de maisons par commune de l enquête «Cibles & Stratégies» 10/40

12 Le tableau ci dessous présente la répartition des maisons individuelles par chauffage principal basé sur les données de l INSEE : CUB BOIS 4 CU ELEC FOD GN GPL TOTAL Nb de maisons individuelles Répartition 3,5 % 0,1 % 25,5 % 3,8 % 66,2 % 0,9 % 100 % Tableau 7 : répartition INSEE du mode de chauffage principal sur les maisons individuelles de la CUB Ainsi, d après le recensement de l INSEE, 3,5 % des maisons individuelles de la CUB utilisent le bois comme moyen de chauffage principal. L enquête ménage réalisée début 2012 par le bureau d études «Cibles & Stratégies» a permis de renseigner sur la répartition des moyens de chauffage principal de 300 logements. Le tableau ci dessous présente la répartition des maisons individuelles par chauffage principal basé sur la 1 ère phase de l enquête du bureau d études : CUB BOIS CU ELEC FOD GN GPL Nb de maisons individuelles Poêle à pétrole Inconnu TOTAL Répartition 3,0 % 0,3 % 26,3 % 3,0 % 60,3 % 0,3 % 0 % 6,7 % 100 % Tableau 8 : répartition «Cibles & Stratégies» du mode de chauffage principal sur les maisons individuelles de la CUB 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% BOIS CU ELEC FOD GN GPL Inconnu Enquête bois Détail logement INSEE Figure 1 : vérification de la représentativité du panel de maisons par mode de chauffage principal D après l enquête effectuée par le bureau d études, 3 % des maisons individuelles ayant répondu utilisent le bois comme chauffage principal. La répartition globale des moyens de chauffage principal est très similaire à celle de l INSEE. L échantillon utilisé dans cette étude peut être considéré comme représentatif. 4 Catégorie «Autres» assimilée à bois (pas de consommation de charbon) 11/40

13 I.2.2. Taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois Le fichier de l INSEE ne prend en compte que le chauffage principal. Or, il est de notoriété que le bois peut être largement utilisé comme chauffage d appoint ou d agrément. Le fichier détail logement de l INSEE ne permet pas de connaitre le taux de maisons individuelles ayant un équipement de chauffage au bois. L un des objectifs de l enquête menée par le bureau d études était d estimer ce taux. Sur la base d un échantillon jugé représentatif statistiquement (cf I.2.1), l analyse des résultats de l enquête est la suivante : Nombre de MI utilisant le bois comme chauffage principal Nombre de MI possédant un appareil de chauffage au bois Nombre de MI ayant répondu Pourcentage de MI ayant un appareil de chauffage au bois CUB ,7 % Tableau 9 : taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois sur la CUB Phase 1 Ainsi, ce ne sont pas 3 % des maisons individuelles qui utilisent potentiellement le chauffage au bois mais 19,7 %, ce qui tendrait à montrer à prouver que le pourcentage de maisons individuelles ayant un appareil de chauffage au bois est sous estimé dans le fichier de l INSEE. Ainsi, sur les maisons individuelles que compte la CUB, seraient équipées d un appareil au bois comme chauffage principal, d appoint ou d agrément. Sur les 59 maisons individuelles équipées, 5 n utilisent jamais leur appareil. Ainsi, d après l étude, maisons individuelles utiliseraient leur appareil de chauffage au bois. Rappelons que selon le recensement de l INSEE, le nombre de maisons individuelles utilisant le bois comme chauffage principal était estimé à Afin de valider la part de maisons individuelles possédant un appareil de chauffage au bois sur la CUB, le bureau d études nous a transmis, pour la phase 2, le nombre d appels téléphoniques effectués pour obtenir les 300 réponses. Pour ce faire, le bureau d études a transmis à AIRAQ, le nombre de maisons individuelles ayant répondu «oui» ou «non» à la question filtre de l équipement de la maison en système de chauffage au bois (utilisation par Cibles & Stratégies d un fichier de maisons individuelles uniquement). Sur les maisons individuelles ayant répondu à cette question, 249 sont équipées d un système de chauffage au bois, soit 19,4 % des maisons individuelles, ce qui est très proche des 19,7 % de la 1 ère phase. En faisant la synthèse des deux phases, le résultat suivant est obtenu : Total CUB B1 = Nb MI ayant un appareil au bois (phase 1) 59 R1 = Nb MI ayant répondu (phase 1) 300 B2 = Nb MI ayant répondu oui à la question filtre (phase 2) 249 R2 = Nb MI ayant répondu à la question filtre (phase 2) B1+B2 (MI équipées chauffage au bois) 308 R1+R2 (total MI) % MI équipées en appareil au bois 19,5 % Tableau 10 : taux d équipement des maisons individuelles en chauffage au bois sur la CUB Phases 1&2 Les résultats de la phase 1 en terme d équipement des maisons individuelles en appareil de chauffage au bois sont donc confortés et confirmés par la synthèse des deux phases. 12/40

