Soutenance mémoire
La pollution des véhicules particuliers
Le bilan véhicule particulier
La voiture particulière est le moyen de transport le plus utilisé par les français. Selon Armoogum et al. (2010) les déplacements locaux effectués en voiture représentent près de 83% des distances en 2008 (82% en 1994). Le véhicule particulier reste cependant le mode le plus gourmand en énergie et par conséquent le plus important émetteur de CO2 parmi tous les modes de transports. Pour mieux comprendre les raisons de l‟évolution du trafic (ou circulation) donc des émissions associées aux véhicules particuliers, il est approprié de conduire des prévisions séparées pour les taux de motorisation et pour les parcours annuels de véhicules. Entre 1990 et 2010, la circulation des véhicules particuliers a cru de 28% en passant de 311 milliards de véhicules-kilomètres (Mds de veh-km) à 398 Mds de veh-km . Cette croissance de la circulation des véhicules particuliers concerne particulièrement la période 1990 à 2001. Après 2001, la circulation est en forte stabilité, comprise dans un intervalle de 390 à 400 Mds de veh-km. Cette stagnation observée entre 2001 et 2010 s‟explique par une croissance du parc automobile compensée par une baisse des parcours moyens des véhicules particuliers (voir figure 1-2). En effet, on observe depuis 2001, une baisse ininterrompue de la mobilité et des distances parcourues en voiture qui passe de 13 802 km/an en 2001 à 12 769 km/an en 2010 [CCTN, 2010]. Pour expliquer cette baisse on trouve une conjonction de facteurs liés à la hausse des prix des carburants tels que la baisse du trafic dans les zones urbaines et la diminution de la part modale de la voiture au bénéfice des modes doux. Mais c‟est le multi-équipement des ménages qui semble être la principale explication de la croissance du volume parc automobile et de la baisse des parcours annuels moyens. Cette dernière s‟explique principalement par la répartition de la consommation kilométrique des ménages sur un nombre de véhicules à disposition toujours plus élevé.
En 2009, plus de la moitié (56,2%) des émissions de CO2 des transports routiers proviennent des voitures particulières dont 37,5% pour les véhicules particuliers à moteur diesel et 18,7% pour les véhicules à moteur essence (25% pour les poids-lourds, bus et car inclus et 18% pour les véhicules utilitaires de mois de 3,5 tonnes); les deux-roues et les voitures GPL ne représentant qu’une part négligeable [CITEPA, 2011]. Les transports ferroviaires, par exemple, possèdent une efficacité énergétique plus importante et sont de fait moins émetteurs de GES. Ceci est principalement le fait des conditions de trafic et de la source d‟énergie utilisée. En appliquant les facteurs d’émissions européens , les transports ferroviaires émettent de 4 à 8 fois moins de GES que les modes de transports routiers de voyageurs.
La technologie
Les progrès technologiques ont permis une amélioration de l‟efficacité énergétique des moteurs thermiques (injection directe, désactivation de piston, etc.) et de la transmission permettant une diminution des consommations unitaires de carburant et par conséquent celle des émissions de CO2 associées. La mise en service, l‟amélioration et la généralisation des pots catalytiques a contribué de diminuer les rejets polluants tels que les hydrocarbures imbrulés et le monoxyde de carbone. L’utilisation des filtres à particules sur les motorisations diesel permet techniquement de diminuer les émissions de composés de particules. Mais aucun résultat de baisse des émissions de particules n‟est perceptible principalement en raison de la diésélisation croissante du parc (les véhicules à moteur diesel étant les principaux contributeurs) et d‟une option non généralisée qui concerne la plupart du temps les véhicules haut de gamme. Les progrès réalisés ne sont pourtant pas l‟apanage de l‟automobile, ces derniers sont aussi passés par l‟amélioration qualitative du raffinage des combustibles contribuant à la baisse des émissions de polluants locaux. En effet, la diminution de la teneur en soufre et en plomb du supercarburant a permis de réduire significativement leur présence dans l’air [Lacour et Joumard, 2002 ; Hugrel et Joumard, 2004, 2006]. L‟ensemble des progrès énumérés cachent pourtant des régressions. Les constructeurs automobiles se sont engagés dans des orientations qui s‟opposent à la réduction de consommation de carburant. Des travaux montrent que la réduction unitaire des émissions de chaque voiture est ralentie par l‟augmentation de la masse et de la puissance [Cuenot et Papon, 2007; Cuenot, 2009]. Cette masse a subi une augmentation quasi-constante ces deux dernières décennies, l‟objectif des constructeurs étant d’améliorer la sécurité et le confort dans le véhicule mais aussi d‟augmenter la qualité de vie à bord des véhicules par des fonctionnalités toujours plus nombreuses.
Parmi les nombreuses options et fonctionnalités ayant eu des impacts négatifs sur l‟efficacité énergétique des véhicules, on peut citer des accessoires tels que les ordinateurs de bord et le GPS. Mais l‟impact négatif le plus important sur la consommation et sur les émissions de polluants locaux et de GES est à mettre à l‟actif de la climatisation. Cette dernière est progressivement passée du statut d‟option rare et chère, proposée uniquement pour les véhicules haut de gamme, à celui d‟option courante proposée avec la plupart des véhicules d‟entrée de gamme. Barbusse et Gagnepain (2003) montrent que la climatisation est une option très énergivore qui entraîne des surconsommations importantes comprises entre 12 et 43% selon l’usage du véhicule et la motorisation. D‟autre part, l’utilisation systématique de gaz réfrigérants fluorés (HFC13) à fort Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) dans les systèmes de climatisation, susceptibles de s’évaporer au cours de la durée de vie du véhicule, ajoute une part considérable d’émissions de GES.
