- « Nous devons massivement diminuer nos émissions de Gaz à Effet de Serre liées aux transports », de l’ordre de 90% au global d’ici 2050 selon l’ONU.
Cela correspond à une réduction plus forte et plus rapide dans les grandes agglomérations…
Valentin Lungenstrass
Adjoint au Maire de Lyon –
Mobilités, logistique urbaine, espaces publics
1. Ambitions françaises de neutralité carbone en France et de ré-industrialisation
(RTE 2021)
Dans son rapport 2021, RTE fournit la prévision souhaitée de l’empreinte carbone de la France (figure 1.1).
Figure 1.1 : Stratégie Française Bas Carbone
Cette réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre doit être un guide intangible pour tous les comportements individuels et surtout pour les politiques chargés de l’aménagement de l’environnement et en particulier des villes comme Lyon.
L’empreinte carbone de la France est la somme des émissions de CO2 en France et du solde des émissions qu’a nécessité la fabrication des importations et des exportations. L’évolution de l’empreinte carbone est représentée par la figure de 2.000 à 2.050. Elle a été en croissance jusqu’à l’an 2.010, puis a commencé à se réduire. La figure représente la stratégie française de réduction à horizon 2050
L’objectif de la stratégie nationale bas carbone (SNBC) vise la neutralité carbone en 2050. Cela signifie qu’alors la France n’émettrait pas plus de carbone que la nature en absorberait. Le CO2 disparaissant très lentement dans l’atmosphère (réduction de moitié en 120 ans), le cumul de la quantité restant à émettre ne doit pas dépasser une quantité donnée pour que le réchauffement induit ne dépasse pas 0,5 degré par rapport à aujourd’hui, soit 1,5°C par rapport à l’époque préindustrielle. Cette quantité restant à émettre est représentée par la surface en dessous de la courbe de la figure 1.1. La pente de la décroissance prévue est indispensable pour ne pas dépasser cette limite de 0,5 degré. Au delà, des phénomènes divers (fonte du permafrost émettant du méthane par exemple, fonte des glaces du Groenland, déviation du Golf Stream, montée des océans) risquent de provoquer un dérèglement climatique très sensible au 45ème degré de latitude et un emballement incontrôlable, irréversible et catastrophique du réchauffement. Dans ce cas, la planète deviendrait rapidement invivable, non seulement pour l’humanité, mais aussi pour la majorité de la flore et de la faune, conduisant à une extinction de la plupart des espèces, dont possiblement la notre. Les scientifiques ont calculé que 2050 est l’année au plus tard où il conviendrait d’atteindre cet objectif, pour que le cumul du CO2 émis n’entraîne pas un réchauffement climatique qui s’emballe.
Naturellement tous les états devraient faire le même type d’effort.
La tendance de cette réduction nécessaire de nos émissions doit être supérieure à la tendance passée récente. Par ailleurs, sur la Figure 1‑1, l’absorption par la nature apparait comme fortement en croissance, alors que les réserves de croissance sont quasi inexistantes en France (forêt importante à 33%, friches réduites, prairies abondantes, mais absorbant autant de CO2 que la forêt). L’objectif apparaît donc comme très ambitieux, voire peu réaliste. Notons aussi qu’il n’est pas prévu qu’en 2050, nos fournisseurs des états exportateurs aient réduit leurs émissions. Ce qui est une bien triste prévision, quoique réaliste.
2. Les sources primaires d’énergie
Comme le montre la Figure 2‑1, en France la moitié de l’énergie provient de l’électricité, fournie par diverses sources primaires (hydraulique, vent, nucléaire, gaz…) et pour l’autre moitié, fournie essentiellement par des combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon).
Figure 2.1 : Part des sources primaires dans l’énergie consommée en France.
Or, en France, l’électricité est produite majoritairement avec très peu d’émissions de CO2. C’est ce qu’indique la couleur verte des pays émettant moins de 100g de CO2 par kWh. Plus l’émission est marron et sombre, plus le pays émet de CO2/kWh produit (plus de 500gCO2 pour la Pologne, qui brûle du charbon).
Figure 1.2 : Emissions de CO2 des réseaux européens
De la sorte, l’énergie électrique qui couvre 48% des besoins est responsable de seulement 7,2% des émissions de gaz à effet de serre.
Figure 2‑2 : Part d'émission de CO2 par filière et pour l’électricité.
La figure 2‑2 indique les émissions de CO2 des divers secteurs de consommation d’énergie, selon qu’ils sont alimentés par de l’électricité ou non. On constate que les consommations d’électricité sont responsables de très peu d’émissions de CO2.
Par conséquent, pour réduire les émissions de CO2, nous disposons de 2 stratégies ;
– réduire (par 6 en France) nos consommations, donc notre niveau de vie,
– convertir nos consommations, pour utiliser exclusivement des sources électriques.
Naturellement la première option serait très pénalisante pour le niveau de vie des français et à mon avis quasi impossible à imposer dans n’importe quelle démocratie.
La seconde stratégie de conversion à l’électricité promet cependant d’être notablement coûteuse en investissements, mais aussi génératrice de retours d’investissement et vraisemblablement bien plus réaliste qu’un appauvrissement d’un facteur 6.
La France n’émet que 1% du CO2 mondial. La difficulté sera bien pire dans les autres nations.
La conversion à l’énergie d’origine électrique est la stratégie adéquat pour réduire les émissions de CO2.
Pour améliorer la fabrication de l’acier, il conviendra de réduire les oxydes métalliques par de l’hydrogène vert, en lieu et place du charbon. Pour les constructions, il conviendrait de remplacer le ciment par du bois, dans la limite des capacités de reforestation et aussi de révolutionner les technologies de construction.
