ARTEMIS: nouveaux outils de calcul des émissions de polluants des transports

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1 «Évaluation environnementale pour les transports: concepts, outils, méthos» Colloque International - Genève, juin 2007 ARTEMIS: nouveaux outils calcul s émissions polluants s transports ARTEMIS COST346 Transport Emission Mols and Inventory Systems Heavy duty emissions and consumption support la Commission Européenne - DG TREN et s autorités COST Michel André INRETS, Lab. Transports et Environnement France Mario Keller INFRAS Suisse Håkan Johansson Swedish Nat. Road Administration Suè Menouer Boughedaoui Université Blida, Dépt. Chimie industrielle Algérie 1 03/12/2007

2 Sommaire 1. Le projet Artemis 2. Principes calcul s émissions 3. L outil ARTEMIS 4. Applications en Suè et en Algérie 2 03/12/2007

3 Le projet recherche Artemis tenaires, pays pays 5 années, 8,8 8,8 M M Lien avec avec COST346 (émissions s s camions) et et projets nationaux (F-Ame, A, A, UK, UK, S, S, CH) CH) Cycles conduite représentatifs la la conduite automobile Incertitus mesures et et Round Round Robin Robin Test Test Sensibilité Recommandations méthos mesure 3 03/12/2007 Outils et rapports disponibles Mesure et et modélisation s s émissions :: Voitures (130 (130 véh. véh. récents, récents, Base Base véh.) véh.) Camions, bus bus (120 (120 cartographies moteur moteur + transitoires) et et véhicules véhicules utilitaires utilitaires légers légers 2-roues motorisés motorisés (115 (1152-roues testés) testés) Démarrage à froid, froid, climatisation, évaporation carburant Véhicules récents (EURO2 (EURO2 àà EURO4) EURO4) Polluants non non réglementés, ticules Caractéristiques nationales du du trafic trafic routier Emissions du du transport Rail, Rail, Air, Air, Maritime Validation expérimentation sous sous tunnels Outils européens harmonisés Estimations nationales s s émissions Développement d'une d'une approche locale locale type type voie voie et et conditions conditions trafic trafic

4 Principes modélisation s émissions Camions / bus / autocars Cartographie s émissions (102 moteurs, Euro 0 à 3) Tests en transitoires (27 moteurs) Calcul d émission simulation du fonctionnement (y compris gradient la route et chargement du véhicule) Corrections transitoires / carburant / démarrage froid Voitures ticulières Cycles d essai représentatifs (2800 véh., tests) Cartographie selon 15 conditions-type (en vitesse et accélération) Interpolation / combinaison s 15 conditions-types + démarrage à froid, climatisation et évaporation carburant Emission Map NOx[(g/h)/kW_ratedpower] P e /P _ ra te d Power Average acceleration (m/s2) Urban, Congested low speeds Urban, Congested stops Urban, Stop&go Rural Low 0. 2 Urban, Freeflow, unsteady Urban, Dense Urban, Free-flowin Rural, Unsteady Rural, Main roads, unsteady 0.4 Rural, Steady Rural, Main roads 2-roues (2R) et petits véhicules utilitaires (PVU) Mesure sur cycles représentatifs Construction courbes d émission selon la vitesse, et la charge (PVU) Calcul d émission selon la vitesse moyenne, et la charge (PVU) + démarrage à froid et évaporation carburant (2R) Non routiers: émissions selon s mos (trains: vitesse, accélération 4 - bateaux: 03/12/2007 vitesse - avions: décollage, croisière, atterrissage) 0,8 0,5 0, n _ n o r m Engine speed 1.0 Reference Test Cycles Motorway, Unsteady Motorway, Stable Motorway Motorway, High speed Running speed (km/h

5 Principes calcul d émission locale (transports routiers) Urbain Réseau principal (autoroutes, nationales) Rural Voies locales Vitesse Flui Proche saturation Congestion Chargé Autoroutes artères urbaines Trafic (veh /h) Speed Courbe-type 60 vitesse Voies interquartiers 30 0 Desserte temps time + gradient, sinuosité 5 03/12/2007 Modèle d émission (selon catégorie véhicule) Emission

6 Émissions et situations trafic (voitures) Émission NOx (g/km) 1,5 Trafic flui Trafic chargé Proche saturation Congestion 1,0 0,5 0,0 6 03/12/2007 Diesel-Euro3 Petrol-Euro3 Diesel-Euro3 Petrol-Euro3 Voie principale urbaine, vitesse limite: 50 km/h Autoroute urbaine, vitesse limite: 110 km/h

7 Calcul d émission à différentes échelles (transport routier) Situations détaillées trafic L émission tient compte la nature dynamique s conditions circulation Complexité à transcrire un cas: Intification s situations trafic Distribution du kilométrage Situations macroscopiques (urbain, rural, autoroute) et composites ( agrégation situations détaillées) Approche vitesse moyenne 7 03/12/2007 g/km 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Émission NOx (g/km) 1,5 1,0 0,5 0,0 Diesel-Euro3 Petrol-Euro3 Voie principale urbaine, vitesse limite: 50 km/h Passenger cars - Emission Functio Diesel, Euro 1 Diesel, Euro 2 Diesel, Euro 3 Diesel, Euro 4 NOx km/h

