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Printemps 2017

Observation du marché
Année 2017

Le rapport de l’Aperçu du Marché Automne 2017 n’est pas encore disponible et sera publié en novembre 2017
Le rapport de l’Aperçu du Marché Hiver 2017-2018 n’est pas encore disponible et sera publié en février 2018

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9. Les émissions en navigation intérieure

Définitions et contexte

 

 

  • Le secteur du transport génère différents effets sur l’environnement. Les infrastructures de transport (routes, lignes ferroviaires, écluses, barrages etc.) constituent une intervention dans la nature et les paysages. Basé sur cette infrastructure et en forte interaction avec elle, le transport de marchandises et de passagers provoque des effets externes comme du bruit, des émissions et des accidents. Le présent rapport vise à donner un bref aperçu du profil écologique de la navigation intérieure comparé aux deux modes de transport terrestres que sont la route et le rail. Sur la base de cette comparaison, différentes possibilités de réduction de la consommation d’énergie et des émissions sont présentées. Le rapport se termine par quelques conclusions.

 

 

Les émissions de gaz à effet de serre et les émissions polluantes

 

 

  • Certaines émissions contribuent au réchauffement planétaire et sont dès lors appelées émissions de gaz à effet de serre (GES). D’autres émissions n’affectent pas, du moins pas directement, le climat, mais nuisent à la qualité d’air et à la santé humaine. Ces émissions sont appelées les émissions polluantes. La pertinence des émissions dans le secteur du transport fluvial reflète le fait que, jusqu’à aujourd’hui, près de 100 % du carburant utilisé par les bateaux de navigation intérieure est du gazole, qui est très semblable au diesel. Par conséquent, les émissions les plus pertinentes dans la navigation intérieure sont :
  1. Les Émissions de polluants – principalement des oxydes d’azote (NOx), des matières particulaires (MP), des hydrocarbures (HC) et du monoxyde de carbone (CO)
  2. Les émissions de gaz à effet de serre (GES) – principalement de CO2
  • La plupart des mesures de réduction des émissions dans la navigation intérieure réduisent en même temps la consommation de carburant et donc ont des avantages tant écologiques qu’économiques. Ceci ne s’applique pas à toutes les mesures : des exceptions importantes sont les techniques de réduction des gaz d’échappement qui peuvent réduire des émissions polluantes (M.P. et NOx) de jusqu’à 80 à 90 %, mais n’entraînent pas une moindre consommation de carburant.

 

 

Les émissions « du puits à la roue » et « du réservoir à la roue »

 

 

  • L’approche du puits à la roue (ou du puits à l’hélice) comprend toutes les émissions causées par un mode de transport : les émissions pendant l’extraction du combustible, la production du combustible, le transport du combustible et enfin les émissions causées par sa combustion dans les moteurs.
  • L’approche du réservoir à la roue (ou du réservoir à l’hélice) ne tient compte que des émissions qui résultent de la combustion du carburant dans les moteurs (d’un bateau, d’un camion ou d’un train).
  • Le présent rapport suit l’approche du puits à la roue (ou du puits à l’hélice) car elle donne une image plus complète du profil écologique d’un mode de transport. Cet aspect est particulièrement important pour les transports ferroviaires électriques. Aujourd’hui, environ 80 % du trafic ferroviaire européen utilise la traction électrique (UIC / CER (2015). Par conséquent, les émissions du trafic ferroviaire, basées sur une approche de la citerne à la roue, devraient être presque nulles. Mais la génération de l’électricité peut produire des émissions significatives. Si l’électricité est produite par une centrale à charbon par exemple, les émissions du puits à la roue peuvent être très élevées. Cet aspect n’est pris en considération que dans l’approche du puits à la roue. Pour le transport ferroviaire électrique, les coefficients d’émission du puits à la roue présentés dans le présent rapport sont basés sur le mélange moyen de l’électricité produite aux Pays-Bas.
  • Les comparaisons des émissions entre les différents modes de transport devraient suivre l’approche du puits à la roue.