Néanmoins, il faudra gérer au mieux la période de transition et d’investissement, sur quelques dizaines d’années, pour limiter autant que possible les émissions de CO2.
3. Objectifs, contraintes et stratégie pour atteindre réduire les émissions de CO2
Trois rapports institutionnels récents ont étudié le sujet de la réduction des émissions de CO2 par la production électrique. Rappelons l’essentiel de ces rapports.
3.1. Le rapport prévisionnel de RTE de 2017
RTE (Réseau de Transport Electrique, filiale d’EDF, chargée du fonctionnement du réseau électrique et des prévisions de consommation et de production pour son équilibre constant) a réalisé en 2017 une étude des solutions pour réduire à 50% la part de la production nucléaire (tel que proposée par François Hollande dans son programme électoral), tout en équilibrant le réseau. Aucune solution ne fonctionnait sans réduire la consommation énergétique. La réduction du nucléaire conduisait fatalement à la sobriété en énergie électrique. Cette diminution prévue de la consommation électrique ne reposait sur aucune prospective sérieuse et bien entendu ne s’est pas produite. En revanche, le facteur de charge des centrales nucléaires a diminué pour faire la place aux énergies renouvelables, entraînant des pertes économiques pour EDF.
Elle imposait également aux centrales nucléaires à la fois de moins produire et de compenser l’intermittence aléatoire et fatale des énergies éoliennes et photovoltaïques en développement. Or les centrales nucléaires de grandes puissances n’ont pas été conçues pour avoir la réactivité nécessaire. Comme on l’a constaté en 2021, s’il est soumis à des variations trop rapides de puissance, le circuit primaire des centrales de plus de 900GW, sous 155 bars de pression, risque de présenter des microfissures, entraînant alors des arrêts prolongés pour des réparations complexes.
Cette stratégie inappropriée de réduction de la consommation électrique a été différée, puis vient d’être abandonnée en 2021.
Figure 3.1 : Rapport RTE 2017
3.2. Le rapport de RTE 2021
Pour faire des prévisions prenant en compte ces incohérences, RTE a élaboré un panel de scénarios en 2021, pour atteindre les objectifs 2050. L’objectif récent (celui-ci justifiable) consiste à réduire l’empreinte carbone. Les objectifs secondaires sont :
– réduire les émissions françaises de CO2,
– réindustrialiser pour profiter de la sobriété carbone de notre réseau,
– prioriser la ré-industrialisation française.
Cette étude RTE prend en compte les délais de construction, en partie les difficultés d’équilibre du réseau et un peu l’acceptabilité des solutions. Elle présente aussi une analyse partielle des coûts de production. Cependant, nous pensons qu’elle ne prend pas en compte suffisamment le manque de réactivité des moyens de production, face aux variations des phénomènes naturels (comme signalé par la commission écologie urbaine de l’UCIL et surtout le manque de réactivité des centrales nucléaires, si l’on veut les conserver le plus longtemps possible en état de fonctionnement.
RTE propose les évolutions des secteurs de consommation, notamment urbains, le bâti et la mobilité.
Le rapport RTE traite aussi des variantes, comme l’importance de la ré-industrialisation et le stockage d’énergie sous forme notamment de stockage temporaire d’eau pompée, d’hydrogène ou de batteries.
Figure 3.2 Rapport RTE 2021
3.3. Rapport 2023 de la l’Assemblée Nationale sur la perte de souveraineté énergétique
Suite à la pénurie de gaz d’une part et aux arrêts simultanés de réacteurs nucléaires en 2022 d’autre part, ayant créé la pénurie d’énergie électrique en 2021, l’Assemblée Nationale s’est judicieusement interrogée sur la perte de souveraineté nationale dans le secteur de l’énergie et a questionné les nombreux décideurs et responsables ayant influencé l’évolution de la filière énergétique depuis 1995, pour en analyse les causes.
Figure 3‑3 : Stratégies électriques ressortant du rapport de l’Assemblée Nationale
4. Les prévisions croissantes de consommation électrique par RTE
Le rapport 2021 de RTE recherche des scénarios de production prenant en compte :
– un accroissement important de l’électrification des usages et une ré-industrialisation,
– des progrès structurels d’efficacité énergétique et de décarbonation.
Figure 4‑1 : Accroissement de consommation électrique modélisé par RTE en 2021
La consommation s’accroîtrait d’un tiers, soit 150 TWh (+/- 100 TWh).
Mais la consommation d’électricité diffère selon les secteurs :
– celle du chauffage décroîtra (-30GWh) grâce à l’utilisation de climatisations et à l’isolation,
– celle consommée par les transports connaîtra une croissance importante (+75TWh),
– celle consommée par l’industrie connaîtra successivement une décroissance due à l’efficacité accrue, mais une croissance ultérieure due à la transformation des procédés industriels (+68TWh),
– Si l’option de stockage sous forme d’hydrogène est retenu, la consommation s’accroîtra de 50TWh, à cause des pertes de transformation.
Cette prévision est juste l’inverse de celle de 2017, fondée sur la réduction de la production nucléaire. Cette prévision d’accroissement de la consommation se monte à 85 GW, hors ressources de flexibilité, soit 20GW de plus qu’actuellement. Elle est justifiée par le nouvel objectif de réduction des émissions de CO2, remplaçant le précédent. Elle est très ambitieuse. On note cependant une rupture de pente brutale en 2025 qui fait douter de son réalisme. Si l’on veut conserver notre souveraineté électrique, le défi reste d’y subvenir à temps, par un accroissement équivalent de la production, malgré les délais de construction des centrales. Est-ce possible ?
