TRAMWAY OU BUS À HAUT NIVEAU DE SERVICE LEQUEL EST LE PLUS VERT ?

Une étude sur les émissions de CO2 des systèmes de tramways et de BHNS

durant leur cycle de vieUne étude de Carbone 4, commanditée par Alstom

2

La population mondiale devrait atteindre les 9,7 millions d’individus d’ici 2050, dont 70 % résideront en zones urbaines. Les émissions globales annuelles des transports urbains devraient doubler, de ce fait, pour avoisiner le milliard de tonnes annuelles d’équivalent CO2 d’ici 2025*.

Les transports sont responsables de 23 % des émissions de dioxyde de carbone (CO2) liées à l’énergie. La limitation de ces émissions sera donc capitale pour atteindre l’objectif des +2 °C fixé lors de la COP21, la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques organisée à Paris.

Les politiques de transport des villes ont un impact majeur sur le réchauffement climatique.

Pour être réellement vertes, les villes doivent limiter la circulation des véhicules.

Les administrations locales et régionales ont adopté une position ferme sur la question de l’environnement. En Europe, depuis 2008, quelques 6 000 villes se sont volontairement engagées, à travers l’initiative de la Convention des Maires, à réduire les émissions de CO2 de 28 % en moyenne.

Cependant, les résultats tardent à se matérialiser. L’enquête 2012 de LSE sur 90 villes à travers le monde observait que seulement 43 % des villes déclaraient avoir réussi à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre**.

Les systèmes de bus à haut niveau de service (BHNS), qui sont assez rapides à construire, se sont fortement développés dans les villes du monde en pleine expansion qui tentent ainsi de répondre à la demande croissante de transports publics.

Mais que valent ces BHNS par rapport aux tramways, en termes d’empreinte carbone, sur un cycle de vie de 30 ans ?

Alstom et Carbone 4 sont à l’origine de la première analyse devant répondre à cette question.

ALSTOM développe et commercialise la gamme la plus complète de systèmes, équipements et services dans le secteur ferroviaire. La société est présente dans 60 pays et emploie 31 000 collaborateurs.

CARBONE 4 est un cabinet de conseil indépendant installé à Paris, leader sur la transition énergétique et l’adaptation au changement climatique. Son équipe a développé une solide expertise afin d’accompagner les acteurs du privé et du public à engager leur transition vers une économie sobre en carbone et résiliente au changement climatique.

UNE ÉTUDE VISANT À ÉVALUER L’IMPACT ÉCOLOGIQUE DES SYSTÈMES DE TRAMWAYS ET DE BHNS DURANT LEUR CYCLE DE VIE

2

« Beaucoup de villes n’ont pas encore réussi à limiter leurs

émissions de CO2 »

* AIE - « A tale of renewed cities»** LSE Cities - « Going green; How cities are leading the next economy ».

42%

23%

35%

ÉMISSIONS MONDIALES DE CO2LIÉES À L'ÉNERGIEpar secteur

TRANSPORT

Source : IEA, 2015

Industrie et autres Production

d’énergie

Jusqu’à récemment, il était difficile de comparer la performance environnementale à long terme des BHNS et des systèmes de tramways en raison d’un manque d’informations précises de l’industrie.

La situation a changé en 2015 lorsqu’Alstom a partagé ses données sur les systèmes de tramways standards et sur son système de tramway intégré optimisé Attractis avec Carbone 4, qui avait déjà conçu des méthodologies et réalisé plusieurs évaluations d’empreinte carbone dans le secteur des transports.

Il en a résulté l’une des premières études mondiales comparant l’empreinte carbone globale des tramways avec celle d’une gamme de BHNS.

Carbone 4 a commencé par comparer les données d’Alstom avec les données des BHNS publiées par des institutions françaises, européennes et internationales de premier plan (voir Méthodologie et Sources des données).

Afin de créer des conditions équitables, Carbone 4 a ensuite appliqué ces données à la même portion de route de 10 kilomètres en Belgique (le cas de référence).

