Émissions de CO2 des transports ferroviaires

Émissions de CO2 des transports ferroviaires

Cet article traite des Émissions de CO2 des transports ferroviaires. En effet, si le secteur des transports est un des principaux générateurs du CO2, notamment en France, les travaux connus se concentrent largement sur le mode routier, et dans une moindre mesure sur le mode aérien. Tout citoyen - ne serait-ce que parce qu'il est soumis à la publicité des constructeurs automobiles - sait maintenant qu'une automobile moderne émet de 120 à 160 g de CO2/km et grâce au bonus/malus mis en place par le Ministère de l'Ecologie en 2008 a entendu parler de l'objectif de 140 g CO2/km fixé aux constructeurs automobiles européens par l'Union Européenne. De même on trouve facilement de grands développements et des détails sur les émissions du mode aérien, qui font l'objet de débats passionnés[1].

S'agissant du transport ferroviaire, au contraire, les données restent parcellaires et la plupart du temps limitées à des moyennes voire à des informations publicitaires extrêmement limitées du type "Objectif 0% de CO2. Ou presque".

Fin 2006, la SNCF a engagé une démarche innovante avec la création de l'éco-comparateur mis à disposition du grand public sur le site Voyages-SNCF.com et permettant, au-delà d'une comparaison de coût du transport, d'apprécier l'empreinte environnementale d'un voyage. Cependant l'éco-comparateur se contente d'utiliser pour tous les transports ferroviaires de voyageurs, quels qu'ils soient, une valeur unique pour le "facteur d'émission" c'est-à-dire le ratio permettant d'évaluer les émissions de CO2 liées à un voyage selon ses caractéristiques et notamment sa longueur.

Dans la première version, la valeur retenue était de 5,4 gCO2/voy.km ; elle était justifiée dans la note méthodologique alors disponible sur le site de la SNCF comme étant la moyenne pondérée des émissions de chacun des types de services selon leur répartition : 85% TGV, 10% TRN (TRains Nationaux, c'est-à-dire les « Corail ») et 5% TER (Trains Express Régionaux). Du fait de cette moyenne, les variations entre facteurs d'émission, pourtant très élevées puisque la note annonçait 2,6 gCO2/voy.km pour un voyageur de TGV (chiffre utilisé pour la comparaison des émissions sur le trajet Paris-Marseille réalisée en 2002 par l'ADEME[2]) mais 94,8 gCO2/voy.km pour le passager d'un TER Diesel, étaient "gommées" par le calcul de l'éco-comparateur. Il est à noter que ces facteurs d'émissions par type de service restent publiés par l'ADEME dans le Guide des facteurs d'émissions[3] (Tableau 93) du Bilan Carbone® certes dans une unité différente - le kgeqC - mais permettant de retrouver les valeurs alors utilisées (un kgeqC correspond à 3,67 kgCO2) : la valeur moyenne pour le réseau français ressortissait ainsi à 9,5 gCO2/voy.km, contre 44 gCO2/voy.km (Tableau 94) en moyenne dans le reste de l'Europe.

Pour autant dans sa version actuelle (Septembre 2009) l'éco-comparateur utilise des chiffres[4] sensiblement différents puisque la valeur moyenne annoncée est maintenant de 25,25 gCO2/voy.km, avec des valeurs s'étageant entre 22,3 gCO2/voy.km pour le TGV[5], 33,1 gCO2/voy.km pour le TRN et 59,9 gCO2/voy.km pour le TER  ; la valeur moyenne en Europe est annoncée à 56 gCO2/voy.km.

Autrement dit, en deux ans les valeurs d'émissions annoncées au grand public ont pu, pour un même trajet, être multipliées par 8 !

L'objectif de cet article est de fournir des éléments plus détaillés, selon le mode d'exploitation et la composition des trains, pour quelques exemples-types et de mettre en avant la variété des résultats.

Sommaire

Méthodologie

La méthode de calcul adapte celle retenue par les guides de l'ADEME sur l'établissement de Bilan Carbone® (Guide méthodologique[6] et Guide des facteurs d'émissions[3], appelé ci après le "Guide ADEME") en ce qui concerne les trafics routiers. En effet, étant donné les incertitudes évoquées ci-dessus pour les facteurs d'émissions des transports ferroviaires il s'agit de revenir aux éléments de base : en ce sens la méthodologie "routière" bien plus détaillée apparaît un exemple à suivre.

