La pollution atmosphérique : principales émissions dues aux transports

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1 La pollution atmosphérique : principales émissions dues aux transports Robert Joumard ] Principes d un inventaire ] Caractéristiques d Artemis ] Évolution des émissions en France ] Limites des outils Principales applications des calculs d émissions Prospectives d émissions souvent sur une échelle géographique large, résolutions spatiale et temporelle fines non nécessaires, tendances plus importantes que les niveaux absolus, évolutions du trafic et des facteurs d'émission primordiales. Modèles de qualité de l'air pas de 1 km 2 et 1 heure à l échelle de l agglomération, valeurs absolues d émission nécessaires. à très petite échelle (par ex. pour évaluer une gestion fine du trafic) incertitude élevée car représentativité des données cruciale, comportements de conduite et facteurs d émissions locaux. RJ1-28/2.11.1

2 Schéma d un inventaire d émissions E = e. T et DE = e. DT + T. De émission totale = facteur d émission x quantité de transport émission totale = émission unitaire x kilométrage Émissions unitaires très variables selon les classes de véhicules : considérer la taille, le carburant, la norme d émission -> plusieurs dizaines de classes Émissions à chaud, à froid, et par évaporation, de caractéristiques très différentes Rôle essentiel des conditions d usage des véhicules : vitesse, accélération, température moteur, température ambiante... RJ4-96/ Typologie des modèles actuels d inventaire Routier modèle d émission instantanée pour microinventaire : pour évaluer l influence de petites modifications de comportement de conduite, ou les émissions le long d une rue : facteurs d émission en g/type de veh./s modèle vitesse moyenne pour la plupart des applications locales, regionales ou nationales : facteurs d émission en g/type précis de veh./km, à chaud, à froid, par évaporation, selon la pente et d autres paramètres modèle agrégé pour calculs simplifiés : facteurs d émission en g/type très large de veh./km, tous paramètres inclus, pour un parc et des caractéristiques de trafic donnés Non-routier Modèles assez agrégés, basés sur la consommation d énergie facteurs d émission en g/type de veh./km, selon les phases de conduite RJ4-95/2.11.1

3 Objectifs du projet européen Artemis Facteurs d émissions du trafic routier Standardiser les mesures d émission (différences importantes entre laboratoires, précision des mesures d émission), Inclure les polluants non-réglementés (spéciations des COV, HAP, tailles de particules), les évaporations, l influence des auxiliaires (air cond...), les petits véhicules utilitaires, Améliorer les émissions des poids lourds : moteurs et véhicules, Valider les modèles sous tunnels Unifier les méthodes Copert et germano-suisse Étendre l outils aux modes non-routiers RJ5-83/ Les modèles routiers d Artemis un modèle continu fonction de la vitesse moyenne (~ Copert 3) un modèle discret fonction d'une centaine de situations de trafic (pénétrante à 2 voies avec feux rouges en heure de pointe par exemple), un modèle discret et agrégé : facteur d'émission moyen pour 4 situations : urbaine, routière, autoroutière, et pour l'ensemble de ces situations, éventuellement un modèle continu fonction de plusieurs variables cinématiques vitesse de roulage, accélération moyenne..., très précis mais le plus souvent difficile à appliquer faute de données d'entrée, un modèle instantané à usage de recherche. RJ4-1/2.11.1

4 Format du modèle : émissions des VL à chaud Émission = (FE chaud. (1+ auxiliaires) + FE froid + évaporation). kmage VP : 4 modèles d émission à chaud FE = f(v), ~ Meet or Copert FE = f(situations de trafic) ~ HBEFA Situation de trafic = zone + type de voie + vitesse limite + qualité de service: Rue secondaire urbaine limitée à 5 km/h et heure de pointe 269 situations de trafic en Europe, 1 pour un pays donné En outre 4 situations de trafic macroscopiques : urbain, route, autoroute, global FE = f(6 variables cinématiques explicatives) mais paramètres cinématiques habituellement non disponibles chez l utilisateur modèle continu et instantané pour utilisateurs spécialiste Petits véhicules utilitaires FE = f(vitesse moyenne V, charge) RJ5-84/ Modèles d émission au démarrage (à froid) VP Surémission EE par démarrage (g) (modèle 1) EE = f(temp, vit. moy., distance, durée parking) Surémission d un trafic (g) (modèle 2) E c = f(saison, flux trafic, temp. ambiante, vit. moy., heure) f est une fonction complexe, non un produit de fonctions : Ec(p)= i cm ( s, v ) i 1 ωi(p). ph tfi,h.. ptfi,h h j pi,j.pm, j.ph,n 6 1.d.f( p,vj,t ).h( p,δ).g p,tn m ( ) Surémission unitaire d un trafic (g/km) = tableau (modèle 3) FE = f(saison, temp. ambiante, vit. moy., heure) n m RJ5-85/2.11.1