14 I.2.3. Estimation des consommations énergétiques dues au chauffage au bois La deuxième phase de l enquête a consisté à interroger 241 maisons individuelles possédant un appareil de chauffage au bois, en plus des 59 issues de la 1 ère phase, afin d identifier le parc d équipements et la consommation de bois de la CUB. Sur les 300 maisons individuelles interrogées au total, seules 189 ont répondu à la consommation annuelle de bois. La réponse à cette question mérite d être prise avec précaution. En effet, les personnes interrogées ont donné leur consommation en stère à l incertitude près. En effet, certains précisaient «tant de stères depuis 10 ans» d autres «20 stères en un an». Les consommations ainsi recalculées devront être prises avec précaution du fait de l imprécision de certaines réponses. La consommation de ces 189 maisons individuelles a été estimée à 636 stères soit GJ 5. Afin d estimer les consommations de 111 maisons restantes, un modèle statistique a été utilisé. Il s est basé sur d autres paramètres renseignés lors de l enquête et jugés influents comme : utilisation du chauffage au bois : principal, agrément, appoint, jamais utilisation du chauffage au bois : tous les jours, une fois par semaine, plusieurs fois par semaine, une à deux fois par mois, une à deux fois par an équipement : poêle à bois, cheminée à foyer ouvert, cheminée à foyer fermé, chaudière nombre d heures d utilisation période d utilisation : matin, journée, soirée, nuit chauffage principal : gaz naturel, électricité, fioul domestique, GPL, bois année de construction de la maison Le modèle a permis d estimer la consommation totale des 300 maisons individuelles à GJ. Pour information, une estimation simple en produit en croix aurait donné GJ. Le modèle a permis d affiner ce chiffre. La consommation annuelle par maison équipée d un chauffage au bois est estimée à 3,3 stères. L étude CEREN donne une consommation annuelle de 6,5 stères à l échelle de la région. La consommation estimée dans cette étude est donc deux fois plus faible, ce qui peut s expliquer par la taille des maisons, ou encore une plus grande difficulté à s approvisionner en bois. A priori, 19,7 % des maisons individuelles de la CUB sont équipées d un appareil de chauffage au bois. Ainsi une estimation de la consommation totale de bois sur la CUB serait de GJ. Pour mémoire, la consommation de bois estimée dans le cadre du PPA de Bordeaux était de GJ soit 31 % de moins. 5 1 stère = 6,17 GJ 13/40

