Auteur moral

Centre d'études sur les réseaux, les transports, l'urbanisme et les constructions publiques (France) ;Centre d'études techniques de l'équipement de Lyon

Auteur secondaire

Résumé

L'objectif de cette note est de rappeler les principes du calcul des émissions de CO2, de préciser les éléments fondamentaux permettant cette évaluation et d'en présenter des ordres de grandeurs de gains d'émissions.

Editeur

CERTU

Descripteur Urbamet

émission atmosphérique ;tramway

Descripteur écoplanete

CO2

Thème

Transports ;Environnement - Paysage

Texte intégral

Certu PCI Transports du quotidien CETE Calcul des émissions de CO2 des systèmes de BHNS et des tramways Enseignements des appels à projets TCSP et préconisations Editions du Certu CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 2 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP Calcul des émissions de CO2 des systèmes de BHNS et des tramways : enseignements des appels à projets TCSP et préconisations Les évaluations des projets de Bus à Haut niveau de service (BHNS) et de tramways comportent, dans leur volet environnemental et notamment au sein des études d'impact, une estimation des réductions des émissions de CO2 induits par la mise en place du nouveau système. Cette évaluation est d'autant plus importante que, récemment, certaines agglomérations ont vu fortement remis en cause les dossiers d'étude d'impact dans les aspects relatifs aux effets du projet sur la pollution atmosphérique (Toulouse et Nîmes notamment). L'Observatoire Énergie Environnement des Transports (OEET) recommande dans ce contexte une méthodologie simplifiée qui repose sur l'évolution des déplacements à la fois en transports collectifs et en véhicules particuliers1. Dans le cadre de l'appel à projets TCSP lancé par le Ministère du Développement Durable, une note a été publiée en 2008 pour présenter les éléments nécessaires et le mode de calcul des gains en CO 2 (voir encadré 1). Simple à mettre en oeuvre, cette méthode nécessite cependant une évaluation aussi précise et argumentée que possible des hypothèses de trafic sur les deux modes, collectif et individuel. Sur cette base, des différences notoires apparaissent entre les différents bilans, pour les projets de BHNS et de tramway : elles sont dues à la fois aux capacités et motorisations des systèmes et aux objectifs de report modal induit par les projets. L'objectif de cette note est de rappeler les principes de ce calcul d'émissions de CO2, de préciser les éléments fondamentaux permettant cette évaluation et d'en présenter des ordres de grandeurs de gains d'émissions. 1. Principes du calcul simplifié des gains de CO2 L'estimation des gains d'émissions de CO 2 générés par la mise en service d'un projet de TCSP est réalisée à partir : · de l'évolution des émissions de CO2 du réseau de TC après la mise en service du TCSP (réorganisation globale du réseau de TC et changements de modes de traction) ; · des émissions de CO2 évitées par le report modal de la voiture particulière (VP) vers le TCSP ; · d'hypothèses fortes sur la situation qui prévaudrait en absence de TCSP (reconstitution d'une situation dite « fil de l'eau »). En première approche, l'impact de la construction du site propre en matière d'émissions de CO 2 est négligé devant celui de la période d'exploitation, compte tenu de la durée de vie d'un projet de TCSP (30 ans). 1 La Commission Technique Voyageurs de l'OEET, sous le pilotage de l'ADEME, a publié une note présentant une méthode simplifiée pour l'estimation des gains d'émissions de CO 2 générés par la mise en service d'un projet de TCSP. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 3 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP Encadré 1 : synthèse des recommandations de l'OEET L'OEET propose le mode de calcul suivant pour estimer les gains de CO 2 générés par la mise en service d'un projet de TCSP : Le calcul nécessite de connaître, pour chaque énergie de traction et chaque mode de déplacements, les facteurs d'émissions de CO2 (production de l'énergie et utilisation du mode de déplacement). Il existe des valeurs moyennes de référence, données à titre indicatif2, : Ratios recommandés par l'ADEME pour les émissions globales de CO2 générées par un déplacement (production de l'énergie et utilisation du mode de déplacement) En fonction de l'énergie de traction Facteurs d'émissions moyens de référence pour les