Les facteurs d'émission recherchés sont ceux liés à la circulation des trains soit :

  • la consommation énergétique du train, soit en gazole (traction Diesel), soit en kWh (traction électrique) : il s'agit là du facteur le plus évident et a priori le plus important ;
  • la construction des véhicules ferroviaires : locomotives, voitures et wagons : il s'agit là de prendre en compte les émissions de CO2 liées aux processus industriels de fabrication de ces véhicules et de les amortir sur les trajets réalisés ;
  • les émissions engendrées par les interventions sur l'infrastructure directement nécessités par les circulations (entretien et renouvellement) ; il a été choisi d'exclure l'amortissement de la construction initiale des lignes, qui relève a priori de la problématique du Bilan Carbone® global de la ligne considérée et peut largement dépendre de son environnement.

Les résultats sont ramenés au passager.km (voyageurs) ou à la tonne.km (fret) afin d'être comparables plus facilement à ceux d'autres modes de transport.

Le calcul est mené en utilisant les équivalent carbone (geC ou kgeC) qui sont les unité utilisées par la littérature scientifique mais les résultats sont présentés en équivalent CO2 qui sont mieux connus de l'opinion publique.

Les données unitaires sont, autant que possible, tirées du Guide ADEME  ; en particulier les facteurs d'émission liés à l'énergie s'appuient sur la situation française ; les résultats, spécialement en matière de traction électrique, ne peuvent donc être utilisés pour les autres pays. S'agissant des facteurs ferroviaires proprement dits, une source très utilisée est le document du professeur Baumgartner de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne sur les coûts du secteur ferroviaire qui précise un très grand nombre de facteurs techniques : durées de vie, consommation, parcours moyens[7]...

Facteurs liés à la consommation

Il s'agit d'apprécier :

  • la consommation énergétique du train, en fonction notamment des caractéristiques techniques de ses engins de traction, de sa composition et des performances attendues ;
  • les émissions correspondantes en fonction du type d'énergie utilisé.

Les données de consommation énergétique des convois ferroviaires et des matériels ne sont pas facilement accessibles. Le document du professeur Baumgartner[7] donne cependant les facteurs dimensionnants ainsi que des fourchettes de ratios de consommation à la t.km brute déplacée. Les principaux facteurs sont le profil des lignes et la fréquence des arrêts ; les ratios donnés s'échelonnent pour la traction électrique entre 10 Wh/t.km (trains de fret de long parcours en plaine à vitesse limitée) et 55 Wh/t.km (TGV, trains de banlieue et trains fret de collecte terminale sur des lignes à forte pente) et pour la traction thermique entre 4 ml/t.km (trains de fret et trains de voyageurs à 80 km/h) et 14 ml/t.km (trains de voyageurs sur lignes à forte pente).

Le passage de la consommation aux émissions s'effectue par l'application de ratios :

  • pour le gazole, le Guide ADEME donne (Tableau 9) une valeur de 804 g eqC/l soit 2 450 gCO2/l ;
  • pour l'électricité, le même guide indique (Tableau 26) une valeur de 40 gCO2/kWh ; cependant l'étude réalisée pour le compte de l’ADEME par le cabinet Deloitte sur l'efficacité énergétique et environnementale des modes de transport en janvier 2008 [8] met en avant une grande variabilité pour ce ratio ; si l'électricité produite par EDF présente de faibles émissions (48 gCO2/kWh) la moyenne du marché européen de l’électricité est beaucoup plus élevée (344 gCO2/kWh) et la valeur applicable à l'électricité effectivement achetée par la SNCF est significativement plus élevée : 101 gCO2/kWh. Dans le Bilan Carbone® de la LGV Rhin-Rhône[9] il est utilisé une valeur de 80 gCO2/kWh et affiché un objectif de ramener cette valeur à 60 gCO2/kWh en 2020 et une réduction à 50 gCO2/kWh à l'horizon 2050. (Commentaire d'un lecteur : Le Bilan Carbone LGV Rhin Rhone semble retenir une valeur de 10g eq C/kWh soit 36,7 g eq CO2/kWh et non 80 comme indiqué ci avant)