Figure 4‑2 : Evolution sectorielle des consommations électriques d'ici à 2050
Pour en étudier la faisabilité, RTE présente 6 scénarios de capacité de production, selon le taux de renouvelables (photovoltaïque et éolien), versus le taux d’énergie nucléaire. L’équipement hydraulique est de 22 GW, soit légèrement plus qu’actuellement, avec de nouveaux stockage temporaires d’eau pompée (STEP).
Figure 4‑3 : Scénarios des capacités de production
Un scénario extrême présente une solution reposant uniquement sur :
– le solaire,
– l’éolien,
– la combustion CCS, avec capture, transport et stockage du CO2, sans vraiment se préoccuper de la faisabilité technologique et économique de cette solution.
Ce scénario prévoit le démantèlement prématuré des centrales actuelles, souhaité par certains écologistes. Il exigerait notamment d’avoir construit au moins 37.000 éoliennes et même sans doute le double soit 7 fois plus que le nombre actuel. En les serrant, cela représenterait environ une bande de 70 km tout le long des 1.000 km de côtes françaises suffisamment ventées (de Dunkerque à Royan et en Méditerranée) et plus en les espaçant.
L’important pour fournir l’énergie consommée est d’avoir une quantité d’énergie certifiée (garantie) suffisante à tout instant, en toutes conditions. En faisant appel à des solutions de production aléatoires et fatales (éolien et solaire) et aussi à de la combustion décarbonée, technologie non opérationnelle à ce jour à l’échelle des besoins, ni technologiquement, ni économiquement. L’adaptation de la production à la consommation consistera à d’accroître les capacités de stockage, remplies en cas de production supérieure à la consommation et vidées dans la situation inverse.
Figure 4‑4 : Puissances certifiées selon les scénarios
Ces solutions de stockage sont essentiellement les batteries, les STEP, la transformation chimique en hydrogène.
3 causes renchérissent considérablement le coût final de l’électricité. Ce sont :
– la perte de rendement respectivement de 10%, 30% et 75%,
– Le coût des installations de stockage et de leur exploitation supérieur à celui la production,
– Les surcroits du coût du réseau pour les raccorder et utiliser.
Le coût des batteries, divisé par 2 chaque décennie, restera, même en 2050, très élevé (il double actuellement celui de l’électricité par jour de stockage).
Les STEP accroissent d’environ 50% le coût des installations et double le coût de l’électricité stockée.
Le stockage sous forme d’hydrogène, multiplie par un facteur voisin de 8, le coût de l’électricité, à cause d’un rendement de l’ordre de 25% seulement et aussi du coût des installations (hydrolyse, compression, stockage, distribution, pile à combustible…).
Concernant l’énergie nucléaire, les autres scénarios sont fondés sur une prolongation plus ou moins partielle des centrales, jusqu’à 60 ans. Cette possibilité est fondée sur le bon fonctionnement des réacteurs Westinghouse semblables aux nôtres, constaté aux Etats Unis, jusqu’à 60 ans et même plus. Les réacteurs français soumis à des régimes plus variables (à cause du pourcentage élevé d’éoliennes) auront-ils cette longévité ? Pourra-t-on les prolonger au-delà de 60 ans ? Les autres scénarios prévoient au moins la prolongation jusqu’à son extinction du parc nucléaire en fonctionnement et pour d’autres la construction de nouveaux réacteurs. Pour cela, RTE s’est fondé sur une proposition de la direction d’EDF de 2020, à savoir de pouvoir construire un réacteur tous les 2 ans (seulement !), le premier dans 15 ans. On peut s’étonner de ce rythme paresseux. Rappelons en effet qu’EDF a su par le passé mettre en route (selon le plan Messmer) jusqu’à 3 à 4 réacteurs par an, pendant plusieurs décennies. EDF préparée à l’objectif présidentiel de démanteler des réacteurs est elle encore apte à en construire ?
Selon le rapport, plus les scénarios utilisent l’énergie nucléaire, moins l’énergie finale sera coûteuse. Selon les rapports de la Cour des Comptes, le coût de l’électricité nucléaire, de l’ordre de 6c€/kWh, est en effet le moins cher de tous.
En résumé :
Le rapport RTE montre que les inconvénients et les coûts de production électrique seront d’autant plus élevés que les sources d’énergie seront aléatoires et fatales (c’est à dire de source éolienne ou solaire).
5. Les préconisations de l’Assemblée Nationale
Dans son rapport, l’Assemblée Nationale regrette fortement que la France ait pris 30 ans de retard :
– la construction des centrales nucléaires ayant été stoppée par les décideurs depuis les années 1995,
– la capacité d’EDF à construire des centrales ayant ainsi été dissoute ;
– l’arrêt puis l’abandon de la filière des super générateurs ne permettant plus ni de résoudre l’épuisement dans quelques décennies de l’uranium bon marché, ni de détruire, en cours de production, tous les déchets nucléaires de fusion (transuraniens), les seuls à longue vie.
Les installations d’énergies renouvelables ayant une durée de vie de 25 ans maximum, il convient de se demander (comme l’a fait l’Assemblée Nationale) pourquoi on ne se dirigerait pas à terme vers un scénario essentiellement nucléaire et hydraulique, avec quelques centrales à gaz en réserve.
Or, la difficulté réside dans la perte de compétence enregistrée chez EDF et les délais de mise en service d’une centrale de type EPR, qu’il faudrait réduire de 15 ans à 5 ans. La commission de l’Assemblée préconise un « grand plan d’urgence pour EDF », afin de la mettre sur de meilleurs rails. L’objectif serait de savoir à nouveau construire efficacement des centrales à un rythme suffisant. Cette stratégie non simulées par RTE, conduirait à construire au moins une centrale par an, sinon 2.
