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Etude bus AirParif

Ile De France Mobilités test des bus en condition réelle et aide les élus les AOTM et les opérateurs dans leur choix de renouvellement de flotte...

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Si on n’opte pas pour l’électrique, quel bus à moteur classique choisir pour réduire le mieux la pollution de l’air ?

 

Quelle différence entre un bus Euro VI, un hybride Euro VI et un GNC E. ? Certes sur le papier, on connaît dans leurs grandes lignes les performances environnementales de ces véhicules qui appartiennent à la famille des motorisations thermiques. Mais comme pour les voitures, entre les niveaux de pollutions garanties par le constructeur et celles relevées en fonctionnement quotidien, il y a souvent des écarts. L’exploitation d’un bus en conditions réelles, avec des voyageurs à bord, par tous les temps, sur les différentes lignes d’un réseau constitue le juge de paix.

Encore faut-il pouvoir mesurer méthodiquement les émissions…

 

C’est ce qu’ont fait Ile de France Mobilités et Airparif en réalisant les relevés et publié une étude comparative qui  peut aider les élus des autorités organisatrices et les opérateurs à faire leur choix d’investissements lors des opérations de renouvellement de flotte de bus.

Durant 2 ans, sur des lignes du réseau parisien, de la proche banlieue et de la grande couronne (représentant 1600 trajets) Airparif a recueilli, grâce à un dispositif inédit et innovant, plus de 30 millions de données d’émissions obtenues en sortie de pot d’échappement.

L’un des intérêts de la méthode, qui affine une étude de l’Ademe, démontre que circuler en condition réelle avec des voyageurs et des conditions météo variées permet de constater que la température ambiante n’est pas neutre.

 

Selon les motorisations, elle peut faire varier le niveau émissions de certains polluants notamment en prenant en compte les émissions particulières dues aux démarrages à froid.

Des capteurs sur 28 véhicules :

Bus diesel Euro VI (véhicules homologués à partir de 2014), Bus hybrides,  Bus au Gaz Naturel Comprimé (GNC), une forme de Gaz Naturel pour Véhicules (GNV). Et bien sûr, les vieux bus Euro IV  (véhicules homologués à partir de 2006) d’IDFM n’ont pas été oubliés, car les polluants qu’ils recrachent servent de base de comparaison. En revanche, les bus Euro V n’ont volontairement pas été inclus, « car il n’y a pas de rupture technologique conséquente entre les véhicules Euro IV et Euro V » justifient les organisateurs de l’opération.

Polluants de l’air et polluant du climat ont été mesurés.

 

- Les particules fines et ultrafines de diamètre compris entre 23 nm et 2,5 μm (PN),

- Les oxydes d’azote (NOx, dont NO2),

- Le monoxyde de carbone (CO),

- Et le dioxyde de carbone (CO2, gaz à effet de serre).

 

C’est parce qu’en Ile de France une part de ces polluants excédent les seuils réglementaires et qu’ils peuvent engager la responsabilité des pouvoirs public, qu’ils ont été choisi.

Il s’agit :

  • du dioxyde d’azote (NO2) de la famille des oxydes d’azote (NOx),

  • des particules (PM 10 )

  • des particules fines (PM 2,5)

  • et de l’ozone (O3). Les particules ultrafines (PUF) en nombre, surveillés par Airparif, ne sont pas actuellement réglementées dans l’air ambiant.

Quels résultats ?

 

  • Euro VI : Il n’y a pas photo entre les Euros IV et les Euros VI. Cette dernière norme permet de diviser par 4 en moyenne les émissions de NOx par rapport aux Euro IV

  • Euro VI hybrides : Ils divisent par 10 les émissions par rapport à celles des bus Euro.

  • GNC Euro VI : Ils divisent par 30 des émissions des bus GNC Euro VI est mesurée par rapport à celles des bus Euro IV diesel.

 

Les particules en masse (comme les PM10et PM2,5)

Différentes études scientifiques précisent que pour toutes les catégories diesel Euro VI, y compris hybride, et GNC, les rejets de ces particules sont si faibles qu’ils ne sont pas mesurables.

Mais Airparif a pu cibler les particules en nombre à l’échappement (PN, soit le nombre de particules de dimension comprise entre 23 nanomètres et 2,5 micromètres).