Facteurs liés à la construction des véhicules

Pour estimer cette contribution qui devrait être a priori du second ordre il a été choisi de se limiter à l'amortissement de la fabrication initiale ; selon la méthodologie retenue pour les véhicules routiers et les navires par le Guide ADEME, le "contenu" en CO2 est lié directement à la masse du véhicule. Le ratio de passage utilisé pour les véhicules routiers, qui est lié à la prédominance de l'acier dans la construction des véhicules, (1,5 t eqC soit 5,5 t CO2 par t) semble adapté pour les véhicules remorqués ; pour les engins de traction ou automoteurs et étant donné la valeur ajoutée par tonne très supérieure à celle des véhicules routiers ce ratio a été porté à 10 t CO2 par t.

Pour calculer des émissions au km, il faut disposer du parcours total d'un véhicule sur sa durée de vie ; des valeurs sont données par le document du professeur Baumgartner selon les types de véhicules. Les valeurs retenues sont explicitées par référence à un parcours moyen annuel et une durée de vie en années.

Facteurs liés à l'usage de l'infrastructure

Pour estimer cette contribution qui elle aussi devrait être a priori du second ordre il a été choisi de se limiter à la superstructure ferroviaire et au sein de celle-ci, à la voie. En effet selon une étude[10] menée en décembre 2006 par Niclas Svensson de l'Université de Linköping en Suède la contribution de l'acier au contenu en CO2 est très largement prépondérante : dans le cas qu'il avait étudié elle atteignait 77% du total des émissions à la construction. Dans le présent article on se limite à la prise en compte du renouvellement lié directement aux circulations, ce qui revient à faire l'hypothèse que la ligne ferroviaire existe déjà. Le mécanisme principal à prendre en compte est alors celui de l'usure du rail : du fait du contact rail-roue et des défauts des roues le rail se dégrade régulièrement ; avant que ces défauts soient trop prononcés et entraînent eux mêmes une dégradation prononcée des roues des matériels circulant sur la voie considérée, il faut reprendre les défauts du rail et le meuler régulièrement ce qui conduit à une suppression de matière ; au bout d'une certaine période, directement liée au nombre et aux caractéristiques des circulations, qui s'accommodent d'un état plus ou moins bon du rail, ces meulages systématiques amènent le rail hors des tolérances d'emploi et il faut entièrement le remplacer. Une voie normale comprend deux rails de 60 kg d'acier par mètre soit 120 kg d'acier spécialement profilés et traités : le Guide ADEME donne (Page 117) 870 kgeqC par t d'acier issu de minerai. Considérant que la voie comprend également des attaches non comptées dans le tonnage et que le rail subit des traitements spécialisés et un transport important, il a été choisi de majorer cette valeur d'environ 30 % en retenant un contenu de 500 kg de CO2 pour un mètre de double rail.

Les autres composants de l'infrastructure (traverses, ballast, ouvrages d'art, équipements de distribution électrique...) ont été négligés, parce qu'a priori contribuant beaucoup moins ; ainsi le fil caténaire ne représente-t-il que 1,3 kg de cuivre (ou d'alliage de cuivre) par m ce qui malgré le fort contenu en CO2 du cuivre et une fréquence de renouvellement plus élevée que celle du rail entraîne une contribution aux émissions négligeable devant celle du rail. Cependant dans certains cas de forte exigence sur la qualité de la voie, la contribution du ballast est significative : les 40 cm de ballast d'une voie TGV représentent ainsi 5 t de matériaux au m de voie simple soit, sur la base du facteur d'émission donné par le Guide ADEME pour les granulats «courants», un contenu de 40 t kgeC ou 150 kg de CO2 par mètre de voie à amortir sur la durée de vie de la voie. Par ailleurs du ballast étant régulièrement apporté pour l'entretien de la voie, sa contribution pourrait être non négligeable. Ainsi dans le Bilan Carbone de la LGV Rhin-Rhône, la contribution sur 30 ans de l'entretien courant de l'infrastructure représente-t-elle environ 20 % de la contribution résultant de la construction de la superstructure ferroviaire.