Il a été supposé que chaque mode de transport pouvait transporter le même nombre de passagers, avec un maximum de 6 400 personnes par heure et par direction aux heures de pointe, pendant la même période de 30 ans.

Il a été estimé que, pour transporter ce nombre de voyageurs, une autorité municipale aurait besoin de 90 bus diesel, de 98 bus hybrides rechargeables, de 102 bus électriques ou de 20 tramways.

L’étude a pris en compte plusieurs variables, comme le fait qu’un bus entièrement électrique doté de larges batteries pourrait transporter un peu moins de passagers.

Elle a également tenu compte de la fréquence de remplacement des matériels roulants (tous les 30 ans pour un tramway et 15 ans pour un bus) et des facteurs d’usure comme la durée de vie des batteries des bus électriques.

L’étude s’est ensuite penchée sur le CO2 émis par l’énergie utilisée pour construire, maintenir et renouveler le système de transport et pour alimenter les véhicules.

S’agissant de l’électricité, l’étude a pris en compte le facteur carbone moyen de l’électricité en Belgique, qui est composée d’un mélange d’énergie nucléaire, hydro-électrique et de combustibles fossiles. La sensibilité des résultats au facteur d’émission de l’électricité a également été évaluée.

UNE ÉTUDE POUSSÉE S’APPUYANT SUR LES DONNÉES DE L’INDUSTRIE

Methodology and Data Sources

Analyse de l’impact carbone :Méthodologie conforme au Bilan Carbone© ADEME et aux méthodologies spécifiques aux projets d’infrastructure des Institutions Financières Internationales.

Facteurs d’émission de l’électricité :ADEME, EcoInvent et AIE.

Données relatives au cycle de vie des BHNS, issues d’études :La Banque asiatique de développement, l’International Journal of Sustainable Development and World Ecology et l’Université de Chalmers.

Données de consommation des BHNS:CCNUCC : registre MDP - BHNS Bogotá Colombie

Méthodologie et Sources des données

“L’une des premières études au monde à

comparer les systèmes de bus et de tramway

sur le même cas de référence”

3

4

Quel système de transport est donc le plus écologique pendant son cycle de vie ?

D’après l’étude de Carbone 4, sur la route du cas de référence, et sur une période de 30 ans, le tramway aurait une empreinte carbone moins importante que les BHNS.

Si les BHNS offrent des avantages à court terme pendant la phase de construction de la voie du bus et la phase de fabrication des bus, le système de tramway est, cependant, un vainqueur évident sur le long terme, avec des émissions globales nettement moindres pendant le cycle de vie, grâce à une meilleure performance d’exploitation et de maintenance ainsi qu’à la durée de vie plus longue des tramways.

Les émissions totales d’un BHNS diesel, pendant son cycle de vie, sont plus de deux fois supérieures à celles d’un système de tramway, en raison, principalement, de la combustion de diesel pour alimenter le bus.

Pour cette même raison, un système de BHNS hybride rechargeable émet, pendant son cycle de vie, environ 30 % de gaz à effet de serre (GES) en plus par rapport à un système de tramway. Le système de BHNS utilise également plus d’électricité que le système de tramway avec une capacité de transport similaire.

Même dans le cas d’un système de BHNS entièrement électrique, les émissions durant le cycle de vie sont 17 % supérieures à celles d’un système de tramway, car une ville serait obligée d’exploiter une large flotte de bus pour obtenir une capacité de transport similaire à celle de 20 tramways, entraînant ainsi 3,6 fois plus de kilomètres parcourus en bus par an.

Construction et fabricationL’infrastructure des BHNS étant plus légère, ses émissions, pendant la phase initiale de construction, seraient 2,2 fois inférieures à celles d’un tramway. Si une ville peut s’appuyer sur une infrastructure routière existante pour construire un système de BHNS, elle devra, néanmoins, renforcer cette infrastructure pour l’adapter au trafic important et construire des arrêts ainsi que d’autres éléments associés.

Lors de la phase de construction du véhicule, un BHNS diesel présente également un avantage significatif : la fabrication d’un tramway émet 400 tonnes d’équivalent CO2 contre seulement 30 tonnes d’équivalent CO2 pour un bus diesel.