C’est certainement une des raisons pour laquelle le gouvernement actuel s’est dirigé dans la voie de construction de centrales nucléaires. Récemment, notre gouvernement a renationalisé EDF, puis, heureusement, l’a sollicité pour construire 2 réacteurs par an.
Accélérer la construction des réacteurs nucléaires est la stratégie récente et indispensable vers laquelle se dirige la France
Figure 5‑1 : Propositions de l’Assemblée Nationale pour atteindre les objectifs énergétiques
6 – Les risques de la production électrique selon la source primaire
Vous avez dit « Nucléaire » ? , !!!
Beaucoup de personnes et de dirigeants sont très réservés quant au développement de l’énergie nucléaire. Il faut rappeler que cette procrastination envers le nucléaire a été causée par la peur des écologistes.
Il convient de considérer les risques de la production d’énergie d’une façon très large.
Les décès prématurés sont dus, selon le combustible :
– aux accidents : grisou, incendies ou explosions notamment dans les raffineries, le transport ou l’usage.
– aux maladies professionnelles comme la silicose des mineurs,
– essentiellement aux émissions par le combustion de microparticules et de NOx,
– aux émissions de CO2.
Mais contrairement à ce que beaucoup de gens croient, nous venons de citer ces risques dans l’ordre inverse de leur dangerosité.
Les risques des productions énergétiques par TWh produit sont représentés par la figure 6-1. Ils ont été chiffrés par des sources internationales sures (Statistica, OCDE, AIEA, UFIP…)
En abscisse sur la Figure 6‑1, on trouve les statistiques du nombre de décès prématurés, toutes causes confondues.
En ordonnées, on trouve la quantité de CO2 émise par kWh produit. Ces émissions participeront au réchauffement climatique qui menace sérieusement d’extinction la majorité des espèces à la fin du siècle. L’excès d’émission incontrôlé de CO2 produira des milliards de décès, mais d’ici au plus tard un siècle.
Les risques les plus importants de décès prématurés étant dus aux émissions de CO2 et à la pollution, les sources les moins nocives sont calées près de l’origine (c’est à dire négligeables) : l’hydraulique, les panneaux solaires, les éoliennes et le nucléaire.
Les énergies renouvelables éolien et solaire sont bien classées, sauf qu’elles ne peuvent être utilisées que couplées à des centrales à gaz. De plus, pour ces 2 sources, le risque semble faible mais n’est pas nul, car la présentation ne prend pas en compte le risque indirect lié à la production de l’énergie (généralement du charbon chinois) nécessaire à leur fabrication.
Les solutions les moins risquées sont donc dans l’ordre le nucléaire et l’hydraulique. Si toute l’énergie était produite par ces 2 sources, cela éviterait 8 millions de décès par an. Si seulement l’électricité mondiale l’était, cela éviterait 1 million de décès annuels.
Parmi ces 2 sources, celle qui génère le plus d’accidents (et près de 10 fois plus que le nucléaire) est l’hydraulique, à cause des barrages qui cèdent ou des éboulements dans le lac de retenue. Le risque nucléaire est bien inférieur aux autres. Puis, viennent les éoliennes, même si elles prennent feu, parfois avec des intervenants dans la nacelle.
Bien que d’une technologie complexe, le nucléaire est de loin la source d’énergie la plus sure.
Figure 6‑1 : Nombre de décès évités par le nucléaire
Concernant les accidents, Tchernobyl a été dû non un accident mais un acte meurtrier perpétré par un général russe inconscient, qui est intervenu pour pousser, hors de sa zone autorisée de fonctionnement, un réacteur d’un modèle dangereux. Les réacteurs à eau bouillantes (BWR) ne doivent pas être poussés hors de leur plage de fonctionnement, car alors la vapeur moins caloporteuse que l’eau ne réussit plus à assurer le refroidissement. Par ailleurs, l’utilisation de graphite au lieu d’eau, pour modérer la réaction nucléaire est dangereuse, car le graphite est inflammable. Quant à Fukushima, l’accident des réacteurs plus modernes, à eau bouillante, provoqué par le tsunami n’a entraîné aucun décès par irradiation (ou peut être un). Les réacteurs français, à eau pressurisés sont beaucoup plus stables et surs et on ne connaît pas d’accident grave les ayant mis hors service.
Quant aux déchets, il convient de distinguer les déchets de fission, à courte vie (inférieure à 100 ans) et les déchets de fusion (transuraniens, comme le plutonium). Les premiers peuvent perdre leur radioactivité en dormant un siècle, sans risque, dans une piscine. Concernant les déchets de fusion, il est possible d’éviter de les stocker (ce qui est quasiment sans risque) en les utilisant comme combustible :
– soit sous forme de combustible MOx dans les réacteurs REP, comme actuellement ou dans les futurs EPR,
– mieux jusqu’à disparition complète dans des surgénérateurs du type Superphénix (hélas, arrêté par les écologistes) ou
– dans des réacteurs de type ASTRID, prototype plus sécurisé, mais dont l’étude a été malheureusement stoppée par Hollande ou
– dans des réacteurs ou mini-réacteurs à sel liquide d’uranium ou de thorium, dont des prototypes existent (Naarea).
7. Le nucléaire, plus sobre et plus économique
7.1. Sobriété carbone selon les sources énergétiques
Le CO2 émis par les sources d’électricité a été estimé par divers organismes. Les valeurs fournies par le GIEC, qui font référence sont données par la figure Figure 7‑1. Les énergies carbonées sont à éviter. Mais lorsque les énergies renouvelables sont caractérisées par une intermittence aléatoire (comme l’éolien et le photovoltaïque) l’analyse complète doit inclure (ce que beaucoup d’analyses tendancieuses négligent) les émissions des « sources de secours », généralement au gaz ou au charbon, raccordées au réseau utilisées pour assurer la continuité de la fourniture d’électricité, comme montré Figure 7‑1.