Pour passer à des valeurs kilométriques, il faut "amortir" l'infrastructure sur sa durée technique ; celle-ci est appréciée en tonnes brutes, c'est-à-dire le cumul des masses totales (véhicules et charges) des trains ayant circulé sur une voie. Le document du professeur Baumgartner donne une fourchette de 250 à 600 M t ; il est évoqué en France une valeur de 400 M t. Il a été retenu des valeurs de 400 M t pour les trains de voyageurs et 600 M t pour les trains de fret.

Passage aux valeurs unitaires

Il s'agit d'apprécier l'"usage" du train à prendre en compte, en voyageurs par train ou en tonnes transportées.

L'émission de CO2 de chaque train est ramenée à l'unité en utilisant le taux d'occupation, c'est-à-dire le nombre de places occupées par rapport à la capacité théorique.

Par rapport aux chiffres mieux connus qui sont ceux des transports individuels, ce facteur de passage recouvre deux problématiques assez différentes que sont :

  • le sous remplissage "individuel" lié au fait qu'à tout moment le véhicule considéré doit - forcément - disposer d'une capacité résiduelle positive ou nulle : c'est parce que les chefs de famille achètent des véhicules susceptibles de transporter l'ensemble de leur famille qu'ils se rendent à leur travail seuls dans un monospace ; de la même manière c'est parce qu'une rame de RER n'est pas "découpable" qu'à l'heure creuse elle ne sera pas pleine ;
  • le sous remplissage "structurel" lié au principe même d'une offre de transport collectif : puisque un même véhicule va assurer, grâce à de multiples arrêts, différents trajets répondant aux besoins des différents usagers, il est dans les faits impossible d'avoir un véhicule plein tout au long de son trajet. C'est le tronçon le plus chargé qui sera dimensionnant au prix d'une "sur capacité" sur les autres tronçons ; ainsi dans une agglomération pour laquelle traditionnellement la demande de transport est très déséquilibrée (à l'heure de pointe les déplacements domicile-travail sont prépondérants) on se retrouve confronté au paradoxe du bus bondé à moitié vide : la majorité des usagers sont individuellement confrontés à des situations ou les bus sont pleins et pour autant le taux moyen d'occupation apparaît a priori faible. Ainsi le STIF constatait-il pour l'Ile-de-France des taux de remplissage[11] entre 13 % et 30 % des différents modes de transport, très en deçà du "ressenti" de l'opinion publique.

Trains de voyageurs

Exemples types

Cinq trains types ont été retenus, sur la base de véhicules modernes

  1. un petit autorail diesel, l'X 73 500, aussi appelé «A TER», autorail monocaisse assurant des services TER principalement dans les zones non électrifiées, très répandu (plus de 300 exemplaires). Il est conçu pour emporter 81[12] passagers. Il pèse 47 t à vide (54 t en charge normale), est équipé de deux moteurs pour une puissance totale de 514 kW (700 cv) et consomme 90[13] de gazole aux 100 km. Sur la base d'un parcours annuel de 100 000 km sa durée de vie économique a été estimée à 3 000 000 km sur 30 ans.
  2. un autorail diesel plus important, l'X 76 500, aussi appelé «XGC» qui est la version diesel de l'AGC (Autorail à Grande Capacité). L'AGC est le premier matériel de transport régional modulable conçu pour assurer des services TER et interrégionaux ; il existe dans de nombreuses versions diesel, électrique ou bi-mode ; plus de 700 rames ont été commandées. Dans sa version 3 caisses diesel il en a été mis en service 146 rames. Dans cette version il peut emporter 160[14] personnes, pèse environ 119 t à vide (134 t en charge normale) et peut atteindre 160 km/h grâce à une motorisation totale de 1244 kW (1800 cv). La valeur de consommation est de 200 l[15] de gazole aux 100 km. Sur la base d'un parcours annuel de 100 000[16] km ; sa durée de vie économique a été estimée à 3 000 000 km sur 30 ans.
  3. l'«autorail électrique»[17] correspondant, l'Autorail à Grande Capacité (AGC) de Bombardier Transport, également appelé ZGC. Dans sa version tri-caisse il en avait été fin 2007 commandé 138. Il peut emporter 160 passagers[18] et pèse 110 t à vide (125 t en ordre de marche). Il est équipé de 4 moteurs de 325kW et consomme environ 650[19] kW.h d'électricité aux 100 km. Sur la base d'un parcours annuel de 100 000 km sa durée de vie économique a été estimée à 3 000 000 km sur 30 ans.
  4. le TGV « Réseau », à un seul niveau. Une rame peut emporter 377[20] personnes, pèse 383 t à vide (416 t en ordre de marche) et consomme 1 800 kW.h[21] d'électricité aux 100km. Sa durée de vie économique a été estimée à 9 000 000 km sur 30 ans.
  5. le TGV Duplex, à deux niveaux, qui est systématiquement utilisé sur les lignes à forte demande (Paris Sud-Est). Une rame peut emporter 545 personnes, pèse 386 t à vide (424 t en ordre de marche) et consomme également 1 800 kW.h d'électricité aux 100km ; en effet la rame a été conçue pour offrir une plus grande capacité avec un gabarit et une masse équivalentes à celle des TGV à un niveau. Sa durée de vie économique a été estimée à 9 000 000 km sur 30 ans.

