Efficacité énergétique et transports

En physique, « l’efficacité énergétique » désigne le rapport entre l’énergie utile produite par un système et l’énergie totale consommée pour le faire fonctionner.

Cette terminologie est souvent plus largement utilisée pour désigner l’ensemble des technologies et pratiques qui permettent de diminuer la consommation d’énergie tout en conservant le même service final (« faire mieux avec moins »).

Les plans d’action français et européens dédiés à l’amélioration de l’efficacité énergétique présentent le secteur des transports comme le deuxième plus grand potentiel d’action après les bâtiments. Il en est attendu une croissance économique supérieure et une préservation de l’environnement. L’utilisation plus limitée de l’énergie et l’attention particulière portée à la réduction des gaz à effet de serre ne doit cependant pas entraver la mobilité des personnes et des marchandises sous peine de constituer une contrainte économique lourde. Les innovations technologiques permettent une évolution des comportements, engendrant de fait des gains en termes d’efficacité énergétique dans les transports.

En France, la part des transports dans la consommation finale d’énergie atteint près de 32% en 2010. C’est le domaine qui connaît l’augmentation la plus rapide de la consommation d’énergie : entre 1971 et 2005, la consommation d’énergie finale des transports mondiaux a été multipliée par 2,2⁽¹⁾.

Le développement de nouvelles technologies

Pour réduire l’impact des transports dans la consommation énergétique mondiale, différents moyens sont développés :

• des moteurs (thermique, électrique, hybride, pile à combustible), des accessoires et des auxiliaires (climatisation, pneus) plus performants. Dans le cas de la climatisation, des systèmes de débit d’air frais à taux variable et d’échangeurs de chaleur peuvent réduire de près de 25% la consommation d’énergie consacrée à ce poste dans les véhicules sur rail, assure l’entreprise Bombardier (système ThermoEfficient)⁽²⁾ ;
• des nouveaux types de carburants plus performants développés par les entreprises pétrolières comme « Total Excellium » et « BP Ultimate ». Ils permettent une meilleure protection du moteur par une limitation des frottements et une diminution de la consommation de carburant (et donc indirectement une réduction des émissions de CO₂) ;
• des systèmes embarqués d’aide à la conduite (systèmes régulateurs de vitesse, systèmes de freinage, etc.)⁽³⁾. Ils favorisent un mode de conduite plus économe en énergie (éco-conduite) et la sécurité des usagers. Ils font partie des Systèmes de Transport dits  « Intelligents » (STI) qui utilisent les nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication (TIC).

Dans son scénario de base, l’AIE prévoit en 2009 une diminution de la consommation moyenne en litres par km de 25% d’ici 2030 (aussi bien dans les pays de l’OCDE que dans ceux qui n’en font pas partie)⁽⁴⁾.

L’intermodalité des transports (de marchandises et de personnes)

L’intermodalité consiste à employer plusieurs modes de transport lors d’un même trajet. Elle favorise l’utilisation de transports collectifs ou peu consommateurs en énergie.

• Pour le transport des marchandises, des solutions alternatives au « tout routier » sont développées : le transport combiné rail-route ou fluvial-route peut par exemple être privilégié sur les trajets de longue distance. L’estimation de l’efficacité d’un mode de transport intègre à la fois l’efficacité de la transformation de l’énergie primaire en énergie utilisée (« du puits au réservoir ») et l’utilisation de l’énergie par le mode de transport  en conditions réelles d’exploitation (« du réservoir à la roue »). L’exemple ci-dessous illustre les gains possibles en termes d’efficacité énergétique selon les modes de transport utilisés⁽⁵⁾. L’utilisation d’une voie d’eau au lieu de la route sur moins de 2% du trajet permet une réduction totale des émissions de CO₂ par tonne de près de 15% (en évitant certaines nuisances induites par l’utilisation du mode routier, notamment sonores ou une congestion du trafic) ;

Gains d’efficacité énergétique en fonction du mode de transport utilisé (©2011 d'après Etude de l’ADEME, janvier 2009)

• Dans les transports urbains des particuliers, des modes alternatifs à la voiture individuelle sont prônés⁽⁶⁾. L’usage des modes de transport alternatifs à la voiture est notamment promu par les Plans de Déplacement Entreprises (PDE) qui encourageant le vélo (local de stationnement) ou les transports publics (création de navettes, augmentation de la fréquence de desserte en accord avec les opérateurs de transport).