15 FE (g/gj) I.2.4. Estimation d un facteur d émission moyen L autre objectif de cette 2 ème phase de l enquête consistait à connaitre le parc et l âge des appareils de chauffage au bois de la CUB. Grâce à ces éléments et aux facteurs d émissions donnés par l ADEME en 2009, il a été possible d affiner les facteurs d émissions pris en compte dans le cadre du PPA. Le Tableau 11 présente les facteurs d émissions donnés par l ADEME dans le cadre de leur rapport «Évaluation prospective de la contribution du secteur biomasse énergie aux émissions nationales de polluants atmosphériques» de Novembre 2009 : <1996 BOIS CHEMINÉE FOYER FERME/INSERT 1996< >2005 <1996 <2005 >2005 < < >2005 <2005 BOIS CHAUDIÈRE BOIS POÊLE BOIS CUISINIÈRE 1996< <2005 >2005 < < <2005 BOIS CHEMINÉE FOYER OUVERT NOx TSP PM PM Tableau 11 : facteurs d émission des appareils au bois par type et âge d appareil source ADEME Le Tableau 12 présente un croisement entre le type d appareil utilisé et l âge de l appareil du parc investigué lors de la 2 ème phase de l enquête pour les 294 maisons individuelles ayant accepté de répondre aux questions concernant l âge de l appareil au bois ou disposant d un foyer ouvert (pas d impact de l année de l âge de l appareil dans ce cas sur le facteur d émission). En nombre Avant 1996 Entre 1996 et 2005 Après 2005 Total Chaudière Poêle à bois Foyer fermé/insert Sous Total Foyer ouvert Total 294 Tableau 12 : Répartition des appareils de chauffage investigués dans l étude «Cibles & Stratégies» 6 maisons individuelles n ont pas voulu/su répondre à la question sur l âge de leur appareil de chauffage au bois. Afin de pouvoir déterminer les émissions de ces maisons, des facteurs d émissions moyens ont été affectés. Sur ces 6 maisons, 2 avaient un poêle à bois et 4 une cheminée à foyer fermé. Les facteurs d émissions utilisés pour ces 6 maisons correspondent à la moyenne des facteurs d émissions de chaque catégorie tout âge confondu. 14/40

16 I.2.5. Estimation des émissions dues au chauffage au bois (pour les 300 maisons) Les facteurs d émissions précédemment calculés, croisés aux données de parc d appareil, nous ont permis d estimer les émissions de polluants des 300 maisons individuelles ayant un appareil de chauffage au bois comme présenté dans le Tableau 13. Consommation de bois en GJ Émissions de TSP en t Émissions de PM10 en t Émissions de PM2.5 en t Émissions de NOx en kg TOTAL échantillon 300 maisons ,7 2,6 2,5 371 individuelles sur la CUB Tableau 13 : Emissions de polluants estimées sur les 300 maisons équipées en chauffage au bois Les facteurs d émissions moyens calculés sur la base de ces résultats sont les suivants : TSP : 440 g/gj PM10 : 418 g/gj PM2.5 : 409 g/gj NOx : 60 g/gj Pour mémoire, les facteurs d émissions utilisés dans le cadre du PPA étaient respectivement de 349/332/315/60 g/gj. I.2.6. Estimation des émissions de polluants dues au chauffage au bois pour l ensemble des maisons Sur la base des informations précédentes, les émissions calculées pour l ensemble des maisons individuelles de la CUB sont présentées dans le Tableau 14 ci dessous, et comparées à celles utilisées dans le cadre du scénario PPA Consommation de bois en GJ Émissions de TSP en t Émissions de PM10 en t Émissions de PM2.5 en t Émissions de NOx en t Scénario Bois ,3 Scénario PPA ,6 Tableau 14 : émissions de polluants liés au chauffage au bois sur la CUB Ainsi les variations estimées entre les calculs réalisés dans le cadre du PPA et ceux de cette étude sont les suivantes : consommations d énergie : + 30,5 % émissions de TSP : + 64,2 % émissions de PM10 : + 64,2 % émissions de PM2,5 : + 69,7 % émissions de NOx : + 31,5 % À titre informatif, ces évolutions ont été calculées pour les cas suivants : consommations d énergie identiques au scénario PPA mais facteurs d émission du scénario ZAPA consommations d énergie du scénario ZAPA mais facteurs d émission du scénario PPA Évolution entre scénario PPA et scénario ZAPA Conso énergie PPA + FE PPA Conso énergie PPA + FE ZAPA Conso énergie ZAPA + FE PPA Conso énergie ZAPA + FE ZAPA Énergie 0 % 0 % 30,5 % 30,5 % TSP 0 % 25,8 % 30,5 % 64,2 % PM10 0 % 25,8 % 30,5 % 64,2 % PM2.5 0 % 30,0% 30,5 % 69,7 % NOx 0 % 0,7% 30,5 % 31,5 % Tableau 15 : évolutions des consommations énergétiques et des émissions en fonction des hypothèses 15/40