Ainsi qu'il a été rappelé, le taux d'occupation est une variable essentielle ; il est cependant peu communiqué. Une étude de l'Agence Européenne de l'Environnement de 2001[22] annonce un taux moyen d'occupation des trains en Europe de 35 %, en énonçant des fourchettes assez larges. Une étude de l'Institut Royal de Technologie de Stockholm[23] après avoir expliqué la différence structurelle entre transport régional et transport national indique une fourchette de taux d'occupation de 20 % à 40 % pour les trains régionaux et de 50 % à 60 % pour les trains nationaux. Ces valeurs sont cohérentes avec celles fournies par l'étude de la Commission précitée[24] pour les réseaux allemand et danois. En France la SNCF communique sur le seul taux d'occupation des TGV ; grâce à l'obligation de réservation la politique de "yield management" permet d'obtenir un taux de 77 %[25]. Pour le trafic régional français, l'information la plus récente provient du rapport de la Cour des Comptes sur le bilan des TER[26] qui indique un taux moyen de 26 % ; la région Alsace, qui est une des régions pilotes en matière de TER, a en 2008 annoncé que le taux moyen de 30 % avait été atteint[27]. Il a donc été retenu 20 % pour les petits autorails diesel utilisés sur les lignes les plus "rurales", 30 % pour les AGC et XGC et 75 % pour les TGV.

Commentaires sur la précision et la fiabilité des données :

  • les caractéristiques techniques sur la longueur, la masse et la capacité des matériels sont aisées à trouver sur les sites de la SNCF ou de fanatiques de chemins de fer, avec quelques incertitudes sur la masse.
  • les données de consommation sont beaucoup plus rares et les données sont parcellaires pour les matériels français, ce qui explique le recours à des études ou enquêtes étrangères, notamment scandinaves. Il faut être conscient que la consommation dépend beaucoup des caractéristiques du service offert : profil de la ligne, nombre d'arrêts, vitesse et assez peu du remplissage car la masse des passagers est une faible part de la masse des trains. Enfin, les valeurs oublient les parcours non commerciaux : trajets dits "haut-le-pied" entre les dépôts et les gares ou entre les ateliers et les gares, qui représentent de l'ordre de 5 à 10 % du kilométrage. S'agissant de la traction diesel, il a été fait l'hypothèse que les valeurs retenues comprenaient ces consommations ; pour la traction électrique il a été fait l'hypothèse que les pertes dans le réseau de traction électrique ferroviaire n'étaient pas différentes de celles dans le réseau de distribution général et qu'on pouvait donc utiliser directement la valeur consommée.
  • la durée de vie des matériels est plus délicate à approcher ; on s'estime à dire que 30 à 40 ans représentent une durée de vie normale mais l'usage annuel est très variable ; une étude du ministère des Transports de 2001[28] donne une productivité technique de 250 000 km annuels pour les TGV et 75 000 km environ pour les autres matériels. 3 Millions de km sur une vie entière d'autorail manifestent déjà une longévité certaine ; le parcours moyen prévisionnel retenu lors de la conception des AGC était de 60 000 km annuels variant entre 25 000 et 150 000 km ; les chiffres retenus sont dans la fourchette haute. En revanche il a été pris en compte un facteur 0,95 entre km commerciaux et km totaux.