7‑1 : Emissions de CO2 par la source primaire pour produire l’électricité
L’éolien, par exemple, peut croître ou faiblir rapidement, énormément lorsque le vent forcit au-delà de force 7, ce qui met les pales en drapeau ou faiblit en deçà ou bien lorsque le vent se lève ou faiblit brusquement sur toute une région. La source suffisamment réactive pour compenser ces évolutions est l’hydraulique, mais sa variation pilotable de puissance est limitée à 10% maximum de la puissance raccordée au réseau français. Au-delà de ce taux d’équipement d’énergies aléatoires (déjà dépassé en France), il faut recourir soit à des centrales à gaz, comme la plupart des pays européens, soit à de l’énergie étrangère commercialisée sur le réseau. Rappelons que les nations voisines exportatrices produisent de l’électricité 5 à 10 fois plus carbonée que la France. En tenant compte d’une estimation de la probabilité d’avoir besoin d’électricité complémentaire quand l’apport d’énergie renouvelable faiblit, la Figure 7‑1 donne l’estimation des émissions complémentaires.
Seul le recours aux énergies hydraulique et nucléaire permettra de doubler la capacité nécessaire d’énergie électrique, sans accroître significativement les émissions de CO2 du réseau électrique et sans déteriorer prématurément le parc nucléaire.
7.2. Compétitivité économique des sources d’énergie électrique
Le remplacement des sources pétrolières par le recours à l’électricité aura 4 types de coûts :
– le coût de l’installation,
– le coût de la source,
(important pour le gaz, négligeable pour le nucléaire, nul pour les renouvelables),
– le coût du transport,
– le coût du stockage.
La Figure 7‑2 donne le coût de production de l’électricité selon la source.
Comme précédemment, le coût complet doit prendre en compte, non seulement le coût de production direct, mais aussi le coût des solutions de repli : production de secours, recours au marché de l’énergie, coût d’acheminement par le réseau, ou d’achat sur la banque de l’énergie, renforcement du réseau de transport. La Figure 7‑2 en donne une estimation selon une étude de l’OCDE. A cela, il faut ajouter le coût de stockage.
Figure 7‑2 Coût complet de l’électricité selon la source, incluant
les coûts de réseau et de permanence
Les solutions essentielles de stockage d’énergie sont de divers types :
– stockage électrique dans des accumulateurs (batteries au lithium, bientôt au sodium ou autres) ;
– stockage thermique (accumulation d’eau chaude ou de sels liquides comme dans les fours solaires) ;
– stockage par gravité (notamment en remontant de l’eau entre 2 barrages avec un rendement de 70%) ;
– stockage chimique, en produisant un corps capable de générer de l’énergie (hydrogène, méthane…) ;
– stockage cinétique, en utilisant par exemple la cinétique de volants tournant à grande vitesse.
Le coût du stockage dépend de la quantité à stocker et de la durée de conservation et s’avère toujours très élevé. Le stockage électrique offre un bon rendement (~90%). mais à un coût élevé (il double le coût de production par jour de stockage) qui tend à décroître (de moitié par décennie). Le stockage temporaire d’eau pompée entre 2 barrages en escalier (STEP) avec un rendement acceptable de 70% est utilisé, mais limité en capacité (3% de la capacité). D’autres formes de stockage par gravité sont explorées (remonter des pierres par des funiculaires, avec un rendement d’au moins 95%). Le stockage chimique génère des produits commodes et légers à transporter (méthane par exemple), mais souffre d’un rendement global très faible (< 30%). Le stockage cinétique par rotation (utilisé pour stoker l’énergie de métros par exemple) propose une capacité limitée.
8. Besoin d’une volteface stratégique pour diminuer le CO2 émis
En ville, les émissions de CO2 sont dues essentiellement :
– à la mobilité par des moteurs thermiques, qu’elle soit due aux transports individuels ou par des bus.
– au bâti, à sa construction en ciment, acier et verre d’abord et à son chauffage ensuite,
Par exemple, selon un rapport de thèse effectuée à la RATP et en exploitant les données fournies par le SYTRAL, il s’avère qu’un bus émet quand même, en moyenne et selon la fréquentation, 60% du CO2 émis par une voiture individuelle.
8.1. Evolution des émissions de CO2 dues au résidentiel dans le bâti
La Figure 8‑1 représente cette évolution de 2022 à 2050 :
– des climatisations pour remplacer les convecteurs, avec un rendement 3 fois meilleur[1];
– le chauffage urbain, au bois d’un bon rendement mais qui devrait être doté de super-filtres vraiment efficaces pour éviter toute pollution (ce qui n’est pas le cas de Surville) et à limiter non seulement pour garder Lyon respirable même en cas de vent faible, mais aussi par les limites d’exploitation de la forêt.
Déplorons cependant que le DPE actuel vise à réduire l’énergie consommée en isolant le bâti (avec un retour sur investissement qui se chiffre en dizaines d’années) et malheureusement pas les émissions de CO2, bien que celles-ci soient chiffrées. Ainsi l’utilisation comme chauffage de climatisations réversibles n’est pas considéré comme un avantage, bien que divisant la consommation d’électricité par plus de 3, ce qui offre généralement un retour sur investissement très inférieur à la décennie et réduirait les tensions sur la production d’électricité.