17 I.2.7. Estimation des émissions de polluants du secteur résidentiel sur la CUB Les émissions totales du secteur résidentiel sont découpées ainsi : chauffage au bois chauffage autres combustibles eau chaude sanitaire cuisson autres émissions (engins de loisirs, utilisation de solvants, etc.) Les émissions totales du secteur résidentiel par commune sont présentées dans le Tableau 16, et comparées à celles utilisées dans le cadre du scénario PPA. Émissions de PM10 en t Émissions de NOx en t Scénario Bois Scénario PPA Variation + 40 % + 1,3 % Tableau 16 : émissions totales du secteur résidentiel I.2.8. Mise à jour de la répartition des émissions par secteur sur la CUB En prenant en compte ces nouvelles données pour le secteur résidentiel, les répartitions des émissions de PM10 et de NOx sur la CUB sont présentées ci après (graphiques de gauche) et comparées à la répartition utilisée dans le cadre du PPA (graphiques de droite). Répartition des émissions de PM10 sur la CUB par secteur Répartition des émissions de PM10 sur la CUB par secteur 0% 2% 0% Industriel 0% 2% 0% Industriel Energie Energie 39% 35% Déchets Tertiaire Résidentiel 42% 37% Déchets Tertiaire Résidentiel Routier Routier 0% 1% 21% 2% Source : Airaq, année de référence 2009, scénario bois Autres Transports Agriculture Nature 0% 16% 1% 2% Source : Airaq, année de référence 2009 Autres Transports Agriculture Nature Répartition des émissions de NO x sur la CUB par secteur 61% 0% 6% 0,25% 16% 4% 9% 1% 3% Source : Airaq, année de référence 2009, scénario "bois" Industriel Energie Déchets Tertiaire Résidentiel Routier Autres Transports Agriculture Nature Répartition des émissions de NO x sur la CUB par secteur Figure 2 : Répartition des émissions de PM10 et de NOx Scénario bois 2009 et Inventaire AIRAQ PPA 2009 Il en ressort une augmentation de la part relative du secteur résidentiel pour les PM10, passant de 16 % à 21 %. Pour les NOx, au vu de la faible augmentation du secteur résidentiel dans son ensemble, il n y a pas d influence sur la répartition par secteurs. 61% 0% 6% 0,25% 16% 4% 9% 1% 3% Source : Airaq, année de référence 2009 Industriel Energie Déchets Tertiaire Résidentiel Routier Autres Transports Agriculture Nature 16/40

