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Combien en CO2, pèse la mobilité en TER Diesel ?
Dernière version : février 2013
Résumé du présent chapitre
- D'abord de l'énergie pour faire rouler des trains souvent omnibus, qui se répartirons sur un petit nombre de voyageurs puisque ces trains sont plutôt vides. A titre de comparaison, un km d'une voie de la LGV 1 (Paris - Lyon) produit chaque jour de l'ordre de 80 000 voy.km (120 trains x 700 personnes = 84 000 voy.km), alors qu'une voie TER rénovée largement pratiquée ne voit souvent pas passer plus de 20 trains par jours transportant chacun moins de 200 personnes, soit 4000 voy.km. La réalité de nombreuse voie secondaire est largement en deçà de cette fréquentation.
- Ces lignes sont amorties, mais vieillissantes. Les plans rails régionaux (renouvellement des voies, ballast, mise à niveaux,...) pèsent lourds, parfois très lourds pour des émissions qui se répartirons sur un petit nombre de voyageurs. A titre de comparaison, un km d'une voie de la LGV 1 (Paris - Lyon) produit chaque jour de l'ordre de 80 000 voy.km (120 trains x 700 personnes = 84 000 voy.km), alors qu'une voie TER rénovée largement pratiqué ne voit souvent pas passer plus de 20 trains par jours transportant chacun moins de 200 personnes, soit 4000 voy.km. La réalité de nombreuses voies secondaires est largement en deçà de cette fréquentation.
- Des émissions connexes significatives : les gares, l'entretien des rames et du réseau,..., mais qui pourraient être envisagées différemment (du point de vue du CO2)
un bilan CO2 global plutôt défavorable à ce mode de transport. A peine mieux que l'automobiliste avec l'usage actuel qu'il fait de la voiture (137gCO2/voy.km). Et sans perspectives d'évolution majeurs d'ici 2050 L'électrification de la voie ou l'émergence de traction électrique avec batteries embarquées semblent les seules perspectives si on souhaite conserver un objectif de durabilité pour ces voies de dessertes. Ils sont aujourd'hui sur des horizons de 60 à 400 gCO2/voy.km selon les lignes.
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La place des TER Diesel dans la mobilité globale des personnes
Les TER en France (électrique et Diesel) pèsent 13,5 milliard de voy.km en 2011, soit 1,3% de la mobilité des personnes. Dans cette petite portion, 20% sont assurés par des TER Diesel (en tout cas dans les Régions que nous avons eu l'occasion d'étudier en détail). Le trafic voyageur produit en France par la traction Diesel serai alors de l'ordre de 2,7 milliards de voy.km.
La traction ferroviaire Diesel sert donc près de 0,3% de la mobilité des personnes en France. C'est faible. La question est alors "Quel équilibre choisir entre l'impératif de la desserte de territoires isolés et la lutte contre le changement climatique?"
Source principale : Les comptes des transports de la nation – depuis 1990 – disponible sur Internet.
Figure 1 : Détail de la mobilité des personnes en France en voy.km en 2011 par mode de transport(source : compte des transports 2012 – 1 Gvoy.km = 1 milliard de voyageur kilomètre = 1 000 000 000 de voyageur kilomètre)
Les TER ferroviaires Diesel : l'énergie de traction - la cas de la région PACA : 122gCO2/voy.km
La majorité des régions réalisent régulièrement des enquêtes très détaillées sur la fréquentation des services TER qu'elles financent. Pour cela une armée d'enquêteurs va passer une ou deux semaines à monter dans chaque train sur l'ensemble de leur parcours, pour compter combien de personnes montent et descendent à chaque arrêt. Ces enquêtes permettent d'établir très précisément pour chaque numéro de train, la production de voy.km qu'il aura réalisé. Exemple : le train n°9876595 de 7h56 qui relie Champignac à San Antonio aura produit 4750 voy.km. Comme on connait la distance qu'il aura parcouru, et le nombre d'arrêts - redémarages qu'il aura effectué, on a une bonne idée de l'énergie qu'il aura consommée. On en déduit alors directement le contenu CO2 (pour l'énergie de traction seule) de chaque voy.km produit sur cette mission. Nous avons procédé à l’analyse détaillée de la fréquentation des services de transport (autocar, bus, train diesel, train électrique) à partir de ces enquêtes sur plusieurs régions Française. La Région PACA à mis en ligne ces résultats (Voir à partir de la page 30, le Bilan Carbone des TER en région PACA). On reproduit ci-dessous le tableau de synthèse de la production de voy.km par les TER sur chaque ligne (en rouge, la traction Diesel).