GAZ À EFFET DE SERRE : LE TRAMWAY, GRAND VAINQUEUR

20,9

6,1 4,4 8,0

39,4

14,1

4,7 4,08,0

30,8

6,0 4,3 3,8 5,5

19,6

6,1 4,5 3,88,9

23,3

6,1 4,5 4,0

12,7

27,3

ÉMISSIONS ISSUES DE LA PHASE DE CONSTRUCTIONkt d’équivalent CO2

MATÉRIAUXDE CONSTRUCTION

ÉQUIPEMENTDE CONSTRUCTION

ÉNERGIE LIÉEÀ LA CONSTRUCTION

FABRICATION DU MATÉRIEL ROULANT

TOTAL

BHNS diesel

BHNS hybride rechargeable

BHNS électrique

Offre standardde système de tramway

ATTRACTIS

19,6 23,3 27,3 39,4 30,8

179,7102,8 83,9 55,4 54,6

199,3

126,1 111,2 94,8 85,4

ÉMISSIONS TOTALES PAR PHASE SUR 30 ANSkt d’équivalent CO2

ATTRACTISOffre standard de systèmede tramway

BHNSdiesel

BHNShybride rechargeable

BHNSélectrique

ExploitationConstruction

ExploitationConstruction

5

Cependant, une ville serait obligée d’exploiter une flotte de 20 tramways ou de 90 bus pour fournir le même service sur cette route.

Étant donné que la durée de vie d’un bus est inférieure de moitié à celle d’un tramway, la fabrication d’une flotte diesel émettra 5 500 tonnes d’équivalent CO2, contre 8 000 tonnes d’équivalent CO2 pour un tramway, ce qui réduit sensiblement son avance.

En fait, le système de BHNS diesel est le seul à offrir ces avantages : les émissions liées à la fabrication d’une flotte de bus hybrides rechargeables sont 11 % supérieures aux émissions associées à une flotte de tramways, tandis que les émissions d’une flotte de bus entièrement électriques sont 58 % supérieures.

La raison en est que la fabrication de batteries génère des émissions de carbone importantes, ce qui réduit le nombre de passagers qu’un bus hybride ou entièrement électrique peut transporter.

Exploitation et maintenanceAprès la phase initiale de construction et de fabrication, les avantages d’un système de tramway, en termes d’émissions de carbone, dépassent rapidement ceux des systèmes de BHNS.

Par rapport à un tramway, un système de BHNS diesel génère 3,3 fois plus d’émissions de GES en exploitation sur 30 ans, un système hybride rechargeable 86 % et un système entièrement électrique 51 % de plus (chiffres basés sur l’électricité belge).

Pour obtenir ces chiffres, l’étude de Carbone 4 a décomposé les émissions d’exploitation en quatre sources principales : l’énergie de traction, l’énergie utilisée pour les dépôts, les fuites de gaz réfrigérant et la maintenance.

Un tramway émet environ quatre fois moins de CO2 lié à l’énergie de traction, par rapport à un bus diesel.

Bien que les émissions liées à l’énergie de traction des BHNS hybrides rechargeables et électriques soient inférieures à celles des BHNS diesel, étant donné qu’une flotte de bus doit parcourir quatre fois plus de kilomètres qu’une flotte de tramways pour transporter le même nombre de personnes sur la même route, même la flotte de bus entièrement électriques utilisera 1,6 fois plus d’électricité qu’un tramway.

La climatisation des systèmes de tramway produit également nettement moins de fuites de gaz réfrigérant - une autre source d’émissions de GES. La législation applicable aux tramways dans ce domaine est bien plus stricte que pour les véhicules routiers.

