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vendredi 6 novembre 2015

Remplacement du charbon par le gaz

Table des matières du blog www.8-e.fr

Sous la plume d’Anne Feitz, le quotidien « Les Echos » nous annonce une bonne nouvelle, que cependant il sous-estime : le remplacement en cours du charbon par le gaz.

Notons d’abord qu’il n’y a rien d’étonnant à ce que nos trois grands énergéticiens, EDF, GDF-Suez devenu ENGIE, et TOTAL cherchent à remplacer le pétrole par le gaz : aucun des trois n’est actif dans la production de charbon, tous ont le charbon comme concurrent « low cost », EDF exploite des centrales électrothermiques au charbon mais ne voit aucun inconvénient à lui substituer du gaz, ENGIE a le gaz pour métier principal, et donc tout intérêt à demander le relèvement du prix du carbone émis, afin de réduire la compétitivité du charbon.

Pour ne pas être désintéressée, leur position est néanmoins réellement écologique, même si ce n’est peut-être pas leur motivation première. La convergence entre l’économie et l’écologie est très importante, car elle permet de faire plus, plus vite et pour moins cher : c’est la première bonne nouvelle, même si elle n’est pas vraiment nouvelle.

Quand la journaliste écrit que « une tonne de charbon consommée émet 3,5 tonnes de CO2, contre 2,3 pour le gaz et 2,7 pour le pétrole », son appréciation, quoique exacte et favorable, laisse croire que le gain en émissions de CO2 n’est que de :
  • 1 – 2,7 / 3,5 = 23% pour le pétrole.
  • 1 – 2,3 / 3,5 = 34% pour le gaz
Ses comparaisons sont effectuées à masse primaire constante, alors qu’elles devraient être effectuées à énergie calorifique constante, à savoir, typiquement :
  • Charbon :            25 MJ/Kg
  • Pétrole :              42 MJ/Kg
  • Gaz naturel :      50 MJ/Kg
Nous  introduisons dans le tableau comparatif ci-dessous :
  • Colonne 2 : les émissions de CO2 par masse de combustible (Source « Enerdata » citée par Les Echos)
  • Colonne 3 : l’énergie calorifique (enthalpie) des différents combustibles
  • D’où en colonne 4 l’énergie calorifique obtenue par Kg de CO2 émis, et en colonne 5 leur comparaison, charbon base 100%. Le gaz émet presque 3 fois moins que le charbon pour les applications thermiques !
  • En colonne 6, le rendement (selon Carnot Clausius) de la conversion de l’énergie thermique en énergie électrique, la ligne gaz étant relative à une centrale à gaz à cycle combiné, ce qui est le cas de toutes les centrales récentes, mais pas de toutes les centrales existantes en France.
  • D’où, en colonne 7, l’énergie électrique obtenue par Kg de CO2 émis.
  • Et en colonne 8, la comparaison, toujours charbon base 100%. Le gaz émet presque 4 fois moins que le charbon pour les applications électrothermiques !





Energie thermique
Energie électrothermique
Combustible
CO2 Kg/Kg
EnergieMJ/Kg
MJ/ Kg de CO2
Comparais. émiss. CO2
Rendemt. conversion
MJ/Kg de CO2
Comparais. émiss. CO2
Charbon
3,5
25
7,1
100%
45%
3,2
100%
Pétrole
2,7
44
16,3
44%
45%
7,3
44%
Gaz naturel
2,3
50
21,7
34%
58%
12,6
26%

En termes d’émissions de CO2, le passage au gaz est une amélioration énorme  par rapport au charbon, et très significative par rapport au pétrole, dans toutes les applications thermiques, et plus encore dans les centrales électrothermiques au gaz.