émissions de CO2 - gazole : 3,064 kg/L - essence : 2,620 kg/L - gaz naturel : 2 814,89 kg/tep - électricité : 84 g/kWh - VP (zone urbaine) : 206 g/voy.km - VP (zone périurbaine) : 162 g/voy.km - BHNS : 84 g/voy.km - tramway : 3 g/voy.km - métro : 3-4 g/voy.km (selon l'âge du matériel roulant) - bus : 130 g/voy.km En fonction du mode de déplacement hypothèses : - taux d'occupation VP : 1,2 - taux d'occupation TC : les valeurs indiquées sont des moyennes prenant en compte la variabilité des rtaux d'occupation. Tableau 1 : Facteurs d'émissions de CO2 pour les TC (source : ADEME, CITEPA) 2 Ces valeurs sont extraites du rapport Efficacités énergétique et environnementale des modes de transport ­ Synthèse publique. ADEME/Deloitte, janvier 2008, 27 p. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 4 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP 2. ORDRES DE GRANDEUR ET PARAMETRES INFLUANT LES GAINS DE CO 2 2.1 Des gains d'émissions de CO2 très variables selon les projets de TCSP Le calcul des gains d'émissions de CO2 se base sur plusieurs paramètres dimensionnant : · le nombre de voyageurs quotidiens reportés de la VP ; · la longueur des déplacements évités pour ces anciens usagers de la VP ; · l'évolution de la politique pour le reste du réseau de bus (restructuration de l'offre et changement éventuel de motorisation) ; · le taux de remplissage des VP. Des fourchettes de gains d'émissions de CO 2 ont été obtenues en faisant varier ces différents paramètres dans des intervalles de valeurs réalistes pour un projet de BHNS ou de tramway (voir ci-dessous). Ces gains d'émissions de CO2 sont compris : · · entre 0 et 3 500 t eqCO2 /an pour un BHNS ; entre 0 et 7 200 t eqCO2 /an pour un tramway. 2.2 Le report modal, « paramètre directeur de l'impact CO2 » Le report modal constitue le « paramètre directeur de l'impact CO2 », reflétant la capacité du projet de BHNS ou de tramway à transférer un nombre d'usagers significatifs de la VP vers les TC, modes moins émetteurs de CO2. Le potentiel de report étant différent pour les projets de BHNS et de tramway, des segmentations différentes ont été proposées pour les deux types de matériel. Elles sont dans les deux cas constituées de trois classes de report modal : · une classe pour les "faibles" reports modaux (inférieurs à 1 500 voy./j pour le BHNS et à 2 500 voy./j pour le tramway) ; · une classe pour les reports modaux "intermédiaires" (compris entre 1 500 et 3 000 voy./j pour le BHNS et entre 2 500 et 8 000 voy./j pour le tramway) ; · une classe pour les "forts" reports modaux (supérieurs à 3 000 voy./j pour le BHNS et à 8 000 voy./j pour le tramway). Pour cette dernière classe, des plafonds de report ont été définis à partir des capacités maximales indiquées pour les différents types de matériel3 (35 000 voy./j pour le BHNS et 100 000 voy./j pour le tramway). Des ordres de grandeur pouvant être attendus en termes de gains d'émissions de CO2 sont donnés ci-dessous, en fonction du report modal en provenance de la VP et de la longueur des déplacements évités (voir ci-dessous). 3 Bus à haut niveau de service ­ Concepts et recommandations. CERTU, 2005, 111 p. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 5 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP Le schéma suivant (voir figure 1) présente des ordres de grandeur pouvant être attendus en termes de gains d'émissions de CO2 pour les BHNS : Figure 1 : Gains annuels attendus en termes d'émissions de CO2 pour un projet de BHNS (en t eqCO2) Le schéma suivant (voir figure 2) présente des ordres de grandeur pouvant être attendus en termes de gains d'émissions de CO2 pour les tramways : Figure 2 : Gains annuels attendus en termes d'émissions de CO 2 pour un projet de tramway (en t eqCO2) Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 6 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP 2.3 Influence de la longueur des déplacements en VP évités Outre le report modal, le calcul des gains d'émissions de CO2 est également sensible à la longueur moyenne des déplacements évités pour ces anciens usagers de la VP (voir encadré 2). Encadré 2 : Effet de la longueur des déplacements en VP évités sur les gains de CO2. Exemple des projets d'extension de tramway de Strasbourg (ligne A) et de Lyon (T4) Les projets d'extension de ligne de tramway des agglomérations strabourgeoise et lyonnaise présentent de nombreuses similitudes (voir tableau 