 Conclusion, pour tous les carburants, le passage à l’Euro VI conduit à la réduction spectaculaire du nombre de particules émises : de 80 à 50 fois moins qu’un bus diesel Euro IV.

Dioxyde de carbone (CO2)

  • Les diesel Euro VI réduisent de 6% leur consommation de carburant, et les émissions de CO2 qui y sont liées, par rapport aux Euro IV.

  • Les hybrides Euro VI réduisent eux de 27% leurs émissions de CO2 vis-à-vis aux Euro IV.

  • Les GNC Euro VI réduisent de 13% leurs émissions de CO2 vis-à-vis des Euro IV.
     

Les auteurs de l’étude soulignent en outre qu’au-delà des émissions à l’échappement  « le choix d’alimenter les bus GNC avec du biométhane comme carburant permet d’aller encore plus loin dans le bilan CO2 de ces véhicules » quand on considère le cycle du puits à la roue.

Les enseignements

 

Sur les bus Euro VI hybrides
 

Ils émettent globalement moins de polluants de l’air que les diesel Euro VI. Et les émissions d’oxydes d’azote, sont moins sensibles aux températures basses ainsi qu’aux variations de vitesse, ce qui a son intérêt dans les milieux urbains denses.

 

Sur les bus Gaz Naturel Comprimé (GNC) Euro VI

Ils présentent également une baisse des émissions conséquentes pour tous les polluants par rapport aux bus diesel EuroIV.

Les performances les plus marquants sont obtenues pour les oxydes d’azote, pas seulement par rapport aux diesel euros IV (-97%) mais aussi par rapport aux autres motorisations Euro VI. « Avec comme avantage que les émissions pour ce polluant n’augmentent pas lorsque la température ambiante diminue » souligne l’étude.

Ce qui influence la baisse de la pollution

 

Les conditions réelles permettent d’affiner l’analyse des facteurs qui impactent les émissions de polluants de l’air.

Les voici par ordre décroissant d’importance :

 

  • La technologie de motorisation du véhicule (la norme Euro nottament)

  • Les différents systèmes de dépollution, leurs réglages et leur entretien. Un fonctionnement non optimal des systèmes de dépollution, notamment la Selective Catalytic Reduction (SCR), peut causer des émissions de NOx ou de NO2 de 10 à 100 fois plus élevées. Cette situation, très rarement rencontrée durant l’étude, peut entraîner une grande variabilité des émissions.

  • La température d’échappement. Trop basse, elle peut empêcher le Selective Catalytic Reduction (SCR) de fonctionner de manière optimale et ainsi augmenter les émissions de NOx.

  • La température ambiante et le démarrage à froid. A moteur froid, ou à moteur chaud avec une faible température ambiante, les conditions de combustion et de fonctionnement des systèmes de dépollution ne sont pas toujours optimales. Là aussi, les émissions de NOx peuvent augmenter. Une faible température extérieure peut aussi allonger la durée du démarrage à froid.

  • La conduite et la vitesse. Une conduite moins souple en termes de régime moteur et d’accélération peut provoquer des émissions plus importantes de CO2 et de particules.

 

Concernant les bus Euro IV, la diminution de la vitesse moyenne de 20 km/h à 8 km/h conduit à un doublement des émissions de particules de NOx, et une hausse de 40% pour le CO2, à trajet constant.

 

En revanche, la vitesse moyenne influe très peu sur les émissions des bus Euro VI, les nouveaux véhicules sont en règle générale moins influencés par ce paramètre.
 

L’effet d’un renouvellement en chiffres

Entre 2014 et 2020, Île-de-France Mobilités a remplacé plus de 2000 bus (Euro II, III et IV) sur un parc initial de plus de 9 000 véhicules par des bus plus récents : bus Euro VI, hybrides, GNC et électriques. L’autorité organisatrice estime que ce renouvellement a réduit d’environ un tiers les émissions annuelles d’oxydes d’azote (NOx), de particules à l’échappement (PN) et de moins de 5% les émissions de CO2 des bus.

Cet article reprend des éléments du travail de thèse « Les transports face au défi de la transition énergétique. Explorations entre passé et avenir, technologie et sobriété, accélération et ralentissement », soutenu fin 2020. L’ensemble des documents (thèse, résumé, vidéo de soutenance) est disponible sur le lien suivant : http://www.chair-energy-prosperity.org/publications/travail-de-these-decarboner-transports-dici-2050

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