     Centrale à gaz à cycle combiné –Photo Engie
 

Ces dernières ont des avantages propres :
  • Beaucoup moins chères que des centrales nucléaires, beaucoup plus vite construites, beaucoup moins contestées, ayant une trace carbone d’investissement limitée, elles ont aussi très peu d’inertie, avec une capacité à passer de 0 à 100% en quelques minutes, et une disponibilité totale, 24 heures par jour, 365 jours par an. Ce sont les centrales de pointes idéales, et sont tout à la fois capable de produire en continu.
  • Plus souples, capables de travailler à puissance réduite, elles les complètent très bien les centrales nucléaires qui doivent éviter les puissances réduites (usure hétérogène des barres de combustible) et dont les variations de puissance sont lentes.
  • En outre, elles complètent bien les énergies « fatales » qui produisent de façon aléatoire (éolienne, marémotrice, hydraulique au fil de l’eau), voire contra-cyclique (photovoltaïque). Elles sont préférables aux solutions de stockage envisagées à tort pour stocker les énergies vertes, solutions toutes très coûteuses et souvent de médiocre rendement (avec l’exception notables des STEPS, stations hydrauliques de haute chute, malheureusement limitées par la géographie).
Comme toutes solutions industrielles, elles ont aussi leurs contraintes et leurs limites :
  • Raccordement indispensable à un réseau gaz de gros débit, mais il est plus simple de transporter de l’énergie sous forme du gaz (par gazoduc) que sous forme électrique (par lignes THT).
  • Proximité d’un fleuve ou de la mer pour le refroidissement des condenseurs, comme toute autre centrale électrothermique ou électronucléaire.
  • Les hauts-fourneaux ne peuvent se passer de coke sidérurgique, obtenu par distillation du charbon, pour produire la fonte, base de l’acier, selon un procédé très émetteur de CO2, mais pour l’instant irremplaçable.
Pour réduire vite et fortement les émissions de CO2, elles constituent la solution la plus efficace, la plus rapide à mettre en œuvre, et la moins chère.

Pour faciliter cette transition énergétique, nul besoin de lourdes subventions ciblées qui faussent la libre concurrence, jettent un doute sur la validité économique des solutions subventionnées, et sont à la charge du contribuable. Non, ici il suffit de réduire les droits d’émissions de CO2 négociables pour faire remonter leur cours d’échange à au moins 30 à 35 €/tonne pour commencer, à augmenter très progressivement, au profit du budget de l’Etat, lequel devrait réduire d’autant la TVA, impôt neutre par excellence, s’il n’était pas aussi impécunieux.

La sagesse populaire l’exprime dans le proverbe :

Le MIEUX (zéro émission des énergies vertes à prix élevé dans un avenir lointain) est parfois l’ennemi du BIEN (gaz = 3 à 4 fois moins d’émissions facilement et à court terme).

lundi 22 avril 2013

Réduire de 10 km/h les limites de vitesse?


Table des matières du blog

Introduction

A l'initiative du Dr Lauwick, Président de l'ACMF (Automobile Club Médical de France), le Comité National de Sécurité Routière, dont il est membre, lance une réflexion sur l'opportunité de réduire tout ou partie des limites de vitesse autorisées. Le Gouvernement, dont on ne sait si les motivations sont écologiques ou sécuritaires, recevra ses conclusions en Septembre 2013. Sans les attendre le Ministre de l'Intérieur, Monsieur Manuel Valls, a déclaré mi-juillet que cette réduction "est inéluctable". Ces éléments, a priori très orientés, surprennent et ne peuvent qu'inquiéter les équipementiers, constructeurs et utilisateurs de véhicules routiers. 

Nous vous proposons une analyse factuelle de la question. Si vous la partagez, ne manquez pas de  diffuser largement le lien du présent message.

Point de vue écologique

Emissions de CO2 et S
  • La force aérodynamique croît comme le carré de la vitesse, mais elle n’est prépondérante qu’au dessus de 90 km/h. La force de roulement qui s’y ajoute est à peu près constante. Elle est donc prépondérante à petite vitesse.
  • Le rendement du moteur décroît très vite quand le couple moteur décroît. Sur le rapport de boîte le plus long, ce rendement décroît en dessous de 130 km/h, et décroît encore plus vite si l’on rétrograde, c'est-à-dire en dessous de 80 à 90 km/h.
Il s’en suit qu’une baisse de 10 km/h réduit très peu (7%) la consommation depuis 130 ou 110 km/h, mais l’augmente de 3%, 6% et 14% respectivement  depuis 90, 70 ou 50 km/h. La résultante est nulle…

Les réductions de vitesse envisagées ne réduiront donc ni les consommations, ni les émissions de CO2 et de SO2 qui leur sont directement liées.