2), en particulier pour les estimations de report modal en provenance de la voiture particulière. Projets de tramway Extension de la ligne A Extension de la ligne T4 (Strasbourg) (Lyon) Longueur du projet Fréquence en heure de pointe Report modal Longueur moyenne des déplacements en VP évités Evolution de la politique de l'AOT pour les bus Evolution de la politique de l'AOT pour les bus Consommation du tramway Report modal 1,9 km 8 min 2 500 voyages quotidiens 3,8 km 2,1 km 5 min 2 570 voyages quotidiens 7,4 km Remplacement de motorisation diesel par du GNV (2) Pas d'évolution de la politique Augmentation de l'offre de bus (3) (+ 5 500 km par an). - 98 t eqCO2 (2) - 74 t eqCO2 639 t eqCO2 0 t eqCO2 0 t eqCO2 (1) 1 111 t eqCO2 Gains de CO2 467 t eqCO2 1 111 t eqCO2 Tableau 2 : Caractéristiques des projets d'extension de tramway de Strasbourg et de Lyon et estimations des gains de CO2 (source : dossiers de candidature remis lors de l'appel à projets TCSP 2010) Les gains de CO2 affichés par l'agglomération lyonnaise (1 111 t eqCO 2) sont environ deux fois plus élevés que ceux de l'agglomération strabourgeoise (467 t eqCO 2). Ces gains sont principalement dus au report modal en provenance de la VP. L'effet de ce dernier est deux fois plus élevé à Lyon qu'à Strasbourg, principalement du fait de la différence entre les longueurs moyennes des déplacements en VP évités affichées par les deux agglomérations : 7,4 km à Lyon contre 3,8 km à Strasbourg. (1) La méthode de calcul retenue par l'agglomération lyonnaise néglige les émissions de CO2 dues à la consommation électrique du tramway. En retenant une consommation de 6 kWh/km (équivalent à la consommation retenue par l'agglomération strasbougeoise) et un facteur d'émission de 84 g eq CO2 /kWh, ces émissions s'élèvent à 141 t eqCO2, ce qui représenterait en valeur absolue 11 % du gain total de CO2 (somme des valeurs absolues). (2) Les bus diesel émettent, dans la situation "fil de l'eau", 516,7 t eq CO2 par an. Les bus au GNV rejettent eux annuellement 614,5 t eqCO2 dans le cadre du projet (augmentation de l'offre kilométrique). L'augmentation de l'offre kilométrique annuelle a donc un impact CO2 supérieur à celui du changement de motorisation. L'effet de l'évolution de la politique bus à Strasbourg reste toutefois limité par rapport à celui du report modal. (3) la démarche ATOUBUS de restructuration du réseau de bus est indépendant du projet de tramway. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 7 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP A noter que la longueur moyenne d'un déplacement en voiture particulière évolue avec le niveau d'urbanisation. Le tableau suivant (voir tableau 3) précise ces longueurs pour les types d'espaces urbains intéressés par des projets de BHNS ou de tramway4: Type d'espace urbain Centre de pôle urbain d'une agglomération urbaine de 100 000 habitants ou plus Banlieue de pôle urbain d'une agglomération urbaine de 100 000 habitants ou plus Longueur moyenne (en km) 5,0 7,3 Centre de pôle urbain d'une agglomération urbaine de moins de 100 7,3 000 habitants Tableau 3 : Longueur moyenne des déplacements en VP en fonction de la localisation résidentielle (source : Enquête Nationale Transports et Déplacements 2008) Deux classes de déplacements en VP évités ont été définis : · · les déplacements « courts », dont la longueur est comprise entre 4 et 7 km ; les déplacements « longs », dont la longueur est comprise entre 7 et 10 km. Les projets pour lesquels la longueur des déplacements en VP évités est supérieure à 10 km ne sont pas pris en compte dans les ordres de grandeur présentés ici. Il s'agit principalement de cars à haut niveau de service, ciblant une clientèle résidant en couronne périurbaine. 2.4 Autres paramètres influant sur l'impact CO2 Le report modal (nombre de voyageurs et longueur des déplacements en VP évités) constitue donc le paramètre dimensionnant de l'évaluation des gains de CO2. Les ordres de grandeur indiqués précédemment pour les BHNS et les tramway montrent toutefois que les gains de CO2 peuvent varier d'un projet à l'autre, pour des hypothèses de report modal similaires. Ces variations s'expliquent par l'effet de paramètres secondaires qui influent, dans des proportions moindres, sur le calcul des gains de CO2. L'ampleur de la restructuration du réseau de bus classique suite à la mise en service du BHNS ou du tramway (longueur des parcours de bus remplacés ou supprimés) peut constituer une source de gains de CO2 non négligeable (voir encadré 3). 