Emissions de GES par le trafic routier

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Abel Dumont
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1 Emissions de GES par le trafic routier Point sur les outils de calculs des émissions Vincent DEMEULES, CETE Normandie-Centre Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire

Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable

2 Les outils de calculs leur fonction: calculer les quantités (grammes, kilos, tonnes ) de polluants émises par le trafic routier sur un réseau donné avec un trafic donné remarque: «émission» diffère de «concentration» qui correspond à la quantité de polluant qu on retrouve dans un m 3 d air (en µg/m3 en général). polluants concernés : - polluants à effet «global» (GES) et polluants locaux (CO, oxydes d azote, composés organiques volatiles, particules ) 2

correspond à la quantité de polluant qu on retrouve dans un m 3 d air (en µg/m3 en général).

Les outils de calculs leur principe: Modèle de calcul Caractéristiques du parc automobile roulant part des km parcourus par type de véhicule en fonction de l année Base de donnée de facteurs d

3 Les outils de calculs leur principe: Modèle de calcul Caractéristiques du parc automobile roulant part des km parcourus par type de véhicule en fonction de l année Base de donnée de facteurs d émission par type de véhicule en fonction des vitesses Conditions de circulation distances parcourues part VL/PL/2 roues/tc vitesses pratiquées pentes, charge PL, départs à froid, évaporations Emissions polluantes dont GES : CO 2 CH 4 N 2 O 3

véhicule en fonction des vitesses Conditions de circulation distances parcourues part VL/PL/2 roues/tc

4 Les différents modèles jusqu en 27 : principalement méthodologie COPERT (computer programme to calculate emissions from road transport) 3 générations du modèle (COPERT 3 de 2 à 27) modèle utilisé par l ADEME pour les logiciels IMPACT et par le RST Air pour l outil COPCETE qui permet de répondre aux besoins particuliers du MEEDAT 4

(COPERT 3 de 2 à 27) modèle utilisé par l ADEME pour les logiciels IMPACT et par

5 Les différents modèles depuis 27 : Modèle COPERT 4 : même principe que les versions précédentes (vitesse moyenne) avec mise à jour des facteurs d émissions et nouvelles fonctionnalités Modèle Artemis : nouvelle approche par «situations de trafic» en plus de l approche vitesse moyenne + autres modes que routier Cas de la méthodologie Bilan Carbone : facteurs d émissions agrégés (données liées au véhicules, à des données statistiques sur leur utilisation, plusieurs polluants, intégration de la fabrication et de la destruction du véhicule) 5

vitesse moyenne + autres modes que routier Cas de la méthodologie Bilan Carbone : facteurs d émissions agrégés (données liées au

6 Calcul des émissions GES Principaux GES émis par le transport routier : - CO 2 - CH 4 (PRG 25xCO 2 ) - N 2 O (298xCO 2 ) (- SF6) Emissions de CO 2 : Elles sont principalement liées à la consommation de carburant suivant la formule Les émissions de CO 2 dépendent directement de : - type de véhicule (VP / VUL / PL, essence/diesel, cylindrée) - Technologie du véhicule (conventionnel, euro 1 à 6) - paramètres liés à la circulation : vitesse, pente, moteur froid etc 6

Les émissions de CO 2 dépendent directement de : - type de véhicule (VP / VUL / PL, essence/diesel, cylindrée) -

7 Calcul des émissions GES Emissions de CH4 : Le facteur d émission est fonction du type de véhicule et de condition de circulation Méthodologie simplifiée par rapport à CO 2 (nombre de variables d entrée limitées) Emissions de N 2 O : Même principe de calcul que CH 4 (méthodo simple) avec en + prise en compte du vieillissement des catalyseurs pour véhicules essence 7

de variables d entrée limitées) Emissions de N 2 O : Même principe de calcul que CH 4

8 L évolution des modèles Evolution du modèle COPERT : COP3 vs COP4 - actualisation des facteurs d émission VL (essence > euro1) - modification complète du calcul des émissions PL - méthode de calcul des évaporations (COV) modifiée - nouvelles fonctionnalités (hors échappement, NO 2 /NOx) à «parc constant», l écart entre COPERT 3 et COPERT 4 est plus ou moins significatif selon les polluants 8

calcul des évaporations (COV) modifiée - nouvelles fonctionnalités (hors échappement, NO 2 /NOx) à

9 L évolution des modèles Evolution du modèle COPERT : COP3 vs COP4 27 / VP / CO2 CO 2 VP COP3 COP Ecart limité pour le CO2 et la consommation de carburant Copert 4 > Copert 3 9

COP3 COP4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 Ecart limité

10 L évolution des modèles Evolution du modèle COPERT : COP3 vs COP4 215 / VP / CO2 CO 2 VP COP3 COP écart 215 idem 27 Copert 4 > Copert 3 1

215 4 35 3 25 2 15 1 COP3 COP4 5 1 2 3 4 5 6 7

11 L évolution des modèles Evolution du modèle COPERT : COP3 vs COP4 27 / VP / NOx NO X VP 27 1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 COP3 COP Ecart lié à la modification des facteurs d émission pour les VP essence à partir de Euro 1 Copert 4 > Copert 3 11

6 7 8 9 1 11 12 13 Ecart lié à la modification des facteurs d

12 L évolution des modèles Evolution du modèle COPERT : COP3 vs COP4 215 / VP / NOx NO X VP 215 1,9,8,7,6,5,4,3 COP3 COP4,2, Ecart accentué en 215 Copert 4 > Copert 3 12

1,9,8,7,6,5,4,3 COP3 COP4,2,1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