Autres émissions : CO, NOx, CoV, Particules de carbone

Les normes de pollutions ont amené à munir les véhicules de divers dispositifs qui réduisent ces autres émissions : pots catalytiques, filtres à particules, recyclage… La plupart fonctionnent grâce à la température élevée des gaz d’échappement. Leur efficacité est spécifiée par les normes Euro 5 et future Euro 6, selon un profil d’essai type, comme pour la consommation. La réduction des limites de vitesse, particulièrement les plus basses, aura un effet négatif sur ces émissions en raison des points de fonctionnement moins favorables et des températures plus basses du moteur et des dispositifs antipollution.

Point de vue de la sécurité routière

Un truisme

« La vitesse tue, il faut la réduire ». Incontestablement, à vitesse nulle, aucun accident dû au déplacement n’est possible ! Sans aucun doute, toutes choses égales par ailleurs, plus la vitesse est élevée, plus l’accident éventuel risque d’être grave, ce qui ne signifie pas qu’elle en soit nécessairement la cause.
Mais si l’on souhaite continuer à se déplacer loin dans un temps raisonnable, une vitesse est nécessaire, définie par « vitesse = distance / temps ». Le déplacement, et donc la vitesse, sont parties intégrantes de la vie,  et de la liberté individuelle.

Le graphique ci-dessous (deux échelles logarithmiques) met en relief, pour chaque moyen de transport, sa dangerosité par rapport à sa vitesse et montre :
  • L’absence totale de corrélation entre vitesse et dangerosité démontre définitivement que les accidents dus à la vitesse ne sont pas une fatalité, mais sont principalement liés au mode de transport.
  • Que des moyens de transports proches, utilisant largement les mêmes infrastructures, sont très différenciés : la moto est 20 fois plus dangereuse que l’auto et 200 fois plus que le bus, mais à peine plus dangereuse que la marche ou le vélo. L’avion est à la fois le plus rapide et le plus sûr!
 
     Diagramme établi par l’auteur sur données www.villemin.gerard.free.fr

Les accidents de la route

La mortalité routière est un fléau, heureusement en régression (courbe rouge):
(La courbe noire de « taux de gravité », relativement constante, montre seulement que le nombre de blessés se réduit avec la même régression)

Depuis 1972, pire année à cet égard :
  • le nombre de tués sur les routes a été divisé par 4,5
  • le parc de véhicules en circulation a été multiplié par 2,3
  • le kilométrage annuel moyen par véhicule a peu changé
  • le nombre d’accidents par véhicule, ou par kilomètre a donc été divisé par 4,5 x 2,3 = 10
Par nature, ce résultat est, et restera, toujours trop élevé, mais son évolution très favorable mérite d’être analysée : quelles en sont les causes ?

Elles sont évidemment multiples. Comme tous les paramètres correspondant à trois familles (véhicules, infrastructures, comportement) ont été modifiés en même temps, il est scientifiquement impossible de déterminer précisément quel a été l’impact de chacun de ces paramètres sur le bon résultat. On ne peut que procéder par analyses partielles, toutes plus ou moins contestables.

Les limitations de vitesse ?

Cette assertion fréquente ne résiste pas à l’analyse : Début 1972, année prise comme référence, les véhicules de tourisme typiques étaient les Renault R4, R8 et R16, les Peugeot 204 et 504, les Citroën 2CV, Ami 6/8  et DS19. En dehors de quelques  hauts de gamme, elles n’avaient pas la possibilité de rouler durablement vite, en raison de leur faible puissance, du bruit, des vibrations et de leur consommation. Le réseau autoroutier était limité au 1/10ème du réseau actuel. Les vitesses de croisière se situaient le plus souvent entre 80 et 100 k/h « chrono », comme on disait alors. Les vitesses de croisière actuelles sont largement supérieures. Même si cette augmentation a été limitée par la réglementation, il est clair que l’amélioration spectaculaire de la sécurité n'a pas été obtenue par la réduction des vitesses, bien loin de là.