4 Selon la terminologie de l'INSEE, il s'agit des centres et des banlieues de pôles urbains (PU) d'une aire urbaine (AU) de 100 000 habitants ou plus et des centres de pôles urbains d'une aire urbaine de moins de 100 000 habitants. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 8 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP Encadré 3 : Effets de la restructuration du réseau de bus classique. Exemple des projets de tramway d'Angers, d'Aubagne et de Lyon. Les projets de tramway d'Angers et d'Aubagne s'accompagnent d'une importante restructuration des réseaux de bus (1 060 000 km commerciaux de lignes supprimés à Angers et 702 300 km à Aubagne). Ces restructurations permettent d'importants gains en termes d'émissions de CO 2 (voir tableau 4). Inversement, le projet d'extension de la ligne T4 à Lyon (voir encadré 2) n'entraîne aucune suppression de lignes de bus et donc des gains en CO2 moindres. Projets de tramway Angers Aubagne Lyon Consommation du tramway Restructuration du réseau de bus Report modal Gains de CO2 (1) Voir encadré 2. 2010) - 678 t eqCO2 1 075 t eqCO2 1 719 t eqCO2 2 116 t eqCO2 - 210 t eqCO2 713 t eqCO2 654 t eqCO2 1 157 t eqCO2 - 141 t eqCO2 (1) 0 t eqCO2 1 111 t eqCO2 970 t eqCO2 Tableau 4 : Estimations des gains de CO2 (source : dossiers de candidature de l'appel à projets TCSP Les suppressions de lignes augmentent significativement les gains de CO2 liés au report modal et à la traction des tramway5 (somme des valeurs absolues) : · le gain total de CO2 est accru de 45 % pour le projet de tramway d'Angers par la restructuration du réseau de bus ; · l'augmentation du gain total de CO2 due à cette restructuration atteint 83 % pour le projet de tramway d'Aubagne. Cette analyse détaillée des gains par poste montre que la restructuration du réseau de bus tient une place non négligeable dans la réduction des émissions de CO 2 pour les projets de tramway d'Angers et d'Aubagne. L'importance de ce paramètre varie toutefois en fonction des projets. A titre d'exemple, le projet d'extension de la ligne T4 à Lyon prévoit un report de trafic (en véh.km) en provenance de la VP environ 50 % plus élevé que celui estimé à Aubagne ; cet écart est lié aux longueurs différentes pour les déplacements évités en VP. Le gain total de CO 2 est pourtant équivalent pour les deux projets : la restructuration du réseau de bus à Aubagne compense un report de trafic en provenance de la VP plus faible qu'à Lyon (voir tableau 4). Il ne faut cependant pas en conclure que toute restructuration du réseau de bus est favorable : certaines réorganisations des dessertes aprés mise en service d'un TCSP ont pu aboutir à un report de la clientèle des transports collectifs vers les véhicules particuliers. C'est notamment le cas si, pour des trajets longs, le nombre de correspondances augmentent par le fait de piolitique de rabattement systématique des bus sur l'axe de TCSP. Ainsi à Nantes, sur la deux premières lignes de tramway, 20 % des utilisateurs des parcs relais faisaient auparavant le trajet intégralement en bus. 5 L'effet de la restructuration du réseau de bus est analysée ici toutes choses étant égales par ailleurs. Il faut noter que cette restructuration peut toutefois avoir un effet sur la fréquence de passage des tramway ou le report modal. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 9 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP D'autres paramètres ont également une incidence, plus limitée, sur les facteurs d'émissions de CO2 (voir encadré 4). Parmi ces paramètres, il faut citer : · la densité du milieu traversé (urbaine ou périurbaine), qui a une influence sur les facteurs d'émission des VP ; · le taux de remplissage moyen, qui permet de déterminer des facteurs d'émission par voy.km ; · la motorisation des bus circulant sur le réseau de TC, avec des facteurs d'émission différents pour le diesel, le gaz ou l'électricité. Encadré 4 : Effets du taux de remplissage des VP. Exemple du projet de BHNS de Lorient Le projet de BHNS de Lorient consiste à mettre en site propre des lignes de bus existantes, sans modification de l'offre proposée actuellement. Les gains de CO 2 affichés par l'agglomération (599 t eqCO2) sont donc exclusivement dus au report modal en provenance de la VP. Le report modal est estimé à 