[1] Selon le théorème de Carnot, l’énergie pour transférer des calories de la source froide vers la source chaude est (1-Tfroide/Tchaude), valeur faible, à laquelle il faut ajouter l’énergie perdue pour faire circuler le fluide et ventiler. En pratique, il ne faut, 3 fois moins d’énergie pour climatiser que pour chauffer.
8‑1 : Evolution en 2050 des émissions de CO2 du bâti
8.2. Réduction des émissions de CO2 dues à la mobilité
Analyse scientifique
Les émissions dues à la mobilité sont le CO2 et les polluants (NOx et PM [1]).
Ces émissions sont fonction essentiellement de plusieurs facteurs :
– le nombre de véhicules dans le trafic,
– les conditions de circulation (vitesse, arrêts-accélérations, variations de vitesse),
– les caractéristiques des moteurs : carburant, norme Euro, cylindrée, rendement et température moteur,
– accessoirement les caractéristiques du véhicule : carburant, poids, surface transversale, Cx.
La Figure 8‑2 représente les lois de variation de la pollution d’une part et du CO2 d’autre part en fonction de la vitesse. En dessous de 70km/h, plus un véhicule thermique roule lentement, plus il pollue et plus il émet de CO2. Plus sa vitesse varie, plus il pollue et plus il émet de CO2. La pollution et les émissions de CO2 varient selon des règles semblables (homothétiques), en fonction des conditions de circulation. Ces lois sont semblables, sauf que les émissions de CO2 sont restées identiques, quelle que soit la norme Euro, alors que la pollution a diminué de façon homothétique, avec les nouvelles normes Euro.
[1] Les NOx sont des oxydes d’azote, générés par des combustions dans l’air, à haute température. Les PM ou microparticules sont classées par diamètre PM10, PM2,5, PM1. Plus elles sont fines, plus elles s’introduisent dans nos organes.
Figure 8‑2 : Variation des émissions de CO2 et de pollution en fonction de la vitesse
et des normes Euro de la voiture.
Figure 8‑3 : Accroissement des émissions de CO2 selon les conditions de circulation (vitesse et ses variations)
Ces mesures permettent de connaître l’évolution de la pollution due au trafic et par conséquent celle des émissions de CO2, puisque leur intensité en fonction des circonstances de circulation sont les mêmes.
On note que les émissions sont minimales à 50km/h, et croissent rapidement avec la lenteur, en dessous.
Une thèse suédoise dirigée par Paul Höglund, réalisée avec un panel de véhicules équipés de capteurs a montré la variation de la consommation, des émissions de CO2 et de la pollution en fonction des variations de vitesse imposées par les conditions de circulation.
Cette étude a démontré (Figure 8‑3) qu’en prenant comme référence une vitesse constante à 50km/h,
– les émissions sont minimales à vitesse constante,
– croissent de 50% à 30km/h,
– doublent au passage d’un ralentisseur,
– triple ou quadruple lors d’un arrêt et redémarrage au feu rouge.
On peut aussi en déduire logiquement que les arrêts, redémarrage et accélérations consécutifs dans un embouteillage multiplient la pollution dans un rapport bien plus important encore, dépendant de la durée et de la longueur de l’embouteillage.
Quelle a été l’évolution sur Lyon intramuros (périmètre de la ZFE) ?
L’organisme ATMO-AURA mesure la pollution sur la région et la met à disposition du public. Les mesures de l’évolution de la pollution renseignent donc aussi sur l’évolution des émissions de CO2, plus complexes à mesurer. A l’époque où l’accès à la base de données était disponible pour tout citoyen (ce qui n’est plus possible depuis 2023, hélas), j’ai collecté l’historique des mesures des NOx sur le périmètre 2023 de la ZFE (Figure 8‑5).
8‑4 : Les stations de mesures de la pollution en ZFE
Les mesures des NOx, sur les 15 dernières années, dans les 6 stations de mesures actuelles montre une réduction de 15% par décennie (Figure 8‑5). La première réaction serait de s’en réjouir.
Cette pollution est fonction :
– de la pollution moyenne du parc automobile,
– du trafic,
– des conditions de circulation (vitesse, accélération, temps de présence).
Figure 8‑5 : Evolution de la pollution en ZFE 2023
En général, le trafic à Lyon a baissé de l’ordre de 10% par décennie, soit de ~ 22% depuis 2.000, sans doute grâce au développement des transports en commun, mais aussi en raison des difficultés de circulation qui ont empiré depuis 1995.
Il est intéressant de comparer l’évolution de cette pollution aux émissions de NOx du parc automobile.
La Figure 8‑6 représente l’évolution comparée de la pollution lyonnaise et de la pollution du parc français selon l’UFIP (Union Française de l’Industrie Pétrolière). En Zone Faible Emission, depuis 2.000, la pollution par le parc de véhicules a baissé dans un rapport ~3,5 (en supposant que l’évolution de la pollution du parc automobile lyonnais est semblable à celle du parc français).
Figure 8‑6 : évolution des émissions de NOx du parc automobile et de la pollution
Compte tenu de la diminution du trafic, la pollution aurait donc dû baisser
dans un rapport de l’ordre de 4,3. Or la figure montre une diminution de seulement 30% (soit de 0,7). Il faut donc chercher les raisons de cet écart énorme dans l’évolution des conditions de circulation.
La déduction est la suivante :
La stratégie de lenteur a triplé la pollution unitaire des véhicules, tandis celle des moteurs a sur la même période été divisée par 4 grâce aux améliorations des motoristes .
Les lois d’émission de la pollution et du CO2 en fonction des conditions de circulation (vitesse, accélération), étant semblables, on en déduit aussi que :
La stratégie de lenteur a triplé le CO2 émis par la circulation automobile, bien que le trafic ait été réduit.
