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Le CO2 du train, au delà de l'énergie de traction
Dernière version : février 2013
Résumé du présent chapitre
- 7500 tonnes de CO2 par km de LGV (2 voies), soit aussi 6 gCO2/voy.km
- 7 tonnes de CO2 pour fabriquer 1 tonne de matériel roulant.
- 1 gCO2/voy.km pour amortir le matériel en TGV,
- 7 gCO2/voy.km pour amortir le matériel en TER.
- 400 teCO2/km pour un renouvellement voie ballast complet sur une voie unique
- 80 teCO2/km pour l'électrification d'une voie unique
- Plus que le poids des travaux, c'est la fréquentation qui va permettre de diluer ces émissions sur un plus ou moins grand nombre de voy.km produit. Un taux d'occupation élevé des trains est déterminant pour rendre durable une opération de travaux.
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Le taux de remplissage des trains
C'est une donnée essentielle sur laquelle il existe peu d'informations disponibles.
Nous avons eu l'occasion de dénombrer précisément la production de voy.km sur plusieurs réseaux TER régionaux.
Il a été possible de mettre en face la mise à disposition de siège-km correspondantes.
La division de l'un par l'autre donne le taux de remplissage moyen.
Ces données vérifiées sur quelques régions donne un taux de l'ordre de 22% sur les TER, et distinguant un taux
de 23% sur la traction électrique et 17% sur la traction Diesel. Ces données restent parcellaires.
Sur les TGV, nous utilisons le taux de remplissage qui figurent sur plusieurs rapports d'études et sur internet,
de l'ordre de 70% sans que nous ayons pu en vérifier le détail.
Il conviendra d'approfondir cette analyse car le taux de remplissage est clairement le déterminant qui
indique si une prestation de mobilité en train est durable ou non.
La construction d'une Ligne à Grande Vitesse (LGV) et le CO2 : 7500 tCO2/km
RFF livre une synthèse du Bilan Carbone que nous avons réalisé sur la LGV Rhin-Rhône.
On y retrouve les principaux postes identifiés :
- L'étape de conception - l'ingénierie du chantier : 22 000 teCO2 étalé sur une dizaine d'années
- Les travaux préparatoires : 110 000 teCO2 pour le déboisement, la libération des emprises et les opérations d'archéologie principalement.
- Le génie civil de la LGV : 750 000 tonne de CO2 qui proviennent principalement de la combustion du carburant des engins de terrassement, de la production de la chaux mise en oeuvre pour permettre la réutilisation des matériaux du site dans les remblais, et enfin de la production de l'acier et du ciment pour bâtir les ouvrages d'art en béton armé et en charpente métallique.
- Les ouvrages de raccordement sur le réseau existant : 55 000 teCO2
- Les équipements ferroviaires : 117 000 tonnes de CO2 pour produire et mettre en place le ballast, les traverses, les rails, les supports caténaire et la caténaire.
On totalise ainsi près de 1,05 millions de tonne pour un ouvrage de 140 km de long. Cela donne 7500 tonne de CO2 par km.
Bien qu'il existe des différences notables d'un projet à l'autre, portant principalement sur la densité d'ouvrage d'art et
sur les volumes de terrassement, nous avons depuis retrouvé des valeurs analogues dans tous les dossiers de LGV
que nous avons eu l'occasion d'étudier en détail:
- Ligne à Grande Vitesse Le Mans - Rennes (LGV BPL - Bretagne Pays de la Loire)
- Ligne à Grande Vitesse Tours - Bordeaux (LGV SEA Sud Europe Atlantique)
- Ligne à Grande Vitesse Bordeaux - Toulouse / Bayonne (LGV GPSO - les Grands Projets du Sud Ouest)
- Ligne à Grande Vitesse Nîmes - Montpellier (LGV CNM - Contournement Nîmes-Montpellier)
Le poids de la construction d'une LGV ramené au voy.km : 6 gCO2/voy.km
En amortissant les opérations de gros œuvre sur 100 ans, les éléments de voie sur 30 ans et les bâtiments sur 50 ans, on obtient un amortissement moyen annuel de l’ordre de 115 tonnes de CO2/an/km (7500 tonnes visées ci-dessus, amorties sur 66 ans en moyenne donne 7500/66=113tCO2/an/km). A raison de 50 trains par jour et par sens en moyenne, on aura un amortissement par train de 3,15 kg de CO2 par train.km parcouru (115 tCO2/km/an / 365 jours / 50 trains/jour / 2 sens = 3,15 kgCO2/train.km) à repartir sur chacune des 500 places occupées. Soit près de 6,3 g de CO2/voy.km. On notera qu’il s’agit d’un amortissement 2,5 fois supérieur à celui pris en compte pour la circulation en voiture (5 gCO2/veh.km, soit 2,7gCO2/voy.km avec 1,8 personne à bord). Il y a lieu de noter également, compte tenu de la fréquentation actuelle de la ligne LGV n°1 – Paris – Lyon, que la fréquentation y est de l’ordre de 240 trains par jour. En conséquence sa charge d’amortissement CO2 tombe alors à 3 geCO2/voy.km.
