Le tram est plus « vert » que le BHNS, selon Alstom et Carbone 4

S’il semble assez évident que l’exploitation d’un tramway émet moins de gaz à effet de serre que celle d’un BHNS, même électrique, qu’en est-il sur un cycle de vie, construction incluse ? Une fois de plus, selon une étude d’Alstom et du cabinet Carbone 4, le bilan est en faveur du véhicule sur rail. Mais cette première comparaison fait quelques impasses…

A l’heure de la COP22, Alstom et le cabinet parisien Carbone 4 ont présenté une étude comparative sur l’empreinte carbone des tramways et des bus à haut niveau de service (BHNS). Deux solutions qui se retrouvent souvent en concurrence lors de la création de nouveaux réseaux de transport en commun en site propre. Jusqu’à présent, ce sont en grande partie des questions de coût (investissements, exploitation, voire cycle de vie) qui ont orienté les choix en faveur d’un mode ou de l’autre. Mais jusqu’à présent, l’impact sur l’environnement de ces choix modaux n’a pratiquement pas été pris en compte, faute d’évaluations de l’empreinte carbone sur l’ensemble du cycle de vie. Ceci alors que, pour ce qui est de la seule phase d’exploitation, le tram possède a priori un avantage certain, particulièrement sur le poste énergie. Mais est-ce vraiment le cas ? Et qu’en est-il de la phase préalable de construction ? Autant de questions qui trouvent une première réponse dans l’étude conjointe d’Alstom et de Carbone 4.
Quoique ses nouvelles solutions de captage (APS, SRS) et de stockage d’énergie permettent à Alstom d’équiper aussi bien des trams que des bus, l’industriel est nettement plus présent sur le premier de ces deux modes de transport public. Il n’est donc pas très étonnant qu’Alstom ait choisi de rendre publique une étude comparative dont les résultats sont globalement en faveur du tramway pour ce qui est de l’empreinte carbone. Une étude qui tombe à point nommé : Alstom a montré à cette occasion que son nouveau système de tramway intégré, dénommé Attractis, présentait une empreinte encore plus faible. Ce dernier résultat doit être obtenu par l’optimisation des moyens mis en œuvre pour la réalisation de nouveaux réseaux. Une optimisation pour ce qui est des délais (temps de construction réduits, perturbations limitées), puisque Attractis a pour objectif de réaliser un réseau de 10 km opérationnel en 30 mois. Optimisation aussi pour les investissements mis en œuvre, réduits de 20 %. Moins gourmand en béton, en acier ou en câbles, Attractis devrait également – et assez logiquement – permettre de réduire les émissions de gaz à effet de serre de l’ordre de 20 %. Une estimation basée sur le retour d’expérience de 17 projets de tram intégrés réalisés par Alstom et équipés de rames Citadis.

Une ligne fictive de 10 km en Belgique

Dans le modèle de calcul retenu dans l’étude d’Alstom et de Carbone 4, les émissions de gaz à effet de serre sont le produit de quatre facteurs : le besoin de mobilité, le mode de transport choisi, l’efficacité énergétique et le contenu en dioxyde de carbone de la source d’énergie utilisée.
L’étude porte sur le cycle de vie d’une ligne fictive mais représentative de 10 km en Belgique, comprenant sa construction et son exploitation pendant 30 ans. La Belgique a été retenue pour son mix électrique moyennement favorable, entraînant l’émission de 240 g de CO₂ par kWh. Une valeur très « européenne », mais trois fois supérieure à celle mesurée en France (où le nucléaire assure plus des trois quarts de l’approvisionnement électrique) et très inférieure à la valeur chinoise (800 g de CO₂ par kWh). L’étude a été réalisée à fréquentation égale, de 6 400 voyageurs par heure et par sens en heure de pointe, soit un ordre de grandeur qui est bien celui d’une ligne de tram, mais pratiquement le double de la capacité des liaisons actuellement assurées en BHNS. Toutefois, les promoteurs de ce dernier annoncent des valeurs aussi élevées que celles de l’étude.
Dans le cadre de cette dernière, cinq alternatives ont été étudiées : trois variantes du BHNS (diesel classique, hybride rechargeable et électrique) et deux solutions de tramway (classique et Attractis d’Alstom). Pour ce qui est des BHNS, les valeurs sont basées sur les publications d’institutions françaises (Ademe) ou internationales (école Chalmers de Göteborg, BHNS de Bogotá). Des valeurs d’autant plus théoriques qu’un bus électrique de 18 m, « c’est de la science-fiction actuellement », selon l’un des auteurs de l’étude ! En revanche, les données concernant les tramways sont réelles et proviennent du retour d’expérience d’Alstom.