De manière générale, l’intermodalité implique une meilleure gestion des flux : les différents modes de transports doivent être mieux reliés au niveau des stations de métro, des aéroports, des ports et des gares. Au niveau de l’Union européenne, la création d’un « espace européen unique des transports »⁽⁷⁾ vise entre autres à favoriser ce transport multimodal et à mieux informer les usagers.

La mise en place de nouvelles normes

L’AIE juge nécessaire que les Etats adoptent des normes d’efficacité énergétique afin de conjuguer un emploi plus maîtrisé de l’énergie et une réduction des émissions de gaz à effet de serre. De nombreux Etats définissent, par exemple, des normes pour les pneus et les carburants et font la promotion de l’éco-conduite⁽⁸⁾. En avril 2009, l’Union européenne fixe un objectif d’émissions de CO₂ pour les voitures neuves : 130g/km pour 2012 et jusqu’à 95g/km pour 2020⁽⁹⁾. Des sanctions financières sont prévues pour les gros constructeurs automobiles ne respectant pas cette directive. Des normes européennes (Euro 4, Euro 5, etc.) révisent régulièrement à la baisse les seuils d’émissions des principaux polluants.

D’un point de vue environnemental, l’AIE estime que les actions qu’elle propose⁽¹⁰⁾, intégrant notamment l’éco-conduite, permettraient d’économiser 1,4 Gt de CO₂ par an d’ici 2030. 

Enjeu énergétique : dépendance à l’égard du pétrole

En 2010, les importations pétrolières représentent un coût global de près de 210 milliards d’euros pour l’UE⁽¹¹⁾. Sachant que plus de 60% de la consommation mondiale de pétrole est dédiée aux transports (AIE, 61,4% en 2008), le problème de la dépendance à cette ressource fossile se pose pour les acteurs du secteur.

Actuellement, la consommation mondiale de pétrole continue de croître, de 4% en 2010. Cette progression est portée par le développement rapide du transport routier et aérien, notamment dans les grands pays émergents comme la Chine (+12%) et le Brésil (+9%)⁽¹²⁾. Les mesures d’efficacité énergétique ont pour objectif de réduire la dépendance à plus de 90% des transports au pétrole et aux produits pétroliers, en favorisant notamment la recherche de nouveaux carburants.

Enjeu économique : congestion coûteuse du trafic 

En situation de statu quo, les coûts liés à la congestion du trafic (consommation accrue de carburant, émissions supplémentaires de gaz à effet de serre, etc.), estimés à près de 80 milliards d’euros⁽¹³⁾ augmenteraient de près de 50% d’ici 2050 selon la Commission européenne⁽¹⁴⁾. L’intermodalité peut permettre de mieux réguler les transports Des programmes de recherches financés par l’UE visent à mieux réguler le trafic des différents modes de transport : aérien avec le programme SESAR (Single European Sky ATM Research) et la mise en place du Ciel unique européen⁽¹⁵⁾, ferroviaire avec le programme ERTMS (European Rail Traffic Management System), maritime avec le programme SafeSeaNet, etc. 

 les « autoroutes de la mer » mises en place au sein de l’UE et avec les pays voisins, visent par exemple à optimiser la performance du transport de frêt en acheminant des remorques par voie maritime⁽¹⁶⁾.

L’intermodalité reste cependant confrontée à un obstacle financier lié aux importantes infrastructures à construire. Dans l’Union européenne, les investissements nécessaires pour ces infrastructures sont estimés à plus de 1 500 milliards d’euros entre 2010 et 2030.