Tableau 1 : Détail de la production de chaque ligne TER PACA - en Rouge, les tractions Diesel Emissions par ligne et par voy.km pour la traction seule. 2011 (source : Internet - Bilan Carbone Région PACA - corrigé de 10% pour le Diesel) ATTENTION : les émissions amonts des carburants ont été réévaluées (doublées) en 2012 (BC V7), ce tableau en tient compte et présentes des émissions pour la traction Diesel 10% supérieures à celles indiquées dans le rapport BC PACA
Il ne s'agit que d'un exemple, mais avec près d'un milliard de voy.km par an, cette région pèse 1/14 des voy.km des TER Français (pour 21 régions plus l'Ile-de-France).
Dans cette étude, la consommation des trains à été reconstituées à partir d'une consommation théorique de carburant ou d'électricité en fonction du matériel roulant, du nombre d'arrêt sur chaque mission et des distances parcourues. Le tableau ci-dessous détaille les hypothèses retenues pour reconstituer la consommation prise en compte pour chaque type de matériel roulant utilisé sur ce réseau :
Tableau 2 : Consommation unitaire du matériel roulant en condition d’exploitation (hors consommations annexes, préparation et attente - modélisation Objectif Carbone) (source : Internet - Bilan Carbone Région PACA - Objectif Carbone)
Les consommations unitaires du tableau 2 ont ensuite été traduites pour chaque train en GWh d'électricité et m3 de carburant à partir du descriptif des parcours de chacune des missions (kilométrage parcouru et nombre d'arrêt), puis en tonne de CO2 avec les facteurs d'émissions de la méthode Bilan carbone. Les lignes rouges du tableau 1 correspondent à la traction Diesel. On constate immédiatement combien la traction Diesel est distancée par la traction électrique pourtant prise ici avec une qualité Européenne, c'est à dire significativement carbonée, à 330 gCO2/kWh. La traction TER Diesel produit en PACA, 5 fois plus de CO2 que la traction électrique, avec une moyenne de 122 gCO2/voy.km (pour la traction seule), et des pointes à plus de 1000 gCO2/voy.km. Pour mémoire, 1000 gCO2/voy.km correspond à une consommation de 30 litres/100 km pour chacun des passagers. Même si ces parcours sont anecdotiques en volume, on perçoit ici le potentiel des dérives du désenclavement à tout prix Les centrales électriques au gaz les plus performantes (cycle combinée gaz) produisent de l'électricité "100% énergie fossile" à près de 360 gCO2/kWh. Nous comparons donc là 2 types de tractions basées chacune sur un mix quasiment 100% fossile. L'écart entre traction Diesel et traction électrique s'explique par deux éléments :
- Les taux de remplissage sont significativement plus faible sur le réseau non électrifié. La même consommation d'énergie finale se répartit sur un plus petit nombre de voyageurs
- 1 kWh d'énergie mécanique produits par un moteur Diesel embarqué dans une locomotive engendre près de 1000 g de CO2, alors qu'un kWh d'énergie mécanique transmis par une locomotive électrique, dont l'électricité sera issue d'une centrale gaz à cycle combinée (les plus performante en énergie fossile) engendre de l'ordre de 400 gCO2.
Plus largement, nous avons analysé sur plusieurs Régions, plus de 10 000 missions différentes assurées par des trains ou des autocars régionaux. Ces missions recouvrent l’ensemble des services de transports en commun organisé à l’échelle régionale sur une semaine complète. Cela comprend à la fois les lignes 100% rurales, les lignes reliant les préfectures, en semaine, le WE, le jour, la nuit, en heure pleine et creuse. Toutes les situations existantes sont couvertes : l’offre est analysée de manière exhaustive.
L'ordre de grandeur de 120 gCO2/voy.km pour la seule énergie de traction des TER Diesel est une valeur stable d'une région à l'autre.