 

 

 

 

Les émissions dans les transports par voies navigables intérieures par rapport à d’autres modes de transport

 

 

  • Les comparaisons des émissions entre les différents modes de transport sont difficiles en raison de l’influence importante de la taille de véhicule ou du bateau, de l’infrastructure et des facteurs opérationnels.
  • Dans le présent rapport, cette comparaison intermodale suit une étude menée l’institut de recherche néerlandais CE Delft. Cet institut a développé une longue expertise dans l’étude des profils écologiques de différents modes de transport, y compris la navigation intérieure. Cette étude[1] a été publiée en 2016 et est une mise à jour d’une étude précédente publiée en 2011. Pour le calcul des émissions dans la navigation intérieure, les données pratiques de 100 bateaux de navigation intérieure ont été fournies par BLN-Schuttevaer, avec des données correspondant aux paramètres suivants :
  • Paramètres du bateau (longueur, largeur, tirant d’eau, capacité)
  • Tonnage annuel transporté
  • Distance annuelle parcourue, en charge et à vide
  • Description de la zone de navigation
  • Consommation annuelle de diesel
  • Ces données ont  permis de déterminer la consommation d’énergie par tonne-kilomètre et les émissions de CO2 pour les différents types de bateaux. Les émissions de polluants par tonne-kilomètre sont calculées au moyen de facteurs d’émission établis pour les moteurs des différentes années de construction.2
  • En Europe occidentale, deux types de bateau sont représentatifs de la majorité de transports : le grand Rhénan (longueur de 110 m), et le Rhin-Herne (longueur de 85 m). Le Rhin-Herne a une capacité de chargement d’environ 1 500 tonnes, ce qui équivaut à la capacité de chargement moyenne actuelle de la flotte à cargaison sèche d’Europe occidentale (selon les données des administrations nationales). Mais les voies navigables plus petites, en Belgique, aux Pays-Bas et en France, le type Kempenaar (55 m de long) est également pertinent. Sur le Rhin et le Danube inférieurs, il y a des convois poussés qui transportent plus de 10 000 tonnes de fret.

 

 

Types de bateaux retenus pour la comparaison intermodale des émissions

Type de bateauMarchandises transportéesCapacité de chargement (tonnes)
KempenaarVrac lourd616 t
Canal Rhin-HerneVrac lourd1,537 t
Grand RhénanVrac lourd3,013 t
Convoi coupléVrac lourd5,046 t
convoi poussé à 4 bargesVrac lourd11,181 t

Source : CE Delft (2016)

 

 

 

  • Pour le trafic de fret ferroviaire, le type le plus commun de véhicule est le train électrique de longueur moyenne étant donné qu’à l’heure actuelle, environ 80 % du trafic ferroviaire de marchandises en Europe est effectué avec des trains électriques.
  • La décarburation des carburants est déjà bien avancée dans le secteur de rail : 80 % du trafic européen de marchandises par chemin de fer est aujourd’hui réalisée par traction électrique.

 

 

Types de trains retenus pour la comparaison intermodale des émissions

Types de trainsMarchandises transportéesCapacité de chargement

(tonnes)

Diesel, train de longueur moyenneVrac lourd1,914 t
Électrique, train de longueur moyenneVrac lourd1,914 t

Source : CE Delft (2016)

 

 

  • Dans les transports routiers, le type de fret transporté le plus couramment est du fret de poids moyen. Les combinaisons de tracteurs lourds et de semi-remorques représentent plus de 75 % des tonnes-kilomètres. Dans les transports par des camions plus légers (capacité de charge < 20 tonnes), les camions de poids moyen remplissent un rôle important et, en termes d’émissions, un rôle représentatif.