L’effet obtenu est strictement l’inverse de l’objectif que se sont fixé les responsables de la ville.
Les actions à prendre en ville pour réduire les émissions de CO2 s’en déduisent.
9. Coût et effet rebond des ralentissements et embouteillages
On peut comprendre que les décideurs prennent des mesures qui génèrent des embouteillages pour décourager les voyageurs d’utiliser leur voiture. Mais cela a de multiples inconvénients et comme toutes les contraintes de multiples effets rebonds, qui sont bien plus dommageables pour l’objectif recherché et qui produisent tous un surcroît encore lus important d’émissions de gaz à effet de serre.
Les effets rebonds sont les suivants :
– une perte de temps dans les déplacements quotidiens (domicile-activité notamment) que l’on peut estimer en moyenne a près d’une demi-heure par jour, notamment pour 40% du demi-million de travailleurs qui utilisent leur voiture et pour 200.000 navetteurs. En supposant que la moitié de ce temps pourrait être consacré à leur famille (non comptabilisée) et que l’autre moitié pourrait être consacrée à une activité rémunératrice, cela représente une perte de l’ordre 1 milliards d’euros par an.
La mobilité et donc la réduction des temps par la mobilité représente l’attrait des villes. Dès lors que cet avantage n’existe plus, pour des raisons économiques et de qualité de vie, les entreprises, les commerces, et les citadins ont tendance, si ce n’est à changer de ville, du moins à s’éloigner du centre-ville pour aller en banlieue, plus ou moins lointaine. Cette tendance est déjà bien lancée pour les entreprises et les commerces. Il est en cours pour les habitants, comme le montre la démographie désormais en baisse à Lyon. La population diminue surtout dans les quartiers centrauxet traditionnels de Lyon, comme la Croix-Rousse, le 1er arrondissement, la presqu’île. Des classes ferment. Il n’y a jamais eu autant de logement à vendre en centre ville. Petit à petit, ce centre ville va être réservé aux monuments, aux musées et au tourisme et à l’administration et aux personnes démunies.
Or si parcourir des kilomètres en couronne ne prend guère plus de temps, cela émet bien plus de CO2.
Figure 9. Conséquences urbanistiques des restrictions de mobilité intramuros
10. Comment réduire les émissions de CO2 sur Lyon ?
10.1. Revenir sur les causes de l’accroissement des émissions ?
Ce paragraphe va être au conditionnel, car la tendance actuelle est juste l’opposé de ce qu’il faudrait faire.
Naturellement, il faudrait cesser et revenir en arrière quand on le peut sur tous les aménagements causes des congestions de trafic, qui ont accentué les émissions, comme :
– les tramways sur les grands axes,
– les voies de bus qui suppriment une voie de circulation de voitures,
– les voies cyclables de grande largeur,
– les ralentisseurs qui provoquent des accélérations suite aux ralentissements,
– les désynchronisations de feux,
– les trémies et les auto-ponts supprimés ?
Il ne sera pas facile, hélas, de revenir sur des aménagements de 30 ans d’âge.
On aurait pu mettre un transport suspendu sur l’Avenue Berthelot, au lieu d’un tramway ou sur le périphérique, à la place du T9.
On aurait pu assurer la continuité et la sécurisation des voies cyclables existantes (comme celle des berges du Rhône) plutôt que d’en créer d’autres, qui réduisent la fluidité des quais à grand frais.
On aurait pu mettre des feux de ralentissement à 50 km/h, avec des radars de franchissement, plutôt que des ralentisseurs comme sur Jan Jaurès ou des rétrécissements en dur, comme avenue Farges.
On aurait pu conserver l’auto-pont de Mermoz et d’autres, etc…
Il conviendrait, d’abord, de stopper les nombreux projets de cette nature. Citons :
– supprimer les ralentisseurs inutiles (comme sur Jean Jaurès),
– rediriger le parcours du T10 hors de Tony Garnier,
– opter pour le métro E pour relier l’Ouest lyonnais, au lieu du TEOL,
– abandonner le projet de la trémie de l’hôtel de ville et de l’auto-pont de la confluence,
– abandonner le blocage de la rue Grenette, pour piétonniser la presqu’île,
– privilégier les parcours de voies cyclables utilisant des rues peu fréquentées,
– accepter des voies cyclables sur les larges trottoirs, comme sur Jean Jaurès ou les quais, etc.
10.2. Les préconisations inspirées du rapport 2015 de la Cour des Comptes
Dans son rapport 2015 sur l’accroissement des dépenses en transports collectifs urbains, la Cour des Comptes fait de nombreuses propositions pour accroître l’efficacité des transports en commun. Toutes nous paraissent excellentes, frappée de bon sens, et nous nous en inspirons très largement pour citer des solutions adaptées à la Métropole, pour réduire les excès d’émissions de CO2.
La cour des Comptes distingue les mesures à prendre au centre ville (que nous appellerons « intramuros »), qui recouvre plus ou moins la superficie de la ZFE et en périphérie (extra-muros). Cela nous amène à traiter aussi le sujet du périphérique ou de la couronne, situé entre les 2. Les ajouts aux mesures de la Cour des Comptes sont en italique dans les listes suivantes.