Les consommations annexes de carburant par les machines : 15 gCO2/voy.km
Avant d'être en service voyageurs, les trains sont remisés, entretenus, préparés et parcourent pour cela des trajets à vide. En gare, avant le départ, ou bien au terminus, avant le retour, les trains sont en mode d'attente, moteur allumé pour assurer des fonctions de sécurité (freinage), et de confort (climatisation, chauffage, éclairage). Selon nos sources, un tricaisses X 76500 consommerait 5 litres à l'heure au repos et 49 litres à l'heure avec tout ces services auxilliaires actifs. Sur la base de ces consommations unitaire pour differents matériel, et des temps d'attentes quotidien des trains en gare (évalué à 1h30 par jour, répartie équitablement entre bas régime et mode actif), nous avons évalué que ces consommations auxiliaires rajoutent près de 12% aux consommations standard de service voyageur. Sur une base de traction calée à 120 gCO2/voy.km, cela rajoute 15 gCO2/voy.km supplémentaire.
Les émissions liées à la maintenance et l’exploitation du réseau : 20 à 30 g de CO2/voy.km
Voir également la page dédiée aux émissions connexes de l'activité ferroviaire
Les réseaux régionaux n’assument plus d’amortissement des travaux comme c’est le cas pour le TGV. En contrepartie, ils assument un poids des opérations de conduite et de maintenance bien plus lourd que le réseau TGV, notamment du fait d’installations particulièrement vétustes et surabondantes par rapport au service produit : plus de personnel, plus de bâtiment, plus de matériel et moins de voy.km produit que pour le réseau TGV. On distinguera 3 type d’émissions connexes :
- Les travaux lourds, plans rails et assimilés : 5 à 10 g eCO2/voy.km Il y a lieu de rajouter de l’ordre de 5 à 10 g par voy.km lorsqu’un plan rail ambitieux a été mis en œuvre à l’échelle régionale. On retrouve là une valeur proche de l’amortissement d’une ligne TGV pour des travaux bien moins importants qui s’amortissent sur un trafic également beaucoup plus faible. C’est le résultat de nos études sur le réseau RFF et pour le compte de RFF qui nous permettent de nous prononcer ainsi.
- La maintenance des bâtiments SNCF : 15 g de CO2/voy.km On dépense moins d’énergie par passager à entretenir une série de gares TGV HQE construites à raison d’une gare tous les 400 km de LGV et qui voit passer 100 trains bondés par jour qu’une série de gares SNCF construites à la fin du 19 ième siècle, positionnées tous les 10 km d’une ligne qui voit passer 10 trains peu chargés par jour. Il y a de nombreux bâtiments qui, à défaut d'isolation, ne devraient pas être chauffés!!
- Le renouvellement du matériel : 5 g de CO2/voy.km Avec les TER, on dispose d’un matériel qui produit beaucoup moins de voy.km qu’un TGV qui parcourt 1500 km par jour avec un taux de remplissage de 70%. Egalement, le matériel TER pèse significativement plus lourd : 1 tonne/siège en TER contre 0,7 tonne/siège en TGV. Ceci renchérit significativement le poids CO2 du matériel TER.
Synthèse :
TER en traction diesel : 125 g eqCO2/voy.km (sans plan rail à amortir)
Les TER ferroviaires : perspective 2050
Quels que soient les progrès réalisés par l’exploitant sur les émissions connexes, le TER ne peut être performant que s’il atteint (en moyenne, heure creuse, et extrémité de ligne comprises) des taux de remplissages dignes des heures de pointe en région parisienne. A ce niveau, il peut atteindre le niveau de performance de l’automobile raisonnablement utilisée (3 personnes à bord) tout en coûtant beaucoup plus chère à la collectivité. Son avenir ne s’appuiera certainement pas sur ses qualités de développement durable, sauf s’il envisage l’électrification ou le carburant alternatif. L'émergence de solution de TER équipés de batterie électrique pourrait être une solution tout à fait pertinente du point de vue du CO2.
Les machines que l'on commande en 2012 rentreront en service vers 2015 et dureront 40 ans (fin de service en 2055!). Des progrès significatifs en termes de consommation ne sont donc pas à attendre. Un gain sur les taux de remplissage est envisageable, mais limité. On envisage dans ce contexte une amélioration de l'ordre de 20% sur le contenu CO2 de la mobilité moyenne en TER Diesel à l'horizon 2050, soit un abaissement de 125 g à 100 gCO2/voy.km. 12 000 km parcouru dans ces conditions engendrent 1200 kg de CO2. C'est encore trop pour un budget global de 1400 kg de CO2 par personne et par an.