18 I.3. Limites de la méthode La méthodologie retenue ici pour affiner les calculs d émissions de polluants dues au chauffage au bois repose sur plusieurs hypothèses : hypothèse selon laquelle la proportion de 19,7 % de logements utilisant un appareil de chauffage au bois est vraie pour les maisons individuelles que compte la CUB (résultat issu de la 1 ère phase de l étude de Cibles & Stratégies) hypothèse selon laquelle les 300 maisons investiguées se chauffant au bois sont représentatives du parc de la CUB incertitude sur la qualité des réponses fournies au questionnaire (réponses déclaratives) utilisation d un modèle statistique, basé sur des paramètres dépendant des réponses fournies au questionnaire, pour estimer les consommations des ménages n ayant pas indiqué leur consommation de bois utilisation de la répartition des consommations par commune sur la base des données de l INSEE car celle calculée à partir des données de l étude n est pas suffisamment pertinente (ex : sur/sous représentation de certaines communes) I.4. Conclusion sur les émissions «Scénario Bois 2009» La CUB a mandaté AIRAQ afin d affiner le calcul des émissions de PM10 et de NOx liées à l utilisation du chauffage au bois. Pour ce faire, elle a confié au bureau d études «Cibles & Stratégies» l organisation d une enquête ménage sur le chauffage au bois. Cette étude avait pour objectif de fournir à AIRAQ des éléments concrets sur le parc d appareil de chauffage au bois sur la CUB, son âge mais aussi une estimation des consommations de bois des ménages. L étude menée par AIRAQ a montré que la proportion de ménages utilisant un appareil de chauffage au bois était largement sous estimée tout comme les consommations de bois associées. Il est également apparu que le parc d appareil est plutôt ancien. Ainsi, 53 % des appareils ont plus de 16 ans. Il est dominé par l utilisation de cheminée à foyer ouvert ou foyer fermé. En effet, 38 % des ménages ont une cheminée à foyer ouvert et 44 % une cheminée à foyer fermé. Partant de ces constatations, AIRAQ a pu estimer les consommations de bois de la CUB passant ainsi de GJ à GJ soit 31 % de plus. Les facteurs d émissions utilisées dans le cadre du PPA ont eux aussi pu être affinés. En effet, les facteurs utilisés à l époque étaient basés sur un parc d appareil moyen national. La connaissance d un parc local a mis en évidence que ces facteurs d émission étaient sous estimés. Ainsi le facteur d émission des PM10 est passé de 332 g/gj à 418 g/gj et celui des NOx n a pas bougé. Il en résulte ainsi que les émissions de polluants liées à l utilisation du bois comme moyen de chauffage ont été revues à la hausse. Les émissions de PM10 sont passées de 153 t à 251 t soit une augmentation de 64,2 %. Celles des NOx sont passées de 27,6 t à 36,3 t soit une augmentation de 31,5 %. Les émissions totales du secteur résidentiel pour les PM10 et les NOx ont respectivement augmenté de 40 % et de 1,3 %. Cela entraine une augmentation de la contribution globale du secteur résidentiel pour les PM10, avec une part de ce secteur qui passe de 16 % à 21 % des émissions. Pour les NOx, aucune évolution significative n est relevée. 17/40

19 I.5. Modélisation de la qualité de l air «Scénario Bois 2009» I.5.1. Méthodologie Dans le cadre du PPA, une modélisation des concentrations en dioxyde d azote et en PM10 a été réalisée pour l année 2009 à l aide du logiciel ADMS Urban (créé par le CERC et distribué par la société NUMTECH). Cette modélisation prend en compte un certain nombre de paramètres, dont : le relief de la zone (source : IGN) les conditions météorologiques (source : Météo France) les émissions en polluants et la pollution importée sur la zone modélisée (source : AIRAQ) Dans le cadre de l étude PPA, l inventaire utilisé est l inventaire AIRAQ PPA Dans le cadre de cette étude, le même inventaire sera utilisé, à la différence du secteur du chauffage au bois, qui sera issu des travaux présentées précédemment. Ainsi, les résultats de cette modélisation seront appelés «Résultats Scénario Bois 2009». La zone d emprise du PPA de Bordeaux concerne 53 communes représentant ainsi habitants selon le recensement 2008 de l INSEE et une superficie de km². Figure 3 : Carte des communes de la zone PPA de Bordeaux Cette zone correspond à l unité urbaine de Bordeaux de 1999, au sens de l INSEE, à laquelle ont été ajoutées les communes d Ambès et de Martignas sur Jalle. Les 27 communes de la Communauté Urbaine de Bordeaux font partie de la zone PPA de Bordeaux. Ces communes représentent 552 km² et habitants, soit : La moitié de la zone PPA en superficie 4 habitants/5 de la zone PPA Les travaux de modélisation sont assez lourds, et nécessitent, pour conserver une précision satisfaisante, d être limités dans l espace. La zone modélisée a donc été restreinte à la zone la plus densément peuplée de la zone PPA intégrant la rocade, et comprend : 8 communes en totalité (Bègles, Carbon Blanc, Cenon, Eysines, Floirac, Le Bouscat, Lormont et Talence) et 23 communes en partie (Ambarès et Lagrave, Artigues près Bordeaux, Bassens, Blanquefort, Bordeaux, Bouliac, Bruges, Canéjan, Carignan de Bordeaux, Cestas, Gradignan, Latresne, 18/40

