Des particules fines quelque soit le véhicule

Les véhicules Diesel sont souvent perçus comme seuls responsables des émissions de particules fines par le trafic automobile, ce qui est faux. Non seulement les nouveaux véhicules essence à injection directe sont également concernés, mais tous les véhicules, quel que soit leur système de propulsion, émettent des particules fines à cause de l’abrasion des pneumatiques et des freins. Geco air s’améliore pour en rendre compte.


Les particules fines à l’échappement

Bien entendu, les véhicules Diesel ne sont historiquement pas blancs comme neige. La combustion dans les moteurs Diesel produit naturellement plus de particules que dans leurs équivalents essence. Les véhicules Diesel d’ancienne génération émettaient alors de grandes quantités de particules à l’échappement. Mais l’introduction de la technologie de filtre à particule à partir des années 2000 et sa généralisation en 2009 a permis de réduire de manière drastique les émissions de particules de ces mêmes véhicules Diesel.
D’un autre côté, alors que les véhicules essence étaient traditionnellement très faiblement émetteurs de particule, l’introduction des technologies d’injection directe en essence (IDE, ou gasoline direct injection – GDI) afin de réduire la consommation a changé la donne. Ces véhicules émettent en effet de grandes quantités de particules fines, en particuliers à froid et lors de fortes accélérations. A l’image du diesel, des technologies existent pour réduire ces niveaux d’émissions, à commencer par le filtre à particule (GPF). Mais l’introduction tardive de normes sur les particules essences n’a pas contraint sa généralisation sur les premières générations de moteur IDE.

Quels véhicules sont concernés ?

Véhicule particulier : Part de marché des véhicules essence injection directe – Source : ICCT 2017

En 2016, les véhicules essence à injection directe représentent 43% des ventes de véhicule essence en Europe et sont en nette progression. Ils sont quasiment généralisés sur les gammes essence des constructeurs premium. Le grand public les distinguera par des appellations diverses chez les constructeurs : FSI, TFSI, TSI, IDE, THP, PureTech, GCI, GDI, GTE, Ecoboost, SCTi, Skyactiv-G, TCe, Drive-E, GTDi, TBi, Turbojet, etc.

Que dit la norme ?

Jusqu’à Euro 4, la norme européenne ne spécifiait qu’une limitation de la masse des particules, et ne ciblait donc pas en priorité l’élimination des particules fines ou très fines. C’est pourquoi la norme Euro 5 a introduit une limitation de nombre de particules émises pour les véhicules Diesel, en plus de la limite de masse. La norme Euro 6b a étendu cette limitation aux moteurs essence, ce qui touchera principalement les moteurs deux temps de petite cylindrée et les moteurs essence à injection directe, autorisant toutefois les voitures à essence à injection directe à émettre 6 × 1012 particules fines jusqu’en 2017 alors que les voitures Diesel Euro 5 sont limitées à 6×1011 depuis 2011.

Quels sont les ordres de grandeurs ?

Emissions de particules en nombre et masse en fonction de la technologie moteur – Source: MECA, Ford Motor Company

Les premières générations de moteur IDE n’étant pas contraintes par la norme, les technologies nécessaires à la limitation des particules n’ont généralement pas été intégrées par les constructeurs. Les niveaux d’émissions, en fonction des conditions du trajets et du style de conduite, peuvent alors largement atteindre 1013 particules/km, soit plus de 10 fois plus que des moteurs Diesel récents.

Les technologies permettant de réduire ces émissions sont notamment le filtre à particule pour moteur essence (GPF), ainsi que l’optimisation des systèmes d’injection et de la forme des chambres de combustion. Ces solutions existent aujourd’hui et sont déployées de plus en plus largement sur les moteurs IDE de dernières générations pour passer les normes. Les émissions de particules sont alors bien mieux contenues, largement en dessous 6×1011 réglementaires.

Que fait Geco air ?

Geco air intègre maintenant un modèle d’émissions de particules pour les véhicules essences IDE. Ces émissions sont prises en compte de le calcul des POPs de chacun de vos trajets. Par exemple, sur un trajet urbain avec un style de conduite correspondant à l’utilisateur moyen de Geco air, la prise en compte des particules essence fera augmenter votre bilan d’environ 10 POPs. Cette valeur doublera facilement si vous adoptez un conduite plus nerveuse.

Les émissions hors pot d’échappement : même (mauvais) constat pour tous les véhicules

L’abrasion des pneumatiques, des freins et de la route génère des émissions de particules fines, et ce quelque que soit la technologie de propulsion du véhicule.