Le cadre réglementaire pour les véhicules neufs
Il faut distinguer deux types de cadres réglementaires qui s‟appliquent tous pour les véhicules entrant en production à une date donnée. On trouve d‟une part les normes Euro destinées à diminuer les seuils d‟émissions maximums en polluants de gaz d‟échappements pour les véhicules neufs. Et d‟autre part les accords volontaires de l’Association des Constructeurs Européens d’Automobiles (ACEA) qui visent à réduire les émissions de CO2 de leurs véhicules vendus en Europe.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CONTEXTE HISTORIQUE
LES PROBLEMATIQUES ENVIRONNEMENTALES ASSOCIEES A L’USAGE AUTOMOBILE
UNE APPROCHE DESAGREGEE FONDEE SUR DES LOIS DE SURVIE DU PARC
PLAN ET ARCHITECTURE GENERALE
CHAPITRE 1 : LE PARC AUTOMOBILE, ESTIMATION ET PROBLEMATIQUES ENVIRONNEMENTALES
INTRODUCTION
1 LA POLLUTION DES VEHICULES PARTICULIERS
1.1. Le bilan véhicule particulier
1.1.1 La technologie
1.1.2 Le cadre réglementaire pour les véhicules neufs
1.2. L’estimation du volume du parc automobile : un outil indispensable à la quantification des émissions
2 ESTIMATION DU VOLUME DU PARC AUTOMOBILE
2.1. Sources statistiques
2.1.1. La taxe différentielle sur les véhicules à moteur (« vignette »)
2.1.2. Le fichier central des automobiles (FCA)
2.1.3. Le fichier des contrôles techniques (FCT)
2.1.4. Les comptages administratifs
2.1.5. Estimation du parc par appariement du FCA et du FCT
2.2. Les enquêtes
2.2.1. L’Enquête de Conjoncture Auprès des Ménages (ECAM)
2.2.2 Le panel Parc Auto
2.2.3 Les limites des panels pour l’estimation du volume du parc automobile
2.3. Les modèles de prévision de l’équipement automobile
2.3.1 Les modèles de croissance agrégés
2.3.2 Modèles démographiques
2.3.3 Lois de survie du parc automobile
CONCLUSION
CHAPITRE 2 : MODELES AGREGES POUR L’ESTIMATION DU VOLUME DU PARC AUTOMOBILE FRANÇAIS
INTRODUCTION
1. DEVELOPPEMENT DU MODELE AGREGE : REVUE DE LA LITTERATURE
1.1. Description de la croissance de l’équipement
1.2. Le modèle agrégé : revue de la littérature
2 AJUSTEMENT SUR DONNEES FRANÇAISES
2.1. Méthode et algorithme d’ajustement non linéaire
2.1.1. Estimation d’un modèle de régression non-linéaire
2.1.2. Algorithmes d’optimisation numériques
2.1.2.1 Algorithmes de Gauss-Newton et de Newton-Raphson
2.1.2.2 Identifiabilité des paramètres
2.2. Critères quantitatifs sur la qualité de l’ajustement aux données
2.2.1. Coefficient de corrélation (ou de Pearson) et de détermination
2.2.2. Statistique du khi-2
2.2.3. Statistique de Fisher
2.2.4. Tests retenus
3. RESULTATS DES AJUSTEMENTS
3.1. Modélisation des taux de motorisation par ménage
3.1.1 Modèles logistique et Gompertz
3.1.2 Modèles Tanner et Von Bertalanffy
3.1.3 Projections des taux de motorisations par ménage
3.2. Modélisation des taux de motorisation par individu
3.2.1 Modèles logistique et Gompertz
3.2.2 Modèles Tanner et Von Bertalanffy
3.2.3 Projections des taux de motorisation par individu de 19 ans et plus
3.2.4. Ajustements sur données antérieures à 2001
3.3. Modèles de croissance agrégés de la motorisation avec variables exogènes
CONCLUSION
CHAPITRE 3 : VIEILLISSEMENT DU PARC AUTOMOBILE FRANÇAIS (1984-2008) : FACTEURS ET ENJEUX
INTRODUCTION
1. LE PARC AUTOMOBILE FRANÇAIS SUBIT UN « VIEILLISSEMENT STRUCTUREL »
1.1. Effet de la diésélisation sur le parc automobile
1.1.1. Effet de la diésélisation sur le vieillissement du parc automobile
1.1.2. Effet de la diésélisation et question du déploiement technologique
1.1.2.1 Raisonnement en stock
1.1.2.2 Raisonnement en flux (part de marché)
1.2. Effet du multi-équipement sur le vieillissement du parc automobile
1.2.1. Activité féminine et multi-équipement
1.2.2. Etalement urbain et multi-équipement
1.3. Effet de la démocratisation et de la diffusion sociale de la voiture particulière
1.4. Effet de la stagnation des immatriculations de véhicules neufs
2. LE VIEILLISSEMENT DU PARC AUTOMOBILE SELON LA DOUBLE DIMENSION : AGE ET KILOMETRAGE AU COMPTEUR
2.1. Durée de vie et longévité kilométrique du parc automobile
2.2. Durée de vie et longévité kilométrique par type de motorisation
CONCLUSION GENERALE