Construction : avantage au BHNS de 18 m

Lors de la phase de construction, les émissions de CO₂ liées à l’établissement d’une ligne nouvelle sont nettement en défaveur du tramway pour ce qui est des matériaux de construction, l’écart étant plus faible pour les équipements de construction et l’énergie liée à la construction proprement dite. Globalement, construire une infrastructure tramway représente 2,2 fois plus d’émissions qu’une infrastructure BHNS. Rien de très surprenant : un tram exige des détournements de canalisations, puis la pose de rails et de lignes aériennes de contact. Mais le BHNS n’est pas gratuit : il exige également des travaux préliminaires de renforcement de la voirie, ainsi que quelques aménagements. Enfin, les deux modes de transport ont en commun l’installation du mobilier urbain (abris…)
Côté matériel roulant, il faut déjà tenir compte du fait qu’un tram dure 30 ans, contre 15 ans pour un bus. Cependant, construire les 20 trams nécessaires sur la ligne étudiée émet plus de CO₂ que de produire les 90 bus diesels qui assureraient le même service. En revanche, les 20 trams sont plus avantageux que les 98 bus hybrides rechargeables ou les 102 véhicules électriques équivalents. Pour deux raisons, liées aux batteries : la production de ces dernières est loin d’être « verte » et leur masse réduit d’autant le nombre de voyageurs acceptables à bord des bus.
En effectuant la somme des émissions issues des constructions de l’infrastructure et des véhicules, le tram classique se situe au double du niveau du BHNS diesel. Entre ces deux solutions, les BHNS hybrides et électriques se rapprochent du tram, au point de rattraper presque le niveau d’émissions d’Attractis (le tram optimisé d’Alstom n’émet que 14 % de CO₂ en plus qu’un BHNS électrique).

Exploitation : avantage au tramway

En revanche, du côté de l’exploitation, Attractis ne représente qu’un gain marginal par rapport à un tram « classique ». Quel que soit le tram, le niveau d’émissions de ce dernier est sans commune mesure avec celui des BHNS, même électriques, en dépit d’un mix électrique très moyen dans ce cas d’étude belge. Pour ce qui est de la traction, un BHNS diesel émet en effet 4,6 fois plus de gaz à effet de serre qu’un tram ! Ce dernier est également très performant en matière de fuites de gaz réfrigérants (normes drastiques, contrairement aux bus) et d’énergie utilisée dans les dépôts. En revanche, quel que soit le tram ou le BHNS, la maintenance est aussi peu « verte ». En additionnant tous ces éléments, exploiter un tram permet toujours de diviser les émissions d’un facteur 1,5 (bus tout électrique) à 3,3 (diesel).

Le tram globalement gagnant sur le long terme

Alors, match nul entre BHNS et tram ? Non, car l’importance relative de la phase de construction, dont les émissions résultantes sont pour l’essentiel une valeur fixe, est appelée à décroître au fur et à mesure de la phase d’exploitation, dont les émissions iront croissant avec le temps. Et vu l’importance que finissent par prendre les émissions liées à l’exploitation, c’est le tramway, optimisé ou non, qui l’emportera à terme sur le bus, quelle que soit la solution de motorisation retenue. Concrètement, pour la même ligne de 10 km en Belgique, construire un tramway et l’exploiter pendant trente ans représente une émission de 85 400 (Attractis) à 94 800 t de CO2, contre 111 200 (BHNS électrique) à 199 300 t (BHNS diesel).

Mais où sont les trolleybus et le biogaz ?

Intéressante par sa couverture intégrale du cycle de vie d’un projet, cette étude fait toutefois l’impasse sur deux catégories de bus réputés « verts », pour leur absence d’émissions de particules : le trolleybus – tout électrique depuis toujours – et le bus au biogaz. Ce qui est dommage, car ces bus sont – eux – déjà disponibles en version articulée de 18 m. Dans ce domaine, on peut également s’étonner de ne pas trouver trace de solutions à charge rapide, tels les 12 bus TOSA de 18 m pour la ligne 23 de Genève, qui devraient réduire « de 1 000 t » les émissions chaque année. De plus, on peut se demander pourquoi les véhicules de 23 m (comme celui de Van Hool pour Mettis à Metz) ne font pas partie de l’étude non plus.
Recontacté au sujet des trolleybus et des bus au biogaz, le cabinet Carbone 4 a apporté quelques précisions qui ne faisaient pas partie de l’étude initiale, mais qui méritaient des chiffrages approfondis pour déterminer les éventuels avantages de ces bus sur 30 ans.
Pour ce qui est du trolley, en phase construction, « l’infrastructure devrait être plus légère que le tramway et plus lourde que le BHNS, ce qui devrait se retrouver dans les émissions ». Et en phase exploitation, à l’électricité, « il faudrait comparer l’efficacité énergétique du trolley par rapport à un tramway », vu les frottements plus importants que présente le roulement pneu sur route du trolley que le roulement fer sur fer du tram. Mais par rapport au bus électrique, on ferait l’économie de l’essentiel des batteries pour la traction.
Pour ce qui est du biogaz, « on est sensiblement sur du BHNS » en phase construction, même si l’on « peut imaginer des différences sur la taille du réservoir – et donc la capacité unitaire des bus – si l’on veut le même contenu énergétique : [pour] la même taille, on devra faire le plein plus souvent, donc peut-être plus de kilomètres haut le pied ». Et sur la phase exploitation, « le facteur d’émission du biogaz peut varier beaucoup en fonction de son mode de production », alors que l’efficacité énergétique est notoirement moindre que celle du diesel.
Patrick LAVAL