Quels véhicules sont concernés ?

Tous les véhicules sont concernés. Et oui, même un véhicule électrique émet donc des particules fines, même si les freins, moins sollicités grâce à la récupération d’énergie au freinage, émettent moins de particules en comparaison d’un véhicule classique.


Quels sont les ordres de grandeurs ?

Les émissions de particules fines (PM10) par un véhicule particulier liées aux phénomènes d’abrasions des pneumatiques, des freins et de la route sont de l’ordre de 10 à 40 mg par kilomètre parcouru. Ces niveaux sont loin d’être négligeables, au-delà des niveaux d’émissions à l’échappement des véhicules récents essence comme Diesel. En 2015, l’Observatoire de la qualité de l’air en Ile-de-France estimait que 41% des particules fines en suspension émises par le trafic routier francilien provenaient de cette source polluante.

Bien sûr, ces niveaux dépendent de nombreux facteurs : caractéristiques du véhicule (masse, pressions de pneumatiques, etc.), profil de la route (sinuosité, pente, dévers), style de conduite (intensité des freinages et accélération, vitesse en courbe), conditions ambiantes (températures, pluie, neige, etc.) ou encore du type de revêtement de la route. Le conducteur averti entend aisément que la durée de vie de ses pneumatiques et plaquettes de freins dépend fortement de son style de conduite : il en va de même pour les particules fines engendrées par cette usure !


Que fait Geco air ?

Geco air inclut maintenant les émissions de particules fines liées à l’abrasion des pneumatiques et des plaquettes dans le calcul de l’empreinte environnementale de chaque parcours. Afin de prendre en compte au maximum la sensibilité de ces émissions aux conditions de conduites, un modèle dynamique du véhicule a été développé, prenant en compte les spécificités de chaque véhicule (masse, centre de gravité, taille de pneumatique, etc.). A partir des informations de vitesse, de pente et de cap fournies à chaque seconde par le GPS, ce modèle estime les forces appliquées sur chacune des roues du véhicules, afin de déterminer, seconde après seconde, l’usure des composants et les émissions de particules fines qui en résultent.

Ces émissions de particules sont alors prises en comptent dans le calcul des POPs de chacun de vos déplacements. Un niveau moyen d’ émission de particule hors échappement de 30 mg/km correspondra à un contribution de 15 POPs sur le bilan environnemental de votre trajets. En fonction du style de conduite (freinages et accélérations brusques, niveau d’anticipation…), ces niveaux varieront du simple au double !


Un autre phénomène responsable de pic de pollution : la re-suspension

Cette problématique est particulièrement présente dans les pays nordiques. Des quantités de particules dues à l’abrasion des freins, des pneumatiques, et de la route, mais aussi aux émissions moteur et encore au salage hivernal sont stockées dans les couches de glaces ou les chaussés humides. Au printemps, les routes sèchent et  libèrent ces particules accumulées durant tout l’hiver. Elles sont alors re-suspendu par le passage des véhicules, engendrant des épisodes de pics de pollution aux particules fines importants. Ce phénomène, global à l’échelle de la ville, très lié aux conditions météorologiques et peu au comportement du conducteur, n’est pas pris en compte dans Geco air.

 


Pour disposer de ces nouveaux développements et améliorer l’estimation de votre empreinte environnementale, rendez-vous sur les stores pour découvrir la dernière version de Geco air, disponible depuis le 19 avril 2018.

Si vous utilisiez déjà Geco air, il sera nécessaire après cette mise à jour de supprimer puis de recréer votre véhicule, afin que les nouveaux paramètres nécessaires soient déterminés.


Pour aller plus loin:

Liens en français Liens en anglais
https://fr.wikipedia.org/wiki/Particules_en_suspension

https://fr.wikipedia.org/wiki/Norme_europ%C3%A9enne_d%27%C3%A9mission

https://science-environnement.com/pollutions-environnementales/particules-fines-voitures-essence-diesel/

http://www.lemonde.fr/planete/article/2015/01/19/le-diesel-n-est-pas-seul-responsable-de-la-pollution-automobile

https://en.wikipedia.org/wiki/Particulates

https://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standards

https://www.transportenvironment.org/publications/next-round-real-world-emissions-tests-particulate-emissions-gasoline-direct-injection

http://articles.sae.org/13624/

https://www.theicct.org/controlling-gdi-particulate-emissions