Résultats et commentaires

  • Contributions en g.eqCO2/km par train.

Ces contributions, résultant respectivement de la consommation énergétique, de la fabrication du matériel roulant ainsi que de l'usure de l'infrastructure sont, ramenées au km de circulation commercial, les suivantes :

Consommation énergétique Amortissement construction Usure de l'infrastructure
Autorail X 73 500 2 205 165 92
Autorail XGC tri caisse 4 900 418 229
Automotrice tri caisse 546 390 214
TGV Réseau 1 512 448 712
TGV Duplex 1 512 452 725

Il est intéressant de constater que pour les trains électriques, l'«amortissement écologique» des matériels et de l'infrastructure est ainsi du même ordre de grandeur que l'impact de la consommation directe d'énergie.

  • Contributions en g.eqCO2/km par voyageur.

Les calculs ramenés en g.eqCO2/voy.km sont plus directement comparables entre eux et avec les autres modes. C'est pourquoi le tableau suivant présente également des valeurs "routières" qui sont reprises du Guide ADEME[29] : les principales valeurs caractéristiques sont le taux d'occupation pris à 1,2 personne par véhicule en périurbain et 2,2[30] en trajet longue distance et à 66 %[31] pour les autocars.

Consommation énergétique Amortissement construction Usure de l'infrastructure Total
Autorail X 73 500 172,3 12,9 7,2 192,4
Autorail XGC tri caisse 102,1 8,7 4,8 115,6
Automotrice tri caisse 11,4 8,1 4,5 23,9
TGV Réseau 5,6 1,7 2,6 9,9
TGV Duplex 3,7 1,1 1,8 6,6
Véhicule particulier périurbain 166,7 33,3 16,7 216,7
Véhicule particulier longue distance 72,7 18,2 9,1 100,0
Autocar 31,2 1,5 5,5 38,2
  • Commentaires.

On ne retrouve pas pour les TGV les valeurs données par l'éco comparateur de la SNCF. Les résultats sont supérieurs aux valeurs données en 2006 mais inférieurs de plus de la moitié aux dernières valeurs; il est probable que cet écart trouve son origine dans les parcours d'approche (de et vers les gares TGV) dont la contribution n'est pas négligeable si l'on en croit le Bilan Carbone® du TGV Lyria. S'agissant des TER les résultats sont compatibles avec les données de l'éco-comparateur mais mettent en évidence une très grande variabilité.

L'autorail diesel est un mode très peu écologique : les valeurs obtenues sont celles d'une grosse automobile. Cela est structurel car même avec des taux de remplissage multipliés par 3 (ce qui est dans les faits quasi impossible) il présenterait des résultats moins bons que l'autocar.

Les trains électriques présentent de très bons résultats, dus à l'origine nucléaire de l'électricité française. En effet si l'on utilisait le facteur moyen européen d'émissions pour l'électricité, seuls les TGV auraient des résultats meilleurs que ceux de l'autocar. Il est à noter l'efficacité du TGV 3Duplex" qui revient entièrement à sa conception technique : moitié plus capacitaire que le TGV "Réseau" dans le même gabarit il est moitié plus efficace, à condition, bien sûr, d'être aussi plein.

Ces valeurs restent pour l'infrastructure des valeurs moyennes : lorsqu'une infrastructure est très peu fréquentée (cas du réseau ferré français dont la moitié des lignes voient moins de 20 trains par jour) sa maintenance n'en est pas pour autant nulle ; inversement les exigences de la très haute vitesse n'ont pas été identifiées. Enfin il faut noter que, en oubliant de séparer le système d'alimentation en énergie, le calcul introduit un léger biais en faveur des rames électriques qui à capacité équivalente sont un petit peu plus légères, ne comportant pas de moteur thermique. Dès lors lorsque la contribution de l'infrastructure devient significative, ces valeurs ne sont plus que des ordres de grandeur.