L’exemple de la Formule 1

Les statistiques de mortalité des pilotes de F1 par decennie sont les suivantes :

                                                            Etabli par l’auteur de www.8-e.fr à partir de données publiques

Après 40 ans de « combats de gladiateurs », et le décès d'Ayrton Senna en 1994, aucun accident mortel n’est survenu depuis 1995, soit 18 ans. Si la conception de ces bolides a été réglementée à maintes reprises, leur vitesse maximum est restée à peu près constante, au-delà de 300 km/h. Manifestement,  le pilote continuant à rechercher la vitesse avant tout, les causes de l’amélioration spectaculaire appartiennent à deux familles :
  • Les véhicules : sécurité passive, habitacles indéformables en carbone…
  • Les infrastructures : suppression des obstacles dangereux, adaptation des circuits…
Notons que les pires périodes de la F1 et de la route, autour de 1970, ainsi que leurs améliorations radicales, coïncident en raison de la prise en compte simultanée de la sécurité lors de la conception des véhicules et des infrastructures.

L’amélioration des véhicules  (Avenir en italique)
En faire une liste complète est impossible, car trop longue. De façon évidente, certaines ont eu, ou auront, un très gros impact,
  •  En sécurité passive (rend l’accident moins dangereux): ceintures de sécurité / 3 points / AR / à prétensionneurs, airbags avant / arrière, caisses déformables avec habitacle indéformable, verres feuilletés, Isofix, élimination des accessoires agressifs dedans et dehors, normes sur réservoirs et circuits de carburant ou électriques, SOS automatique par GSM '"eCall"…
  • En sécurité active (évite l’accident): qualité des pneumatiques, freins à disques / assistés / ABS /AFU / régulateurs de vitesse avec contrôle de distance, tenue de route / ESR, éclairage code européen/ halogène / xénon, rétroviseurs x 2 / x 3 / réglage électrique / dégivrants / électro-chrome, feux de détresse /automatiques, contrôle technique obligatoire, contrôle informatique des fonctions, dégivrage / désembuage / lave glace / projecteurs / caméra de recul, messages de sécurité.
  • Confort de conduite (réduit la fatigue du conducteur) : sièges réglables 3 axes / 4 axes / 5 axes, assistance direction, ergonomie du poste de conduite,  silence, climatisation / automatique, GPS avec cartographie, limiteurs /  régulateurs de vitesse, afficheurs « tête haute »,
  • Autonomie des véhicules (surveille et remplace le conducteur): ABS, feux de croisement automatiques, essuie-glace automatique, warning automatiques, alarme de changement de voie, limiteur / régulateur asservi à la cartographie, boîte de vitesse pilotée, détecteur de somnolence, freinage automatique d’urgence, reconnaissance automatique de la signalisation. La révolution numérique (notamment Google et une université américaine) a déjà permis la réalisation et l’essai satisfaisant de véhicules prototypes dépourvus de conducteurs, capables de s’insérer dans le trafic et de respecter les signalisations, uniquement commandés à partir de l’analyse des images. Cette intelligence artificielle progressivement adaptée sur les véhicules de série pourra corriger de plus en plus d’erreurs du conducteur, jusqu’à, peut-être, le remplacer un jour.

 L’amélioration des infrastructures (Avenir en italique) 
  • Décuplement du réseau de voies autoroutières (concédées ou non),
  • Création de déviations ou de périphériques autour des agglomérations Suppression des routes à 3 voies, des « points noirs » et de la plupart des passages à niveau ferroviaires,
  • Généralisation des barrières de sécurité centrales et latérales,
  • Remplacement des carrefours par des ronds-points,
  • Amélioration du balisage et de la signalisation,
  • Pré-signalisation par panneaux « Sirius »,
  • Messages « Autoroute Info 107.7 », « Info Trafic »
  • Retour à l’ergonomie de la signalisation : la voie prioritaire est celle qui est ressentie comme telle.
L’amélioration du comportement  (Avenir en italique)
  • Lutte contre l’alcoolisme au volant
  • Bonus / malus des compagnies d’assurances,
  • Préoccupation écologique
  • Ordinateurs de bord explicitant la consommation
  • Campagnes de la Prévention Routière
  • Application stricte du Code de la Route, avec contraventions proportionnelles aux infractions
  • Conduite apaisée, sans agressivité, ni esprit de compétition.
  • Lutte contre la somnolence qui est devenu le premier facteur de risque sur voies autoroutières
  • Traiter en priorité les cycles motorisés.
  • Lutter contre les stupéfiants  (illicites ou médicaments) 
  • Réprimer la conduite sans permis (et donc sans assurance !).
  • Simplifier les épreuves du Code de le Route pour les ramener au niveau des connaissances effectives d’un panel de gros rouleurs n’ayant ni contraventions, ni sinistres.
  • Revenir sur l’absence de responsabilité civile des piétons et cycles (loi Badinter) qui déresponsabilise souvent leur comportement. 
Conclusion