5 Émissions des auxiliaires des VL Auxiliaires = feux, ventilateur cabine, climatisation, radio, vitres électriques, chauffage sièges FE proportionnel à l émission à chaud et à la puissance des auxiliaires FE (climatisation) = f(temp extérieure, t objectif, heure, ville) Additif des autres émissions RJ5-86/ Modèles Artemis : conclusions Un jeu de 4 modèles d émission à chaud + modèles spécifiques pour le démarrage, les évaporations, l influence des auxiliaires Inclut des facteurs de correction pour la charge, la pente, la température et l humidité ambiantes, le kilométrage Applications : rue -> niveau macroscopique européen Valeurs par défaut et statistiques inclues, mais modifiables Seul paramètre d entrée: flux de trafic + année Précision améliorée / Copert 3 ou HBEFA car synthèse des mesures, connaissances et approches européennes 6 ans de travail, 36 laboratoires Méthodes, rapports, logiciels disponibles fin 25 Prochaine étape? CO2 et GES, dans plusieurs années RJ5-87/2.13.1

6 Application d Artemis à la France Parc de véhicules modélisation précise 25 diponible (Inrets) Adaptation à la structure Artemis à faire Prise en compte de la cinématique f(v) : risque d être marginale dans le logiciel Situations de trafic : 5 situations sur 4 documentées, les autres simples hypothèses Application au cas national français à faire ( ) Validation, retour d expériences nécessaires Mise au point d un modèle agrégé pour la France Extension à des pays proches (Liban, Algérie, Roumanie, PECO)? RJ5-51/ Évolution des émissions routières de la France Modélisation détaillée du parc de véhicules et du trafic par l Inrets (VP, PVU, PL, bus, 2R) de 197 à 225 : disponible auprès de l Ademe Modélisations des émissions à l aide de Copert 3 + simulation de l accord CE-ACEA sur les émissions de CO 2 des VP + simulation de l impact des filtres à particules + simulation de l impact de la climatisation On en déduit des facteurs d émission agrégés par mode et type de voie, et globaux RJ5-88/2.13.1

7 Évolution des émissions des transports routiers en France CO COV NOx PM Fuel traffic CO year RJ5-77/ Évolution des émissions de particules par mode routier 8 6 total without filter total PC without filter Passenger Cars Light Duty vehicles HDV without filter Heavy Duty vehicles year RJ5-78/2.13.3

8 Évolution des émissions de CO 2 par mode routier total VP VP sans ACEA VP sans clim. PL et cars PVU 2 roues 8 6 X Kyoto year RJ5-79/ Évolution des émissions de NOx par type de voie 14 NOx tous modes routiers total urbain route autoroute année RJ5-8/2.13.2

9 Évolution des émissions unitaires agrégées de COV R PL moyenne VP VUL urbain autoroute route année RJ5-81/2.9 Limites des modèles bientôt disponibles Pour la 1 ére fois modèles précis pour toutes les échelles d application, de la rue à l Europe Mais les modèles capables d évaluer l impact de modifications de cinématique (gestion des feux...) exigent des données de comportement des véhicules sophistiquées et lourdes à obtenir ne pas oublier les effets induits sur les flux de trafic ou leur délocalisation Pour profiter de l avancée situations de trafic, nécessité de décrire le trafic en ces termes : à faire Prospective à 2-4 ans : quelles technologies disponibles? quel impact du coût du pétrole sur les ventes et durées de vie des véhicules? quel impact sur les flux des différents modes? Vecteurs, sources d énergie alternatifs : nécessité approche cycle de vie production de l énergie + usage du véhicule, voire production + entretien + destruction des infrastructures et des véhicules RJ5-89/2.13.1