Le poids de la fabrication des rames TGV ramené au voy.km : 1 gCO2/voy.km
Pour fabriquer une rame de TGV, il faut des matériaux (de l'acier, de l'aluminium, du plastique,
du verre, etc.) et il faut ensuite les assembler.
La méthode Bilan carbone® de l'ADEME propose un facteur d’émissions moyen pour la fabrication
de véhicules automobiles de 1 500 kg eqC/tonne (soit 5 500 kg eqCO2/tonne). Il mesure les
émissions de GES générées par les matériaux entrants dans la composition de ces véhicules
automobiles et les consommations d’énergie du processus industriel de leur fabrication.
A l'occasion du Bilan carbone de la LGV Rhin-Rhône, une analyse spécifique à été menée sur
le contenu CO2 des rames TGV. Il ressort à 7 tonnes de CO2 par tonne de matériel. En particulier la proportion
d'acier et d'aluminium qui totalise 84% de la masse d'un TGV (contre 70% dans les voitures) explique
ce facteur d'émission un peu plus élevé pour les TGV que pour l'automobile lambda.
Ainsi, une rame DUPLEX qui pèse 390 tonnes à vide engendre 2700 tonnes de CO2 (390 x 7 = 2730 tonnes de CO2)
pour sa construction. Elle sera exploitée pendant 30 ans, parcourant de l'ordre de 1000 km par jour, 300 jours par an
(9 millions de km sur sa durée de vie). Cela donne un amortissement de 300 g de CO2 par train.km.
Une rame DUPLEX contient 545 places, et avec un taux de remplissage moyen de 70%, cela représente 380
personnes à bord. Le poids carbone du matériel dans le facteur d'émission de la mobilité en TGV
est donc un peu inférieur à 1 gCO2/voy.km (300gCO2/380 personnes = 0,8gCO2/voy.km)
Le poids de la fabrication des rames TER Diesel ramené au voy.km : 8 gCO2/voy.km
Evaluation en première approche : un "X 73 500", un autorail mono caisse
qui pèse 47 tonnes à vide et emporte 81 passagers, engendre environ 286 tonnes de CO2 pour être construit
(3,6 tonnes de CO2 émises pour fabriquer 1 tonne de matériaux mis en œuvre, et 2,5 tonnes de CO2 pour procéder
à l’assemblage de 1 tonne de matériel roulant, soit 6,1 teCO2/tonne de train).
Il est amorti en 40 ans, durée pendant laquelle il parcourra 250 km/JOB (jour ouvrable de base), 80 000 km/an,
3,15 millions de km sur 40 ans. L’amortissement du train pèse 91 gCO2/km parcouru
(286 000 kgCO2/ 3 150 000 km = 91 gCO2/train.km).
Avec une moyenne de 14 personnes à bord (remplissage de 17% en moyenne, calculé en moyenne sur les
TER Diesel de la région PACA en 2010), cela rajoute 6,6 gCO2/voy.km.
Le même calcul mené sur un "X 76 500", un autorail Diesel modulable de 3 caisses,
qui pèse 119 tonnes à vide et emporte 160 passagers, et avec le même taux de remplissage (17% sur le réseau TER Diesel),
donne 8,5 gCO2/voy.km.
Le calcul mené sur un 1 "X 72 500" bi-caisse qui pèse 116 tonnes à vide
et emporte 150 passagers, et avec le même taux de remplissage (17% sur le réseau TER Diesel), donne 8,8 gCO2/voy.km.
Le poids de la fabrication des rames TER Electrique ramené au voy.km : 7 gCO2/voy.km
La seule différence entre TER Diesel et TER électrique va tenir aux taux de remplissage constatés,
ceux là étant en général plus élevé en traction électrique.