2 070 voyages quotidiens, d'une longueur moyenne de 6 km en VP. Le projet permet ainsi d'économiser chaque année 3 345 594 voy.km. Le facteur d'émissions recommandé pour les VP en milieu urbain est de 206 g eqCO 2/ voy.km, pour un taux de remplissage moyen de 1,2 voyageurs/véhicule. Les calculs de l'agglomération lorientaise ont été menés avec une occupation moyenne plus élevée (1,38 voyageurs/véhicule), correspondant au contexte local. En effectuant le calcul avec un taux de remplissage de 1,1 voyageurs/véhicule 6 (toutes choses étant égales par ailleurs), il est possible d'évaluer l'impact de ce paramètre sur les gains de CO 2 (voir tableau 7). Hypothèses de calcul Spécifiques à Lorient Taux de remplissage 1,38 Facteur d'émissions des VP¨ 179 g eqCO2/voy.km Gains de CO2 599 t eqCO2 Moyenne par défaut 1,1 225 g eqCO2/voy.km 752 t eqCO2 Tableau 5 : Effets du taux de remplissage sur les gains de CO 2 du projet de BHNS de Lorient (source : dossiers de candidature de l'appel à projets TCSP 2010) La prise en compte d'un taux de remplissage plus élevé dans le contexte lorientais conduit donc à diminuer de 20 % le gain total de CO2 généré par le projet de BHNS. 6 Il s'agit de la valeur moyenne recommandée par l'OEET, lorsque le taux de remplissage moyen n'est pas connu. Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 10 CALCUL DES ÉMISSIONS DE CO2 DANS LES PROJETS DE TCSP 3. Recommandations Les gains de CO2 obtenus selon la méthode de calcul recommandée par l'OEET pour les projets de TCSP dépendent très largement du report modal en provenance de la VP (nombre d'usagers du projet anciens utilisateurs de la VP). Ce paramètre est estimé au moment de l'évaluation du potentiel de clientèle du projet de BHNS ou de tramway. Il est impératif que le calcul des gains de CO2 utilise les résultats de cette estimation du report modal. La longueur des déplacements en VP évités et l'évolution de la politique bus (restructuration du réseau et changement de motorisation) sont également des paramètres dimensionnant du calcul des gains de CO2. Comme pour le report modal, les hypothèses prises pour ces paramètres doivent être : · explicitées au moment de réaliser le bilan des émissions de CO2, afin d'assurer la traçabilité du calcul ; · cohérentes avec le contenu du reste du dossier, afin de garantir la transparence de l'évaluation du projet de BHNS ou de tramway. 4. Une méthode qui reste simplifiée La méthode de calcul recommandée par l'OEET est une approche simplifiée pour estimer les gains d'émissions de CO2 que peut procurer la mise en service d'un projet de BHNS ou de tramway. Les résultats obtenus doivent par conséquent être nuancés. En particulier, plusieurs facteurs d'émission utilisés aujourd'hui sont relativement sensibles à certains paramètres7 : · le facteur d'émission utilisé pour les bus est sensible au remplissage de ces derniers (les émissions par voy.km pour un bus rempli à 15 % sont supérieures à celles d'une VP occupée par 1,2 personne, tandis qu'elles sont seulement de 25 g eqCO2 lorsque le remplissage est de 75 %) ; · le facteur d'émission employé pour les tramways dépend largement de l'origine de l'électricité consommée (il est de 3 g eqCO2/voy.km lorsque l'électricité provient exclusivement de France, mais s'élève à environ 25 g eqCO2/voy.km pour une électricité correspondant à la moyenne de production européenne). La méthode de calcul simplifiée de l'OEET néglige également les émissions de CO2 liées à la construction et à l'entretien du projet de TCSP. Cette hypothèse mériterait d'être étayée par des études de cas8 afin de valider sa pertinence, en particulier pour les projets de tramways. Ont contribué à la rédaction de cette fiche : Cécile Clément-Werny (CERTU), Damien Grangeon(CETE de Lyon) tous nos remerciements à l'ensemble des relecteurs du Certu Contact : Cécile Clément-Werny (Certu) cecile.clement@developpement-durable.gouv.fr DD.certu@developpement-durable.gouv.fr 7 Ces conclusions sont extraites du rapport Efficacités énergétique et environnementale des modes de transport ­ Synthèse publique. ADEME/Deloitte, janvier 2008, 27 p. 8 SYSTRA Conseil a réalisé une étude qui aborde cette question. Celle-ci a donné lieu à l'article « Le TCSP face aux gaz à effet de serre ­ Quel choix modal ? ­ Quel "gain carbone" ? », publié dans la Revue générale des chemins de fer de janvier 2011 (pp. 38-44). Certu - Cete de Lyon - Décembre 2011 11