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Documents III) Définitions et analyses des impacts Energie

Energie

L’objet de ce chapitre est d’évaluer l’impact du projet de métro automatique sur la consommation énergétique. Il ne s’agit pas de réaliser un bilan sur l’ensemble de l’Ile-de-France, comme cela a été présenté en phase I pour l’analyse de l’état initial, mais plutôt d’estimer les variations de consommation de la circulation routière qui est la plus susceptible d’être modifiée par l’arrivée du métro. Le modèle d’émission basé sur les données de flux de déplacements du modèle de transport de la DREIF permet de calculer la consommation de carburant par catégorie de véhicule et pour l’ensemble des voiries principales d’Ile-de-France. Ces consommations sont calculées pour l’horizon 2035 avec et sans projet. Le parc, les profils d’émission et le réseau routier sont constants pour les deux scénarios.

Par comparaison, nous indiquerons également la consommation estimée du métro automatique.

Rappel des objectifs réglementaires

L’Etat s’est engagé au Grenelle de l’environnement à mettre en œuvre des mesures qui permettront de diminuer de 2 % par an l’intensité énergétique (rapport entre la consommation d’énergie primaire et le PIB) dès 2015 et de 2,5 % par an dès 2030. Le lien avec le PIB permet de ne pas déconnecter les objectifs environnementaux des ambitions de développement économique pour la région. En effet, le développement économique est difficilement envisageable actuellement sans augmentation des consommations énergétiques.
Consommations pour la situation sans projet

En 2035, globalement, la consommation de carburants est en légère diminution (6 %) grâce, principalement, à l’amélioration du parc roulant (tableau III.2.2-1). Cette faible diminution est la conséquence des options conservatrices prises quant à l’usage futur des véhicules hybrides et surtout électriques (voir hypothèses de constitution du parc).

Impacts du projet

- Impacts directs

Même si l’efficacité énergétique d’un métro n’est plus à démontrer, les coûts de l’énergie de traction (nécessaire au mouvement des trains et au réchauffage des rails) et de l’énergie utilisée dans les stations ou gares sont des postes de dépense majeurs. La répartition entre ces deux consommations varie selon la structure du réseau : elle est de 65/35 sur le métro parisien, et de 85/15 pour les RER RATP.
En ce qui concerne l’énergie de traction, la consommation s’exprime en kilowatts x heure par voitures x kilomètre. Celle-ci dépend :
- de la vitesse de pointe ;
- de la technologie de roulement (sur fer ou sur pneu), le fer offrant une résistance à l’avancement inférieure ;
- de l’efficacité de récupération d’énergie des trains, et de la ligne : le matériel roulant récent permet une récupération d’énergie de l’ordre de 40 % de l’énergie nécessaire ;
- de la maîtrise des pertes en ligne, qui dépendent du niveau de tension du courant de traction ainsi que de la nature et de l’importance des sections conductrices ;
- des optimisations de marche produites par le système de conduite automatique des trains.

Dans le cas de cette étude, en fonction de la vitesse de pointe et de la technologie de roulement (fer ou pneu), le ratio entre kilowatts x heure (kWh) et voitures x kilomètre (V.K) se situerait entre 1,6 et 2,3. Etant donné que la production des voitures x kilomètre est estimée à 350 millions par an, la consommation annuelle totale d’énergie de traction serait comprise entre 550 et 800 GWh.

La consommation d’énergie au sein des gares est difficile à évaluer en l’état actuel d’avancement de l’étude. La consommation dépend du volume, du niveau de mécanisation et de la profondeur de l’ouvrage. A ce stade, on estime à 2 Gwh la consommation d’énergie par gare, soit environ 80 Gwh pour l’ensemble des gares prévues. Dans cette estimation, les éventuelles mesures qui pourraient être liées aux objectifs du Grenelle de l’environnement n’ont pas été prises en compte (notamment l’utilisation d’énergies renouvelables).

Pour la comparaison, la dépense totale d’énergie varierait donc de 630 Gwh à 880 Gwh annuels soit entre 54 000 et 76 000 Tep, ce qui reste inférieur aux gains obtenus sur la route (- 83 000 TEP) (voir ci-dessous). De plus, l’usage de l’électricité permet plus de souplesse s’il y a une volonté de s’approvisionner à des sources renouvelables.

- Impacts induits

Globalement, avec le projet, les consommations de carburants sont réduites de 2 %. Cette réduction est directement imputable à la diminution du trafic automobile suite au report modal vers le transport public. L’analyse des vitesses sur le réseau, comme pour les émissions de polluants, indique par contre qu’elles sont en hausse, ce qui aurait tendance à contrebalancer les effets positifs du report modal. Le tableau ci-dessous donne les valeurs des indicateurs évalués dans l’état initial et dans la situation de référence en 2035 avec et sans projet de métro automatique.