En l’absence définitive de moyen scientifique d’analyse, on peut néanmoins émettre quelques hypothèses :

Les différents progrès des véhicules ont amené des coefficients diviseurs de risques  évalués à :
  • 2 pour les seules ceintures de sécurité et airbags
  • 1,4 pour tous les autres facteurs de sécurité passive
  • 1,4 pour la sécurité active et le confort
Soit 2 x 1,4 x 1,4 = 4 au titre des véhicules

Pour les infrastructures :
  • 1,3 pour la création d’un réseau de voies aux normes autoroutières, qui dérive 1/3 du trafic avec une sécurité très élevée,
  • 1,4 pour les aménagements du reste du réseau routier
Soit 1,3 x 1,4 = 2 au titre des infrastructures

Ce qui laisse 10 / ( 4 x 1,4 ) = 1,25 au titre comportement humain, le plus difficile à améliorer car l’être humain n’a pas fondamentalement changé depuis 40 ans, et reste donc faillible.

Pour continuer à réduire le chiffre des victimes de la route, il suffit :
  • de laisser les véhicules modernes plus sûrs remplacer les anciens selon un renouvellement tous les 12 ans
  • de poursuivre la prise d’autonomie des véhicules en matière de sécurité, de surveillance du conducteur et de substitution de l’intelligence artificielle à celle, faillible, du conducteur
  • de continuer à améliorer les infrastructures.
Baisser les vitesses limites de 10 km/h ?

Rappelons qu’en France, en 2012, 37,4 millions de véhicules particuliers et utilitaires légers ont parcouru en moyenne 13 200 km, soit un total proche de 50 milliards de km. Faute de statistiques, prenons pour hypothèse plausible que ces kilomètres ont été parcourus à la vitesse moyenne (hors arrêts pour encombrements et signalisation) de l'ordre de 80 km/h, soit 625 millions d’heures par an passées au volant d’un véhicule en déplacement.

Différentes sources indiquent que chaque véhicule transporte, outre le conducteur, en moyenne 0,4 passager, ce qui nous amène à 625 x 1,4 ~ 900 millions d’heures passées dans un véhicule en déplacement effectif. Une baisse de vitesse de 10 km/h, appliquée aux 5 limites usuelles de 50 à 130 km/h,  entraînerait une baisse moyenne de vitesse de 12%, soit 110 millions d’heures perdues du fait de la réduction des vitesses autorisées.

L’âge moyen des personnes tuées dans un accident de la route est de 42 ans (source DSCR). A cet âge, l’espérance de survie est de 41 ans (source INSEE), soit 360 000 heures. Prenons cette espérance de survie comme nouvelle unité de temps. Les heures perdues ci-dessus équivalent à 300 espérances de survie humaine par an ! 

A supposer que cette mesure sauve à elle seule 300 vies par an (ce qui est très peu probable car les autres facteurs d'amélioration y contribueront aussi), ces 300 vies seront entièrement passées au volant pour cause d'allongement des temps de trajet. Au mieux, le gain est nul!

Le propos n’est évidemment pas de dire que le décès brutal d’une personne serait préférable à une nuisance généralisée, mais bien d’apporter un ordre de grandeur concret : la nuisance résultant d’une réduction supplémentaire des limites de vitesse est monstrueusement élevée.

Les accidents par km ont été divisés par 21 en 40 ans. Tout indique que cette tendance heureuse et nécessaire peut se poursuivre, sans réduire les limites de vitesse.  
La pollution d’origine routière est en décroissance très rapide sous la pression des nouvelles normes européennes. Une réduction des vitesses n’apporterait rien, et serait même plutôt négative.
Les réduire les limites de vitesse en dépit de ces constatations échapperait à toute logique, et serait inutilement liberticide et économiquement pénalisante!

Si vous partagez cette analyse ne manquez pas de diffuser largement le lien du présent message.