20 Le Haillan, Le Taillan Médoc, Mérignac, Pessac, Saint Loubès, Saint Louis de Montferrand, Saint Médard en Jalles, Saint Eulalie, Tresses, Villenave d Ornon et Yvrac). Au final, cette zone représente 246 km², et habitants soit : Par rapport à la zone PPA : 24 % de la zone en superficie et 74 % de la population Par rapport à la CUB : 45 % du territoire de la CUB et 92 % de la population Les différentes zones sont présentées schématiquement sur la Figure 4. Figure 4 : Zone retenue pour la modélisation des concentrations en polluants 19/40

21 I.5.2. Résultats en particules en suspension (PM10) Sur l ensemble de la zone modélisée, la concentration moyenne annuelle en PM10 est de 21,1 µg/m 3 alors qu elle est de 20,9 µg/m 3 pour le scénario de Base 2009, ce qui représente une augmentation limitée de 0,2 µg/m 3. Les concentrations en PM10 restent plus fortes principalement le long de la rocade et des autoroutes A10 et A63. Elles sont également importantes le long des axes principaux à l intérieur de la rocade, spécialement au niveau des principaux carrefours. Figure 5 : concentration moyenne en PM10 sur la zone de modélisation Scénario Bois 2009 Malgré une faible augmentation de la concentration moyenne annuelle sur la zone de modélisation, la surface touchée par un dépassement de la valeur limite relative aux PM10 (percentile 90,4 des moyennes journalières inférieur à 50 µg/m 3, équivalent à 35 jours de dépassement de la valeur journalière de 50 µg/m 3 autorisés) passe de 13 km² à 20 km², soit respectivement 5 % et 7,5 % du territoire modélisé. Cette surface intègre les principaux axes routiers avec une étendue plus importante sur la rocade et en centre ville touchant plus fortement les bâtiments. En comparaison avec le scénario de base, cette augmentation de la surface touchée est en accord avec les résultats d émissions indiquant une augmentation de la part des émissions de PM10 dans les émissions globales de 16 à 21 %. Une estimation de la population touchée par un dépassement de la valeur limite relative au PM10 a été effectuée en suivant la même méthodologie que précédemment. D après cette estimation, environ personnes, contre personnes pour le scénario de base, sont recensées comme vivant dans une zone touchée par un dépassement de la valeur limite relative au PM10 dans la zone de modélisation (soit respectivement 7,8 % et 6,5 % de la population habitant la zone modélisée). 20/40

22 IGN PARIS 2011 Reproduction interdite Convention n 0328/GIP ATGeRi Figure 6 : Surface touchée par un dépassement de la valeur limite en PM10 Scénario Bois /40

23 I.5.3. Résultats en dioxyde d azote (NO 2 ) Sur l ensemble de la zone modélisée, la concentration moyenne annuelle en dioxyde d azote est de 18,3 µg/m 3 alors qu elle est de 17,7 µg/m 3 pour le scénario de Base 2009, soit une augmentation générale de 0,6 µg/m 3. De même, les concentrations en NO 2 sont plus importantes le long des axes principaux et secondaires avec des niveaux de fond non négligeables à l intérieur des boulevards. Figure 7 : Concentration moyenne en NO 2 sur la zone de modélisation Scénario Bois 2009 Comme on peut le constater sur la figure ci après, la surface touchée par un dépassement de la valeur limite relative au dioxyde d azote (40 µg/m 3 en moyenne annuelle) est quasi inchangée et reste de l ordre de 7 km². Ces résultats sont en accord avec le fait que les émissions de NO 2 augmentent peu et que le NO 2 est un polluant majoritairement localisé à proximité du trafic automobile. 22/40