 

 

Types de camions retenus pour la comparaison intermodale des émissions

Types de camionMarchandises transportéesCapacité de chargement

(tonnes)

Camion, 10 à 20 tonnesVrac poids moyen7.5 t
Camion, semi-remorque lourdeVrac poids moyen29.2 t

Source : CE Delft (2016)

 

 

  • Pour les matières particulaires, les émissions dues à l’usure ont également été prises en compte. Ces émissions sont provoquées par l’abrasion des pneus, des garnitures de freins et des revêtements routiers. Elles sont pertinentes pour les camions pour lesquels elles peuvent atteindre les mêmes ordres de grandeur que les émissions de matières particulaires des moteurs.
  • Les figures suivantes montrent les facteurs d’émission, selon CE Delft, pour les différents types de bateaux, de trains et de camions. Dans la navigation intérieure, il est facile de voir l’influence de la taille des bateaux : les bateaux plus grands ont des valeurs de consommation de carburant par tonne-kilomètre plus faibles et par conséquent, des émissions par tonne-kilomètre moindres que les bateaux plus petits. Les convois poussés à 4 barges ont les valeurs les plus basses parmi les types de bateaux présentés ici.

 

 

Coefficients d’émission représentatifs pour le CO2, transport en vrac

Source : CE Delft (2016), STREAM Freight transport 2016. Approche des émissions du puits à la roue

 

Coefficients d’émission représentatifs pour les matières particulaires, transport en vrac

Source : CE Delft (2016), STREAM Freight transport 2016. Approche des émissions du puits à la roue

 

Coefficients d’émission représentatifs pour les oxydes d’azote (NOx), transport en vrac

Source : CE Delft (2016), STREAM Freight transport 2016. Approche des émissions du puits à la roue

 

 

  • Les conclusions suivantes peuvent être tirées :
  • Pour les émissions de CO2, tous les types de bateau de navigation intérieure ont des émissions inférieures au type de camion le plus commun (semi-remorque) mais des émissions plus élevées que le type de train le plus commun (chemin de fer électrique).
  • Pour les émissions de polluants, MP et NOx, les bateaux de navigation intérieure ont des émissions plus élevées que les trains électriques, le type de train le plus commun.
  • Si nous comparons les émissions de polluants entre le trafic fluvial et le trafic routier, nous voyons qu’un des types de bateaux les plus courants (le Grand Rhin) ainsi que les types de bateaux plus grands produisent moins d’émissions que les semi-remorques. Le deuxième type de navire très commun, le Canal Rhin-Herne, produit des émissions plus élevées que les semi-remorques.
  • Sur la base des chiffres, la conclusion générale semble être que les bateaux de navigation intérieure émettent relativement peu de gaz à effet de serre, mais peut avoir des valeurs assez élevées pour les émissions de polluants, lorsqu’on les compare aux chemins de fer et aux camions. Il est donc utile de réfléchir à des mesures de réduction des émissions spécifiques pour le secteur du transport fluvial. Le prochain chapitre analysera ces mesures.

 

 

Mesures pour réduire la consommation de combustible et les émissions dans les transports par voies navigables

 

 

  • Les mesures de réduction des émissions dans la navigation intérieure peuvent être classées en trois groupes principaux :
  • Les mesures techniques : Mesures relatives au système de propulsion, à la conception et à l’équipement du bâtiment, aux gaz d’échappement après traitement, aux mesures internes du moteur, à l’utilisation de carburants ou d’énergies alternatives (GNL, électricité, hydrogène, biocarburants)
  • Les mesures opérationnelles : Les mesures liées à la réduction de la vitesse, à la navigation intelligente, à la planification des trajets, aux systèmes d’information embarqués, à l’entretien optimal
  • La gestion du trafic et des transports : mesures liées à l’organisation de la chaîne logistique, à l’interface entre les bateaux de navigation intérieure et les autres modes de transport, à l’interface entre les bateaux de navigation intérieure et les infrastructures (écluses, terminaux à l’intérieur des terres et dans les ports maritimes, etc.)
  • Pour la plupart des options mentionnées ci-dessus, le potentiel de réduction (en termes de consommation d’énergie réduite comparée à un moteur diesel conventionnel sans aucune mesure de verdissage), l’applicabilité (nouvelle construction / rénovation), les coûts approximatifs et la durée approximative d’amortissement ont été examinés sur la base d’une évaluation de la littérature.
  • Un aperçu synoptique des résultats de recherche figure dans le tableau suivant. Il faut dire que les coûts et les délais d’amortissement indiqués ne constituent qu’une indication générale et peuvent varier selon les particularités des circonstances techniques et économiques. Les durées d’amortissement sont bien sûr influencées par l’évolution des prix du carburant.