Enjeu environnemental : diminution des gaz à effet de serre

Le secteur des transports représente 23,3% des émissions totales de CO₂ dans l’UE en 2008 (33,2% en France)⁽¹⁷⁾. L’Union européenne entend réduire ses émissions de gaz à effet de serre d’ici 2030 d’environ 20% par rapport au niveau de 2008. Elle prône notamment le recours aux biocarburants qui doivent permettre de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 50% par rapport aux énergies fossiles en 2017⁽¹⁸⁾.

Enjeu humain : mobilité et sécurité des personnes  

La mise en place de moyen de transports alternatifs à des fins économiques et environnementales doit prendre en compte la notion d’accessibilité pour les usagers La mobilité des personnes constitue un enjeu social autant qu’économique. Notons que l’éco-conduite qui permet de réaliser des économies d’énergie et d’argent, contribue également à renforcer le confort des usagers et à réduire les coûts sociaux liés aux nuisances sonores.

Enjeu technologique : Systèmes de Transport Intelligents (STI)

Les STI utilisent les nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) qui offrent des applications diverses : systèmes embarqués d’aide à la conduite, mode de gestion du trafic des différents modes de transport, etc. Ces innovations technologiques constituent donc elles-mêmes un enjeu économique, humain et environnemental.

L’efficacité énergétique doit être envisagée globalement. Elle concerne :

• les Etats, qui élaborent des normes d’efficacité énergétique et planifient les infrastructures ;
• les instances internationales des différents modes de transport : aérien (OACI), ferroviaire (UIC), maritime (OMI) etc., qui favorisent la collaboration des Etats pour standardiser des normes d’efficacité énergétique ;
• les constructeurs de moteurs, de pneumatiques et producteurs de carburants alternatifs ;
• les opérateurs et gestionnaires de services de transports (entreprises de transport public, compagnies aériennes, opérateurs ferroviaires, etc.) ;
• les collectivités locales ;
• les citoyens conducteurs, acteurs directs de l’éco-conduite, les passagers, les cyclistes et piétons, etc.

• Dans l’Union européenne, l’industrie des transports représente environ 5% du PIB et emploie près de dix millions de personnes.
• En France, la consommation d’essence en litres pour 100 km a baissé de plus de 10% entre 1990 et 2007. 

Evolution des consommations spécifiques moyennes en France (en litres pour 100 km) ©2011

• En 2009, la production de véhicules dans le monde atteint 61,7 millions de voitures (dont presque un quart en Chine)⁽¹⁹⁾. Une très grande majorité des émissions de CO₂ dues aux transports émane du mode routier, comme l’atteste le graphe suivant au niveau français.

Emission de CO2 par mode de transport en France métropolitaine (©2011 d'après CITEPA/format CECTEN)

Historiquement, la révolution industrielle au XIX^e siècle ouvre la voie à de nouveaux modes de consommation et de transport. La mondialisation des échanges intensifie les transports et les émissions de gaz à effet de serre associées.

En particulier, le secteur automobile s’est développé autour d’un couple unique, à savoir le moteur à combustion interne associé au pétrole. Des solutions alternatives existent actuellement mais le binôme de référence progresse lui-même en performance. L’efficacité énergétique progresse ainsi au gré de cette émulation réciproque.

A l’heure actuelle, l’Union européenne est pionnière en termes d’efficacité énergétique et instaure différentes normes au niveau communautaire, convergeant vers son objectif de réduction de 20% des émissions de gaz à effet de serre d’ici à 2020 par rapport aux niveaux de 1990.

Les Etats-Unis font également de l’efficacité énergétique une priorité et formulent en 2006 un plan national d’action pour l’efficacité énergétique. Le programme Energy Star constitue un exemple de cette coopération entre les industriels et l’administration. Au Japon, les STI sont particulièrement développés dans le secteur des transports⁽²⁰⁾.