Pour mieux se rendre compte de l’impact global de la mise en place du métro automatique sur la consommation énergétique, il est possible d’effectuer un calcul basé sur les objectifs du Grenelle de l’environnement :

Pour rappel, au Grenelle de l’environnement, l’Etat français s’est engagé à diminuer de 2 % par an son intensité énergétique dès 2015 et de 2,5 % par an dès 2030. L’intensité énergétique est définie comme suit :


avec
I : intensité énergétique à la fin de l’année x
C : consommation énergétique de l’année x
PIB : Produit Intérieur Brut de l’année x

En supposant qu’en 2025 l’Etat français ait respecté cet engagement et en considérant une augmentation annuelle du PIB national de 1.5 % après 2025 , l’objectif annuel de diminution de la consommation énergétique française s’élève à 0.8 % pour respecter les objectifs du Grenelle en 2035.

D’autre part, d’après les résultats du modèle d’émission pour la situation de référence et à l’horizon 2035, la mise en œuvre du métro automatique permettrait une diminution annuelle de 0.2 % entre 2025 et 2035 par rapport à une situation sans projet (effet positif du report modal). Il convient également de prendre en compte dans ce calcul la dépense totale d’énergie liée à la traction du métro automatique et la consommation énergétique des gares (en moyenne +6,5 Tep/an, soit +0.16 % d’augmentation annuelle). Il faudrait également déduire les gains réalisés lors de la réorganisation du réseau (suppression des bus de banlieue) mais ces données ne sont pas disponibles à ce stade de l’étude.

Au final, le projet de métro automatique a un impact énergétique globalement positif puisqu’il permettrait d’atteindre une diminution de la consommation énergétique de -0.04 %/an entre la mise en œuvre du métro (2025) et l’horizon 2035. Le projet ne permet donc pas, à lui seul, de répondre entièrement aux objectifs annuels du Grenelle de l’environnement (-0.8 %/an), mais il y contribue à hauteur de 5 % par an.

A noter que cette estimation ne prend pas en compte d'éventuelles mesures permettant de réduire la consommation énergétique directe du métro (voir point précédent) et les gains suite à la restructuration du réseau TC.

Propositions de mesures d’évitement et de réduction
La contribution du projet de métro automatique aux objectifs mondiaux et nationaux de réduction de la consommation énergétique pourrait être valorisée en :
- réduisant la dépense totale d’énergie liée à la traction du métro
La consommation électrique importante de ce système de transport a poussé les exploitants à surveiller leur consommation énergétique afin d’identifier des sources potentielles de réduction. La chaîne de transport et de conversion d’énergie ainsi que les systèmes de contrôle et d’automatisme sont les facteurs clés pour diminuer la consommation électrique . Un métro utilise 90 % de l’énergie totale pour la traction, le reste de l’énergie est utilisée pour les équipements auxiliaires. L’énergie cinétique dissipée lors des freinages représente 40 % de la consommation énergétique. De fait, les constructeurs ont mis en place des dispositifs de stockage d’énergie permettant de renvoyer celle-ci en ligne afin qu’elle soit utilisée par un autre train demandeur d’énergie. Ce système est d’autant plus efficace si le métro est automatique. En effet, l’optimisation des profils de vitesse et des tables horaires d’exploitation engendrent une utilisation optimum de l’énergie cinétique des véhicules. A Turin, Siemens a évalué à 33 % (projet VAL, Turin) l’économie d’énergie effectuée lors de l’automatisation du métro.

- réduisant la dépense totale d’énergie liée au fonctionnement des gares
En termes de conception du bâtiment à proprement parlé, de nombreux guides font office de référence en matière d’économie d’énergie du bâtiment. On peut citer notamment la certification HQE (© Certivéa) qui propose de nombreuses mesures dans ses référentiels afin de limiter la consommation énergétique de différents types de bâtiment.

- incitant au report modal des automobilistes

Impacts résiduels après la mise en place des mesures et exemples de mesures compensatoires
L’impact du métro automatique sur la consommation d’énergie est globalement positif.

Conclusion
Le bilan énergétique du futur métro automatique est globalement positif : la dépense énergétique totale liée au fonctionnement du système est largement compensée par les gains qu'il procure en termes de report modal. Un impact régional positif, donc, mais ne répondant pas à lui seul aux objectifs ambitieux fixés par le récent Grenelle de l'environnement. Afin de renforcer les impacts positifs liés à ce report modal, toutes les mesures d’accompagnement susceptibles d’accroître la densification des pôles de transport et l’utilisation des modes doux sont fortement recommandées.

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