Une explication technique est que les véhicules ferroviaires de voyageurs sont, pour des raisons de sécurité notamment, très lourds : dans un autorail rempli à 20 % la masse des passagers représente moins de 2 % de la masse totale. 98 % de l'énergie consommée et donc 98 % des émissions de CO2 sont liées au déplacement des matériels ; dès lors le gain intrinsèque dû à la moindre résistance à l'avancement du contact roue-rail est largement perdu.

Trains de marchandises

Exemples types

Deux types de trains seulement ont été retenus : un train électrique et un train diesel :

  • un train diesel de 400 t de charge (la charge moyenne des trains de fret de la SNCF est de 350 t) soit 200 t de wagons – le rapport entre la charge maximale d'un wagon et sa tare est de l'ordre de 2 – tiré par une locomotive moderne (BB 75 000) qui pourrait d'ailleurs tirer un train deux fois plus important
  • un train électrique de 600 t de charge - soit 300 t – de wagons tiré par une locomotive électrique moderne, la PRIMA 4200 commandée par la SNCF et son concurrent VEOLIA locomotive qui pourrait également tirer des trains plus lourds.

Les locomotives ont une masse et une durée de vie respectives de 84 t et 4 000 000 km pour la BB 75000 , 91 t et 6 000 000 km pour la PRIMA 4200. La longévité des wagons est estimée à 1 500 000 km. La consommation des trains-types est de 310 l de gazole ou 2200 kW.h pour 100 km.

Ces valeurs proviennent, pour les données génériques, y compris la consommation à la t, prise sous l'hypothèse de vitesse de 100 km/h, du LITEP.

La construction des wagons est supposée entraîner autant d'émissions à la tonne que celle des locomotives.

Résultats et commentaires

Les contributions en g.eqC/km par train résultant respectivement de la consommation énergétique, de la fabrication du matériel roulant ainsi que de l'usure de l'infrastructure sont les suivantes :

  • Train BB 75 000  : 2 507,1 ; 231,5 ; 123,1
  • Train Prima 4200  : 242,0 ; 322,8 ; 178,4

alors que les chiffres du tracteur routier sont :

* Tracteur routier  : 302,0 ; 30,0 ; 50,0 (pour l'infrastructure, le calcul a été fait en estimant qu'il fallait reconstruire entièrement la voie après le passage de 2 M tracteurs routiers)

Les calculs ramenés en g.eqCO2/t.km sont plus directement comparables entre eux et avec les autres modes ; les valeurs relatives à la consommation énergétique et totales sont les suivantes :

  • Train BB 75 000  : 23,0 ; 26,2
  • Train Prima 4200  : 1,5 ; 4,5

* Tracteur routier  : 110,7 ; 140,1

De même que les locomotives retenues pourraient tirer des trains plus lourds, les valeurs des ensembles routiers prennent en compte une charge moyenne réelle de 10 t pour 25 t théoriques. Ces valeurs sont cependant sans doute un peu optimistes pour le mode ferroviaire dans la mesure où elles ne prennent pas en compte le retour des wagons vides qui est souvent indispensable.

Les résultats montrent que, même dans le cas de trains Diesel le mode ferroviaire, bien utilisé est incontestablement plus écologique que le mode routier ; en traction électrique ce sont les contributions de l'infrastructure et surtout de la fabrication des matériels qui deviennent prépondérantes.

La différence avec le transport de voyageurs provient largement du bien meilleur ratio entre masse transportée et masse déplacée : de l'ordre de 60 % dans l'exemple de train électrique contre environ 10 % en charge maximale pour les trains de voyageurs.