8 Modèle calcul s émissions (routier) Modèle c c automobile Année Année Y i i Composition Composition du du c c Nombre Nombre véhicules véhicules catégories catégories détaillées détaillées Activité Activité / trafic trafic ( ( catégories) catégories) Véhicule Véhicule x x Km, Km, segment segment et et type type circulation circulation (urbain, (urbain, rural, rural, autoroutier) autoroutier) Fonctions d émission Émissions Émissions base base Àchaud Àchaud Démarrage Démarrage à à froid, froid, climatisation climatisation Évaporation Évaporation carburant carburant Polluants Polluants non non réglementés réglementés Spécificités Spécificités Caractéristiques Caractéristiques carburant carburant Concepts Concepts d émission d émission Facteurs Facteurs réduction réduction d émission d émission Situations Situations & conditions trafic trafic Intification Intification s s situations situations Distribution Distribution du du Km Km sit. sit. Nombre Nombre démarrages, démarrages, trajets, trajets, conditions conditions king king Conditions Conditions climatiques climatiques 8 03/12/2007 Quantités Quantités d émission d émission Par Par catégorie catégorie véhicule véhicule Par Par situation situation trafic trafic Émissions Émissions à àchaud, chaud, à àfroid, froid, évaporation évaporation Approche Approche macroscopique macroscopique ou ou réseau réseau routier routier (liens) (liens)

9 Application au cas la Suè - données trafic Information Entrées / sorties annuelles véhicules catégories détaillées et Distribution selon l âge Distinction autobus / autocar Cylindrée f(année, poids, puissance, carburant) Concept moteur (pré-euro à EURO4) Configuration camion / camion + remorque Moteur 2 ou 4 temps (2-roues) Sources Fichier national s immatriculations selon nbre passagers / poids véh. Stat. Agence consommation Suè Hypothèses d introduction concepts Hypothèse rétition du km Hypothèse f(année, moteur, marque) Kilométrage annuel (selon catég. détaillées et âge) Caractéristiques en charge (poids lourds) Longueur trajets, durée king, variations saisonnières température Caractéristiques carburant Modèle f(mesures trafic, km à l inspection (Stat. Swen) Enquête Nat. Transport Marchandises Véhicules instrumentés, météo Sw. EPA, Sw. Petroleum Institute 9 03/12/2007

10 Application au cas la Suè - données trafic Information Kilométrage national annuel total Par section route: définition, vitesse limite, Trafic et % VP/PL (réseau nat. seulement) Rétition du trafic en Urbain / Rural Trafic sur autres réseaux (4 régions types représentatives) Distribution kilométrage selon les villes Sources modèle VM (SIKA, VTI) Base SIG VDB (réseau national) et NVDB (routes municipales et privées) Modèles SAMPERS (man) et EMME/2 (trafic) Km 3976 x Population Trafic total > Réseaux > Urbain (3 classes selon pop.) / Rural > déclinaison routes selon (Hiérarchie réseau, Fonction, Vitesse limite) 33 configurations principales voiries intifiées Distribution selon 4 conditions trafic F(trafic, courbes Vitesse - débit) Hypothèse pour congestion 85 situations trafic (45 rurales, 40 urbaines) 10 situations principales fluis représentent 80 % du kilométrage Trafic flui (94% du km), chargé (3%) - saturation: 2%, congestion 0,05% 10 03/12/2007

11 Transports algériens : un contexte en forte évolution Des «chantiers ouverts», s questions stratégiques PDU d Alger Autoroute Est-Ouest, roca d Alger, projets Tram et télécabine Forte croissance s infrastructures et impact sur la mobilité Promotion s carburants alternatifs (GPL, GNC) et déséquilibre fort prévisible en faveur du Diesel Etat s lieux, développement et simulation scénarios: pour intifier rapiment s enjeux, s points noirs pour envisager s solutions Stratégie en terme choix mos : Routier, rail, aérien, maritime Réglementation Eclairer le Législateur sur s options envisageables: Normes sur les véhicules à l importation Contrôle Technique et Maintenance s véhicules Outils ARTEMIS: un outil d ai à la décision 11 03/12/2007

12 Applicabilité au cas s transports routiers algériens Parc automobile Un modèle c algérien déjà opérationnel - s adaptations (catégories Poids lourds, 2-Roues) Facteurs d émissions peu adaptés Technologies non équivalentes (catalyseurs, etc.), pas normes d émission Conditions d usage, entretien, etc. différentes Développement Facteurs d émissions spécifiques (travaux en cours ENP Alger / Université Blida: VP, VUL) Approche situations trafic sur Alger Situations spécifiques non prévues ARTEMIS Comportements et vitesses limites? Décliner les situations trafic / distribution du trafic Recueil données vitesse sur les situations spécifiques 12 03/12/2007

13 Outils ARTEMIS - Conclusions De nouveaux outils Européens calcul s émissions s transports Un élargissement considérable en terme données d émissions véhicules récents, PL, 2-roues, polluants non réglementés Mos routiers et non routiers Nouvelles approches et calcul à différentes échelles De la rue au macroscopique Une plate-forme simulation s émissions du trafic Application en Suè : échelles nationale et locale (Stockholm) Application au cas s transports en Algérie: Nécessité d adaptations, d extensions et travaux complémentaires Enrichissement l outil, élargissement son champ géographique d application (valorisation à une échelle hors Europe) Outils, rapports, données/fonctions disponibles via michel.andre@inrets.fr 13 03/12/2007