 

 

Mesures techniques, opérationnelles et de gestion du trafic pour réduire la consommation d’énergie dans la navigation intérieure

DomaineMesuresApplicabilitéDiminution de la consommation d’énergieCoûts additionnels (€)Durée d’amortissement (en années)
Technique

 

Moteur père et filsNeuf et rénovation10 %150,000 7-8
Propulsion diesel-électriqueUniquement les nouveaux bateaux10 %200,00010
Propulsion électriqueUniquement les nouveaux bateaux10 %300,000 15
Gaz naturel liquéfié (GNL)Neuf et rénovationNonouveau : 1,000,000   renov. : 1,400,00016-20
Filtre à matières particulaires (FMP)Neuf et rénovationNo500,000
Réduction catalytique sélective (RCS)Neuf et rénovationNo500,000
Tunnel flexibleNew and Neuf et rénovation10 %60,0001.5-3
Forme de coque optimiséeNeuf et rénovation10 %150,0003-4
Réduction de poids grâce aux matériaux compositesUniquement les nouveaux bateaux5-15 %  Augmentation des coûts de la coque de 30 %10-15
OpérationnelSystèmes d’information embarqués / Planification des trajetsAll vessels10-30 %250 € pour un cours de formation0.1-0.2
Systèmes d’information embarqués / Planification des trajets10 %Faibles coûts < 1
Entretien optimal5 %Faibles coûts < 1
Gestion du trafic et des transportsReduction of empty tripsélevéAucune quantification générale possible
Réduction des trajets à videélevé
AIS / RIS / ECDIS Intérieurélevé

Source : propre compilation basée sur  DNV GL (2015), Pauli (2016), Centre de développement pour la technologie des bateaux et des systèmes de transport (DST), Hazeldine, Pridmore et al. (2009)

 

 