« Les systèmes de tramways ont les émissions les plus

faibles en exploitation et en maintenance »

30,1

017,4

7,9

55,430,1

0 16,6 7,9

54,6

138,2

7,1 17,2 17,2

179,7

65,9

7,718,1 11,1

102,8

47,8

8,1 18,5 9,5

83,9

ÉMISSIONS ISSUES DE LA PHASE D'EXPLOITATIONkt d’équivalent CO2

ÉNERGIEDE TRACTION

FUITES DE GAZ RÉFRIGÉRANT

MAINTENANCE ÉNERGIE UTILISÉE POUR LES DÉPOTS

TOTAL

BHNS diesel

BHNS hybride rechargeable

BHNS électrique

Offre standardde système de tramway

ATTRACTIS

6

Impact du mix électriqueLa production d’électricité représente plus de 40 % des émissions de CO2 d’origine fossile dans le monde. Étant donné que les tramways fonctionnent principalement à l’électricité, comment le mix électrique influe-t-il sur l’avantage carbone des systèmes de tramways ?

Même dans un scénario défavorable avec un facteur d’émission de l’électricité d’environ 0,800 kg d’équivalent CO2 par kWh, comme en Chine (toutes les autres hypothèses restant les mêmes), l’empreinte carbone du tramway reste inférieure, sur un cycle de vie de 30 ans, à celle d’un système de BHNS diesel, hybride ou électrique.

« Les systèmes de tramways ont une empreinte carbone inférieure à celle des BHNS, même avec une électricité à haute teneur en carbone »

Par ailleurs, les facteurs d’émission de l’électricité devraient baisser sensiblement dans les années à venir, grâce au développement actuel de l’énergie renouvelable, qui réduira davantage l’empreinte des modes électriques.

0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,800

50

100

150

200

250

TEST DE SENSIBILITÉ SUR LE FACTEUR D'ÉMISSION DE L'ÉLECTRICITÉÉmissions totales sur un cycle de vie de 30 ans en kt équivalent CO2

Facteur d’émissionde l’électricité(kgCO2/kWh)

BHNS électriqueBHNS hybride rechargeable

BHNS diesel

Attractis

Offre standard de sytème de tramway

France

Colombie

Belgique

Équateur

Argentine

Allemagne

Algérie

Sénégal

Taïwan

Chine

7

Afin de réduire les coûts et de diminuer le plus possible les perturbations tout en maximisant la performance environnementale, de nombreuses autorités municipales choisissent de développer des systèmes de tramways clés en main.

Attractis, un système de tramway intégré développé par Alstom, est l’une de ces solutions.

Un système de tramway Attractis de 12 km de long peut être totalement opérationnel en 30 mois : c’est là le délai de déploiement le plus court à ce jour. Attractis doit permettre de réaliser jusqu’à 20 % d’économies en investissement par rapport à une ligne de tramway classique.

Par rapport aux critères de l’étude, la performance carbone d’Attractis est presque toujours meilleure à celle des systèmes rivaux.

En termes d’empreinte carbone, la phase de construction offre le meilleur potentiel pour améliorer les systèmes de tramways. Étant donné que le système Attractis utilise moins de matériaux, comme le béton, l’acier et les câbles pendant la construction, il peut réduire les émissions de GES de plus de 20 %.

Globalement, sur un cycle de vie de 30 ans, le système de tramway Attractis émet 57 % de GES de moins qu’un BHNS diesel, 32 % de moins qu’un BHNS hybride rechargeable et 23 % de moins qu’un BHNS entièrement électrique (chiffres basés sur l’électricité belge).

En termes de sensibilité au mix électrique, Attractis offre une performance égale à celle d’un tramway standard.

« Attractis réduit de plus de 20 % les émissions de GES liées à la construction du tramway »

ALSTOM ATTRACTIS : UN SYSTÈME DE TRAMWAY OPTIMISÉ

12,4 12,0

6,1 4,7

20,914,1

39,430,8

ÉMISSIONS LIÉES À LA CONSTRUCTION DE SYSTÈMES DE TRAMWAYSkt d’équivalent CO2

ÉQUIPEMENT DE CONSTRUCTIONAUTRE

(énergie de construction, fabrication du matériel roulant)

MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION

Offre standard de systèmede tramway

ATTRACTIS

© -

ALS

TOM

201

6. A

LSTO

M, l

e lo

go A

LSTO

M, A

ttra

ctis

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dis

et to

ute

vers

ion

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