13 Illustration: cas de COPERT4 Quelques courbes et résultats permettant de mettre en évidence l impact des différents paramètres d entrée du modèle COPERT 4 sur les émissions de GES (principalement CO2). Les paramètres d entrée : Quelques courbes et résultats permettant de mettre en évidence l impact des différents paramètres d entrée du modèle COPERT 4 sur les émissions de GES (principalement CO2) 13

Les paramètres d entrée : Quelques courbes et résultats permettant de mettre en évidence l impact

14 Illustration: cas de COPERT4 Influence de la catégorie de véhicule : Véhicule Personnel, Véhicule utilitaire léger, Poids lourds 27 / CO2 CO 2 Tous véh* VP VUL PL Emission PL > Emission VL (importance de la connaissance du % PL) influence importante de la vitesse de circulation * VP VUL PL moyen (puissance, technologie, âge) pour la France (Inrets) 14

7 8 9 1 11 12 13 Emission PL > Emission VL (importance de la connaissance du % PL) influence

15 Illustration: cas de COPERT4 Influence de la catégorie de véhicule : Véhicule Personnel, Véhicule utilitaire léger, Poids lourds 27 / CH4 CH 4 Tous véh 27,1,9,8,7,6,5,4 VP VUL PL,3,2, Emission CH4 << à émission CO2 aspect lié au modèle : émission par gammes de vitesses 15

Tous véh 27,1,9,8,7,6,5,4 VP VUL PL,3,2,1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13

16 Illustration: cas de COPERT4 Influence de la motorisation : Essence ou diesel 27 / VP / CO2 35 diesel CO 2 VP ess/dies essenc e CO2 diesel < CO2 essence pour les basses vitesses (urbain) équivalent sinon 16

3 25 2 15 1 essenc e 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 CO2 diesel

17 Illustration: cas de COPERT4 Influence de la cylindrée : VP essence cat Euro 4 / CO2 CO 2 VP ess Norme Euro inf à 1,4 L 1,4 L < < 2 L sup à 2 L influence importante de la cylindrée du véhicule 3 classes pour VP essence dans COPERT / 2 classes pour les VP diesel ( < ou > 2 L) 17

2 15 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 influence importante de la cylindrée du

18 Illustration: cas de COPERT4 Influence de la cylindrée : VP essence cat Euro 4 / NOx NO X VP ess Norme Euro4,1,9,8,7,6,5,4 inf à 1,4 L 1,4 L < < 2 L sup à 2 L,3,2, influence de la cylindrée dépend du polluant considéré 18

inf à 1,4 L 1,4 L < < 2 L sup à 2 L,3,2,1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

19 Illustration: cas de COPERT4 Influence des améliorations technologiques : via les normes Euro de Euro 1 (1992) à Euro 5 (21) VP essence cat 1,4l< <2,l / CO2 CO 2 VP ess 1.4 l< <2 l Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro peu d influence sur les émissions de CO peu d influence sur les émissions de CO 2 19

1.4 l< <2 l 45 4 35 3 25 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 2 15 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1

20 Illustration: cas de COPERT4 Influence des améliorations technologiques : via les normes Euro de Euro 1 (1992) à Euro 5 (21) VP essence cat 1,4l< <2,l / NOx NO X VP ess 1.4 l< <2 l,5,45,4,35,3,25,2,15,1,5 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro influence importante des normes Euro sur les émissions de NOx (idem pour CH 4, CO, COV, particules) 2

4 l< <2 l,5,45,4,35,3,25,2,15,1,5 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11

21 Illustration: cas de COPERT4 Poids Lourds, Effet de la charge : COPERT 4 fournit des facteurs d émission pour trois taux de charge (% 5% 1%) 27 / CO2 2 à vide CO 2 PL % ple ine charge influence importante mais difficulté à déterminer localement cette donnée. 21

22 COPERT 4 / ARTEMIS modèles de même génération (27) construits à partir des même données source (mesures, programmes de recherche) les données de circulation ne sont pas prises en compte de la même manière Modèle COPERT 4 : vitesse moyenne Modèle Artemis : nouvelle approche par «situations de trafic» : type de voie / vitesse max autorisée / taux de saturation du trafic 22

23 COPERT 4 / ARTEMIS Exemple d une voie rapide urbaine limitée à 9 km/h CAS des VP / VP / CO Stop&Go Saturé Chargé Fluide niveau de saturation Artemis Approche par les situation de trafic et le niveau de saturation COPCETE (Copert 4) Approche par la vitesse moyenne de circulation. => Avec une vitesse de saturation proche de 2 km/h on retrouve un profil de variation des émissions très proche 23

24 COPERT 4 / ARTEMIS Exemple d une voie urbaine (rue) limitée à 3 km/h CAS des VL 27 / VP / CO Stop&Go Saturé Chargé Fluide niveau de saturation Artemis Approche par les situation de trafic et le niveau de saturation COPCETE (Copert 4) Approche par la vitesse moyenne de circulation. => Valeurs comparables mais 24

25 Conclusion les outils disponibles (COPERT 4, ARTEMIS) couplés aux outils de modélisation du trafic donnent une bonne estimation des émissions de GES dûs au trafic routier importance des données d entrée du modèle : vitesse de circulation, pourcentage PL, trajets à froid, pente de la voie, taux de charge des PL la connaissance de la structure du parc roulant est déterminante (Inrets, Citepa) limite des modèles : description de situations fines (impact du changement de priorité pour un carrefour, mise en place re système de régulation de vitesse, écoconduite) 25

26 Le CETE Normandie Centre appartient au Réseau Scientifique Et Technique du MEEDDAT Ministère de l'écologie, de l'énergie, du Développement durable et de l'aménagement du territoire

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