  • Les mesures opérationnelles ont un rapport coûts-avantages très positif car elles sont bon marché, faciles à mettre en œuvre et ont des délais d’amortissement très courts. La réduction de la vitesse et la planification des trajets sont des exemples importants.
  • La réduction catalytique sélective (RCS) et les filtres à particules (FMP) sont des systèmes d’échappement après traitement. La RCS réduit les oxydes d’azote NOx de 85 à 90 % et le FMP réduit les particules de 90 à 95 %. Par conséquent, ces systèmes sont très efficaces pour réduire les émissions polluantes. Mais pour un simple moteur d’environ 1 000 kW, une taille de moteur commune pour un automoteur en Europe, le prix des systèmes d’échappement après traitement est presque aussi élevé que celui d’un nouveau moteur (Pauli 2016). Par ailleurs, un FMP peut amener à des niveaux de consommation de carburant légèrement plus élevés de 2 à 3 % (Commission européenne 2013).
  • Les principaux avantages du GNL sont une réduction significative des émissions de polluants (80 % pour les NOx, 75 % pour les MP). Les effets sur les émissions de gaz à effet de serre ne sont pas aussi positifs, des émanations de méthane pouvant se produire lorsque le processus de combustion n’est pas parfait. Les émanations de méthane sont très néfastes pour le réchauffement climatique, leur potentiel de réchauffement planétaire est de 28 à 34 fois plus élevé que celui du CO2 (Pauli 2016). Une évolution technologique sera nécessaire pour réduire les émanations de méthane.
  • Le GNL implique des coûts d’investissement élevés. Par conséquent, le GNL comme carburant devrait être beaucoup moins cher que le gasoil pour arriver à des durées d’amortissement acceptables. Cependant, les faibles prix actuels du pétrole limitent la rentabilité du GNL.
  • À l’heure actuelle, la plupart des projets de bateaux à GNL sont en partie financés par l’État, par exemple le plan directeur Rhin-Main-Danube pour le GNL, un vaste projet de recherche qui a reçu 40 millions d’euros de financement de l’Union européenne. Sa vision et que le GNL sera transporté par les voies navigables depuis les terminaux à GNL jusqu’aux plateformes de GNL (qui servent de stations de ravitaillement) dans l’arrière-pays. Sur le plan économique, on peut s’attendre à ce que les coûts d’investissement pour le GNL diminuent avec l’accroissement du nombre de navires utilisant le GNL et la fourniture de GNL se développera au fur et à mesure que de nouvelles stations de ravitaillement seront disponibles.
  • De nouvelles normes d’émission strictes (NRMM) seront en vigueur pour les nouveaux bateaux de navigation intérieure à partir de 2019.
  • Les nouvelles limites d’émission (phase V) qui s’appliqueront aux nouveaux moteurs à partir de 2019 ne peuvent être respectes qu’avec une propulsion unique à carburant de GNL ou avec l’installation des systèmes d’échappement après traitement. C’est ce qui est illustré dans la figure suivante, où le niveau d’émission de référence est le niveau de phase II de la CCNR qui s’appliquait aux nouveaux moteurs en 2007.

 

 

Comparaison des limites d'émission conformément à la phase V et à CCNR 2 avec différentes options d'écologisation (DIESEL CCNR 2 = 100)

Source : CE Delft (2016)

 

 

  • Bien que le transport par les voies navigables bénéficie d’économies d’échelle en raison des capacités élevées des bateaux par rapport aux trains et même plus par rapport aux camions, les émissions des navires intérieurs font l’objet de plus en plus de préoccupations et d’attention. C’est moins le cas pour les émissions de gaz à effet de serre, mais beaucoup plus pour les émissions polluantes. Ces émissions sont néfastes pour la nature et les êtres humains, ce qui est pertinent tant pour le personnel travaillant dans la navigation intérieure que pour les populations des zones densément peuplées qui vivent à côté des voies navigables intérieures (dans les zones portuaires ou les villes).
  • En théorie, de nombreuses mesures de réduction existent pour les émissions de la navigation intérieure mais leur application est souvent très coûteuse et donc difficile à mettre en œuvre dans une structure de marché avec une forte proportion d’entreprises familiales. Peut-être que les mesure ayant le retour sur investissement le plus rapide (tant sur le plan économique que dans le sens écologique) sont des mesures opérationnelles, telles que la réduction et l’optimisation de la vitesse, des systèmes d’information embarqués, la planification de trajets et les systèmes automatiques de contrôle de la vitesse.
  • En plus de ces mesures de nouvelles normes d’émissions plus strictes s’appliqueront, à partir de 20192, aux nouveaux moteurs. Les émissions de polluants devraient diminuer avec l’intégration progressive de nouveaux moteurs à la flotte. Un fait qui soutient ce processus est la durée de vie plus courte des nouveaux moteurs qui s’applique en général aux moteurs construits après 1990. L’introduction de bateaux à GNL contribue également à la réduction des émissions polluantes.

 

 

 

Source : CE Delft (2016), STREAM Freight transport 2016.    Approche des émissions du puits à la roue

 

2 Pour la méthodologie détaillée, voir CE Delft (2016), page 51.

 

3 Règlement (UE) 2016/1628 du Parlement Européen et du Conseil du 14 septembre 2016 relatif aux exigences concernant les
limites d’émission pour les gaz polluants et les particules polluantes et la réception par type pour les moteurs à combustion
interne destinés aux engins mobiles non routiers.

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