Notes et références

  1. Cf par exemple le blog PaperBlog - Air France calcule les émissions de CO2 pour ses clients
  2. ADEME - Comparaison des émissions Trajet Paris-Marseille - 2002
  3. a et b Calcul des facteurs d’émissions et sources bibliographiques utilisées - Version 5.0 - Janvier 2007
  4. Eco-comparateur -Méthodologie de calcul des émissions de CO2 associées aux déplacements - Version 3
  5. Cette valeur est très proche de celle donnée par les CFF et la SNCF pour le TGV Lyria Etude Lyria - Bilan Carbone
  6. Guide méthodologique - Version 6.0 - Objectifs et principes de comptabilisation - Juin 2009
  7. a et b Prices and costs in the railway sector - Baumgartner - EPFL/LITEP - 2001
  8. Efficacités énergétiques et environnementales des modes de transport - Synthèse publique - ADEME/Deloitte- Janvier 2008
  9. LGV Rhin-Rhône Synthèse Bilan Carbone - Septembre 2009
  10. Railroad not as environmentally friendly as train - Décembre 2006
  11. Les transports en commun en Chiffres en Ile-de-France 2005
  12. 64 places assises et 17 strapontins
  13. L Cette valeur est celle que la SNCF a communiquée lors du débat public sur la LGV Poitiers-Limoges (Question N°1123 - Réponse du 18 décembre 2006) ; elle est supérieure aux valeurs qui résulterait du Document du Professeur Baumgarten - environ 70 l - mais est cohérente avec la consommation des autorails X 2800, certes beaucoup plus anciens, mais de capacité (62 places), de masse (50 t) et de puissance (825 cv) similaires, annoncée entre 120 et 135 l de gazole aux 100 km.
  14. Devant les variations et les incohérences entre les valeurs trouvées sur WIKIPEDIA il a été choisi de faire confiance aux valeurs données par un cheminot spécialiste en AGC AGC- Un peu de technique.
  15. La SNCF précise dans ses manuels que "la consommation par motrice d'un élément automoteur en mode nominal, est d'environ 100 litres pour 100 km.". A l'occasion de la mise en place de la version bi mode électrique de l'AGC en juin 2009, la SNCF a indiqué que la consommation en mode diesel entre Brest et Nantes était de 170 l aux 100 km.
  16. Lors de l'établissement du cahier des charges commun aux différentes régions, le parcours mensuel attendu a été estimé entre 5 000 et 8 000 km.
  17. Selon les standards, il devrait être qualifié d'automotrice et sa dénomination officielle est Z 27 500
  18. De 133 à 174 selon les choix d'aménagement faits par les Régions.
  19. A l'occasion de la mise en place de la version bi mode électrique de l'AGC en juin 2009, la SNCF a indiqué que la consommation d'une rame quadri-caisse entre Brest et Landerneau était de 800 kW.h aux 100 km ; cette valeur, dans la fourchette haute du Document du professeur Baumgartner, a été diminuée d'environ 20 % en fonction du rapport des masses.
  20. 361 après travaux de rénovation.
  21. Etude menée pour la Commission Européenne : Estimating Emissions from Railway Traffic
  22. [http://ims.eionet.europa.eu/Sectors_and_activities/transport/indicators/TERM29,2001/Occupancy_rates_TERM_2001.pdf Occupancy rates - 2001.
  23. Andersson E & Lukaszewicz -Energy consumption and related air pollution for. Scandinavian electric passenger trains -Report KTH/AVE 2006 - Stockholm 2006
  24. Pages 40 et 42.
  25. Valeur donnée à l'occasion des commentaires sur la crise : cf par exemple [http://www.daily-bourse.fr/sncf-stabilite-du-trafic-tgv-cette-annee-malgre-la-Feed-AFP091011125229.n978s89h.php Stabilité du trafic TGV malgré la crise.
  26. Le transfert aux régions du TER - Novembre 2009
  27. L'Alsace du 29 avril 2008
  28. Impact de l'introduction du TGV sur l'évolution de la productivité de la SNCF - Productivité technique - DAEI/SES -2001.
  29. Pour l'usure de l'infrastructure il a été une hypothèse globale que la voie à trafic moyen devait être entièrement refaite après 2 M de passages d'autocars ou 20 M de passages de VP, ce qui correspond à une longévité d'environ 20 ans.
  30. Valeur donnée par exemple dans le bilan de la LGV Rhin-Rhône.
  31. Cf étude ADEME/Deloitte


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