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A l’heure actuelle, la soci´et´e est mise `a l’´epreuve de deux d´efis de taille et intimement li´es, l’un est d´emographique, l’autre ´ecologique et ´economique. La figure 1.1 donne une estimation de l’´evolution de la population mondiale `a l’horizon 2030 et 2050. On voit que globalement, la population mondiale augmenterait d’un tiers d’ici `a 2050. Avec cette augmentation, ´emergent de nombreux besoins en terme d’alimentation, d’acc`es `a l’eau, d’´education,... Et, bien sˆur, de transport. La figure 1.2(a) illustre cette augmentation de la demande, car elle repr´esente l’´evolution de l’an 2000 `a 2050 du nombre de kilom`etres parcourus par an, `a l’´echelle mondiale. On y voit que d’ici `a 2050, le nombre de kilom`etres parcourus devrait plus que doubler par rapport `a sa valeur de d´epart. Cette figure met ´egalement en valeur l’´emergence de pays et r´egions telles que la Chine, l’Inde et l’Am´erique latine en terme de demande pour le transport individuel. En effet, d’apr`es ces estimations, la demande de la Chine d´epasserait celle de l’Europe, d’ici `a 2050. En compl´ement, la figure 1.2(b) traduit la r´epartition des kilom`etres parcourus en fonction des diff´erents moyens de transport. On remarque ici, une explosion de la part des v´ehicules individuels, du fret et du transport a´erien.
Figure 1.1 – Estimation de l’´evolution de la population `a l’horizon 2030 et 2050.
Si l’on ajoute `a cela le fait que le transport repr´esente `a lui seul 20% de la consommation totale d’´energie (Source : Energy Information Administration ou EIA) et 54% de la consommation totale de p´etrole (source : IFP ´Energies Nouvelles ou IFPEN). En conservant le mode de consommation actuelle, cela se traduirait in´evitablement par une explosion des ´emissions de dioxyde de carbone (CO2) et de polluants, comme il est d´ecrit sur la figure 1.2(c). Or le CO2est aujourd’hui clairement identifi´e comme le gaz ayant la contribution la plus importante `a l’accroissement de l’effet de serre. L’augmentation significative de sa concentration dans l’atmosph`ere entraˆınerait donc in´evitablement une hausse des temp´eratures `a la surface du globe terrestre coupl´ee `a une augmentation du niveau de la mer. C’est ce
(a)
(b)
(c)
Figure 1.2 – (a) ´Evolution du nombre de kilom`etres parcourus par an et par r´egion du globe. (b) ´
Evolution du nombre de kilom`etres parcourus par an r´epartis par moyen de transport. (c) ´Emission de CO2 par an, en fonction des diff´erents moyens de transport.
qu’illustre la figure 1.3, extraite de [2] et sur laquelle est repr´esent´e un des sc´enarios de l’´evolution de la temp´erature en surface. C’est ce ph´enom`ene qui est commun´ement appel´e r´echauffement climatique.
Figure 1.3 – ´Evolution projet´ee de la temp´erature en surface pour la fin du 21`eme si`ecle compar´ee `a la p´eriode 1986-2005. Sc´enario d’apr`es [2].
On peut noter que parall`element, les ressources de p´etrole, qui restent encore aujourd’hui la source d’´energie principale utilis´ee dans les transports, sont limit´ees. Les r´eserves mondiales atteindraient vraisemblablement 1 200 milliards de barils, soit l’´equivalent de 34 `a 40 ans de consommation au rythme actuel (source : IFPEN). Du fait que les ressources sont limit´ees et que la demande en transport explose mondialement, on peut donc raisonnablement s’attendre `a ce que le prix du p´etrole soit amen´e `a croˆıtre rapidement dans les prochaines d´ecennies, comme l’illustre la figure 1.4. Afin de mieux comprendre les cons´equences d’une explosion du prix du p´etrole, on propose un rapide calcul. Dans le contexte du transport routier de marchandises, par exemple, on estime qu’un v´ehicule poids lourd consomme en moyenne 27 litres tous les 100 km et parcourt annuellement 200 000 km, ce qui correspond `a une consommation annuelle de 54 000 litres de carburant. Pour une soci´et´e de transport poss´edant 100 v´ehicules, une augmentation de 0, 1e sur le litre de carburant revient `a un impact direct du coˆut du carburant sur le chiffre d’affaire annuel de 540000e. Cet exemple permet de mieux comprendre les cons´equences directes qu’une augmentation rapide du prix du p´etrole pourrait avoir sur l’industrie des transports et l’int´erˆet de d´evelopper des v´ehicules ´economes en carburant.
La prise en compte de toutes ces limites a pouss´e les autorit´es `a d’ores et d´ej`a mettre en place des actions drastiques, notamment en ce qui concerne le transport routier en Europe avec la ratification du protocole de Kyoto d`es les ann´ees 1990 ou encore avec l’instauration des normes Euro. Ces derni`eres fixent principalement le rejet maximal tol´er´e de polluants sur les v´ehicules neufs et ne sont donc pas suffisantes en elles-mˆemes. Le d´eveloppement et l’utilisation de carburants alternatifs tels que les bio-carburants, le d´eveloppement de la pile `a combustible ou des v´ehicules ´electriques apparaissent ´
egalement comme des solutions alternatives dans l’absolu, pour s’affranchir de la d´ependance au p´etrole et `a ses d´eriv´es. N´eanmoins, une autre strat´egie compl´ementaire consiste `a r´eduire la consommation des v´ehicules qu’ils soient routiers ou a´eriens.
Quelle place pour l’a´erodynamique dans ce probl`eme ? En effet, d’instinct on peut ˆetre amen´e `a penser que la r´eduction de la consommation d’un v´ehicule passe forc´ement par l’am´elioration de son syst`eme de propulsion et de son rendement. Cependant, on peut ´egalement adopter un raison-nement inverse (et toutefois compl´ementaire) en cherchant `a r´eduire la puissance que le syst`eme de propulsion doit g´en´erer. Par extension, cela consiste `a essayer de limiter les efforts qui s’opposent `a l’avancement du v´ehicule. L’un de ces efforts d´ecoule directement de l’interaction entre le mobile qui se
Figure 1.4 – Pr´ediction de l’´evolution du prix du baril de p´etrole en USD de 2010 `a 2050.