Les actions de réduction du CO2 intramuros
La Figure 10‑1 schématise ces actions. Ce sont ;
* Fluidifier le trafic des véhicules thermiques :
– en renonçant à limiter la vitesse à 30km/h,
– en conservant les trémies existantes,
– en évitant les ralentissements ;
* Offrir des transports collectifs plus avantageux, rapides, sécurisés, ponctuels ;
– en densifiant et simplifiant le réseau,
– en évitant les doublons de lignes,
– en adaptant mieux les horaires à la fréquentation,
– en dédiant des voies aux transports collectifs,
– en évitant de freiner la circulation ailleurs,
– en favorisant le métro automatique
(le plus économique au km/voyageur, malgré l’investissement),
– en intégrant des solutions de transports suspendus sur rail ou télécabines :
– en mettant en service des navettes fluviales sur Saône et Rhône comme autrefois ;
* Offrir des alternatives au thermique :
– en facilitant l’usage de véhicules électriques,
– avec des (trolley)bus électriques rechargeables sur certaines sections,
– en équipant de bornes les parkings (~200.000 et non quelques milliers) et
– en équipant de bornes plus de places des stationnement urbaines,
– en accroissant le taux de garages dans les immeubles neufs et
– en facilitant leur équipement en bornes ;
* développer considérablement les flottes en auto-partage pour circuler en ville
– objectif 300.000 véhicules et non quelques milliers ;
* Garantir des déplacements en vélo sécurisés,
– en n’offrant que des pistes cyclables vraiment continues et sécurisées,
– en aménageant des parcs à vélos abrités et sécurisés
* Renoncer à une ZFE contraignante, fondée sur la pollution, non le CO2
car elle accroîtra le CO2 émis en poussant à la fabrication de nouveaux véhicules, au lieu de le diminuer.
Figure 10‑1 : les aménagements de mobilité intramuros
Les actions de réduction des émissions de CO2 par la couronne
La Figure 10‑2 résume ces recommandations :
* Aménager une Couronne Ouest Lyonnaise, prolongeant de la couronne Est, selon un tracé en couronne plus large que le TOP, limitant les tunnels, accessible par un pont entre le périphérique et Pierre Bénite et un shunt éventuel entre la couronne et l’A450, via l’A450, la D342, puis en souterrain après Alaï pour atteindre l’A6 ;
– Réduire ainsi l’exposition des lyonnais à la pollution et les embouteillages de Fourvière, éliminant aussi les traversées inutiles par route. avec un pont entre le périphérique et Pierre Bénite .
Et pourquoi pas, aussi, par un transport collectif circulaire. Une solution par des cabines suspendues à un rail (de type SUPRAWAYS) serait à la fois la plus économique (environ 12M€/km et sens) et la plus rapide (près de 50km/h).
Les actions de réduction des émissions de CO2 extramuros
L’adaptation des mesures de la Cour des Comptes serait :
Pour le trafic automobile :
* Proposer des parcs relais en couronne et périphérique [1]
(200.00 places à équiper de bornes électriques seront nécessaires à terme),
* Conserver les voies d’accès à 70km/h sur voies express :
– notamment le long du Rhône et en accès nord au tunnel,
– en rétablissant les trémies ou les auto-ponts.
* Continuer à inciter au covoiturage, malgré le peu de réussite constaté,
Pour les transports collectifs :
* Remplacer les lignes peu fréquentées par une offre moins onéreuse :
– des transports à la demande, grâce à des véhicules autonomes et innovants,
– le rabattage, pour emmener les voyageurs aux stations de métro,
– des cabines suspendues innovantes, télécommandables, à grande vitesse commerciale, sans arrêt du départ à la destination, évitant l’empreinte au sol ;
– des véhicules en libre-service en grand nombre (de l’ordre de 100.000),
– des accords (billettique, horaire) entre autorités organisatrices SEMALY et SNCF.
10‑2 ; Les aménagements extramuros évitant les ralentissements
L’ensemble de ces mesures coûterait environ 30G€ (soit 1€ par an), soit économiquement l’équivalent du coût temps perdu par les lyonnais, dont (très approximativement) :
– 5G€ (déjà prévus) pour la construction d’un EPR au Buget et des réseaux HT et BT,
– 3 G€ pour la construction en série de parc relais standardisés,
– 2 G€ pour l’électrification de leurs places de stationnement,
– 2 G€ pour des bornes de stationnement en ville,
– 5 G€ pour la réalisation d’une couronne routière Ouest le moins possible enterrée,
– 6 G€ pour la réalisation d’une couronne de transport collectif suspendu,
– 6 G€ pour la prolongation des lignes fortes jusqu’à la couronne.
Naturellement une bonne partie de ces investissements ne seraient que partiellement à la charge de la Métropole, une partie serait finançable par l’état (centrale et électricité) ou à terme par le paiement de leur usage (stationnement, transports publiques, véhicules électriques, taxe de transit via Fourvière etc…) ou même source de recettes (accroissement du PIB et des taxes urbaines, créations d’emploi, accroissement des taxes liées à l’habitat).
11. En résumé : Poursuivre le seul bon objectif : la réduction du CO2
Il convient en conséquence, à Lyon, d’éviter de :
* abandonner le métro automatique, transport le plus capacitif et économique au km-voyageur;
* réduire la vitesse en deçà de 50km/h,
– ce qui accroît les émissions et ne réduit ni les accidents, ni les blessés ;
* condamner le diesel, peu émetteur (selon normes Euro 6c…), en utilisant le taux de CO2 émis, mais pas l’indice CRIT’Air ;
* réduire la commodité de la voiture (notamment pour imposer le vélo) ;
– ce qui accentue les bouchons, la pollution et le CO2 ;
– ce qui coûte une fortune en temps perdu ;
* réduire le stationnement,
– ce qui accentue la circulation, et
– handicape l’usage des voitures électriques,.
[1] « Offrir aux habitants de nouvelles solutions de mobilité performantes et durables, destinées à encourager l’inter-modalité des déplacements » (discours de Bruno Bernard lors de l’inauguration du parc relais de St Genis Laval, hélas le dernier prévu à ce jour).