Ainsi, le même type de train, le "Z 23 500", un bi-caisse électrique
pèsera 120 tonnes pour 180 places (c'est un train à 2 niveaux), engendrera 732 tonnes de CO2 pour sa construction,
parcourra 3,15 millions de km et reviendra alors à 230 g de CO2 pour chaque km parcouru.
Par contre, le taux de remplissage plus élevé (remplissage de 23% en moyenne, calculé en moyenne sur les
TER Electrique de la région PACA en 2010), cela rajoute 6,6 gCO2/voy.km.
L'ordre de grandeur n'est pas franchement différent que pour le Diesel dans le cas de l'offre TER en région PACA.
Les opérations de renouvellement voie ballast : 400 tCO2/km
Lorsqu'il s'agit de réaliser un RVB (Renouvellement Voie Ballast), sur une voie ferrées, les principales émissions sont induites par la production et l'acheminement des matériaux. Pour un kilomètre de voie, les principales quantités mises en oeuvres sont :
- 1500 tonnes de ballast, ce qui correspond à environ 15 cm d'épaisseur de lit de pierre renouvelé : 30 tonnes de CO2.
- 1 666 traverses en béton (une toutes les 60 cm) : 150 tonnes de CO2 environ.
- 2000 ml de rail pesant 50 kg d'acier par mètre, soit 100 tonnes d'acier : 225 tonnes de CO2 environ
L'ensemble pèse de l'ordre de 400 tonnes de CO2. Le facteur d'émissions prise en compte pour l'acier est ici de 2,2 tonnes de CO2/tonne d'acier, ce qui correspond au facteur moyen de l'ensemble de l'acier "recyclé et non recyclé" produite en Europe.
Electrification d'une voie : 80 tCO2/km
L'électrification d'une voie consiste principalement à :
- Mettre en place 1 support caténaire (un profil en acier de type HEB 260, de 10 m de longueur en moyenne, pesant près de 1 tonne) tous les 50 mètres de voie : 40 tonnes de CO2/km
- Ancrer ce support dans un massif de 2,5 m3 de béton : 20 tonnes de CO2/km
- D'y suspendre les équipements d'alimentation (la caténaire) en cuivre et en acier.
Ceux là pèsent de l'ordre de 4 tonnes par km de ligne : 20 tonnes de CO2/km
Les consommations connexes de carburant pour les TER Diesel
A l'occasion de l'étude Bilan carbone TER PACA - page 57, nous avons évalué à 700 m3 la consommation de carburant correspondant à la préparation des trains et aux temps d'attente au terminus avant retour (soit 2050 tonnes de CO2). Pour une consommation de traction estimée à 5500 m3 de fioul, cela rajoute 13% à la consommation.
Ventilé sur les 150 millions de voy.km produit en traction Diesel, cela représente encore 14 gCO2/voy.km en TER Diesel.
Pour les TER électrique, cette valeur est négligée.Les bâtiments de la SNCF
Selon le Bilan Carbone 2011 de la SNCF, les émissions de CO2 autres que la traction concernent principalement les postes suivants :
- Consommation de gaz des bâtiments : 130 000 tonnes de CO2
- Consommation de fioul des bâtiments : 72 000 tonnes de CO2
- Consommation de gaz frigorigène (climatisation) : 60 000 teCO2
- Carburant pour les déplacements professionnels : 66 000 tonnes de CO2
- Consommation d'énergie de réseau urbain (vapeur et froid) : 12 600 tonnes de CO2
- Consommation d'électricité des bâtiments 45 000 tonnes de CO2 (électricité Française, compte tenu de la consommation déclarée dans le rapport RSE - 700 GWh)
On totalise ainsi près de 380 000 teCO2 pour les activités connexes. En 2011, le chiffre d'affaire de la SNCF a été de 33 milliards d'€uros, dont 10 milliards pour GEODIS (le FRET) et 3 milliards pour la part de 70% que possède la SNCF dans ce groupe de transport. On estime ainsi la part "voyageurs" à 60% du chiffre d'affaire. Mais comme les gares routière et les gares de fret consomment très probablement moins de gaz et d'électricité que les gare SNCF voyageurs, on attribue plutôt 80% des émissions précitées à l'activité voyageurs.
Avec près de 85 milliards de voy.km transporté par le train en France en 2011, ces émissions de fonctionnement reviennent à près de 3,6 gCO2/voy.km.***
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