Chapitre 1 : Pollution de l’air des transports : État de l’art
3. Métrologie des émissions de polluants des véhicules
3.2. Mesures alternatives au banc à rouleau
3.2.2. Remote Sensing
Les deux méthodes de mesure des émissions, sur banc à rouleau et embarquée, sont appliquées pour mesurer les émissions d’un unique véhicule, ce qui restreint le nombre de véhicules étudiés et limite la représentativité par rapport au parc automobile en circulation, notamment avec la présence de véhicules plus ou moins bien entretenus ou des conditions de conduite différentes en fonction des conducteurs. Le Remote Sensing (ou télédétection) est une méthode qui permet de mesurer les émissions des polluants réglementés (CO, HC et NOX) en bord de route d’un grand nombre de véhicules (jusqu’à des milliers par jour) et offre la résolution nécessaire pour identifier les niveaux d’émission des véhicules individuels (Franco et al., 2013). Cependant, le Remote Sensing ne permet pas de quantifier les émissions réelles du trafic (conditions de fonctionnement au passage des véhicules très spécifiques) et trouve plutôt son application dans la détection de véhicules polluants.
3.2.2.1. Description du Remote Sensing
Le Remote Sensing est un système qui se base sur la mesure des concentrations de polluants avec une lumière infrarouge et ultraviolette de longueurs d’onde spécifiques émise par une source placée au bord de la route. Cette lumière traverse le panache des gaz d’échappement émis par un véhicule passant vers un détecteur, situé sur le côté opposé d'une seule voie de circulation. Dans ce détecteur, la quantité de lumière absorbée est proportionnelle à la concentration de CO ou d’HC
(mesurée dans l’IR) et de NOX (mesurée dans l’UV) (Chan et al., 2004 ; Chan et al., 2005 ; Franco et
al., 2013).
3.2.2.2. Méthode de calcul des facteurs d’émission
Les concentrations mesurées par le Remote Sensing sont utilisées pour mettre au point des facteurs d’émissions basés sur la consommation de carburant, en mesurant les rapports des
concentrations de polluants et d’espèces contenant du carbone (CO2, CO et HC) dans l’air ambiant
et en les rapportant à la quantité de carburant consommée. Sachant que le rendement de conversion du carbone élémentaire dans le carburant est d’environ 99 %, pour le fonctionnement normal des véhicules Diesel et essence, on peut supposer que la masse de carbone mesurée dans le panache de
gaz d’échappement est principalement sous forme de CO2 et de CO. Il est alors possible d’estimer
un facteur d’émission pour un polluant P à partir de l’Équation (1) suivante (Singer et Harley, 1996 ; Franco et al., 2013) : 𝐹𝐸𝑃 =𝑤𝐶× 𝑀𝑃 𝑀𝐶 × ( ( [𝑃] [𝐶𝑂2])𝑟𝑒𝑚𝑜𝑡𝑒 1 + ([𝐶𝑂] [𝐶𝑂2])𝑟𝑒𝑚𝑜𝑡𝑒) Équation (1)
où FEP est le facteur d’émission pour le polluant P donnée en kg de polluant émis par kg de
l’essence et 0,87 pour le Diesel), et MP et MC sont les masses moléculaires (en g/mol), respectivement, du polluant P et du carbone élémentaire.
3.2.2.3. Facteurs d’émission calculés avec le Remote Sensing
Le Remote Sensing a permis de calculer des facteurs d’émission pour les polluants réglementés
(CO, HC et NOX) dans des conditions réelles de conduite pour différentes catégories de véhicules.
Le Tableau 9 et le Tableau 10 donnent les facteurs d’émission de ces polluants obtenus dans différentes études (Ekström et al., 2004 ; Guo et al., 2007 ; Chen et Borken-Kleefeld, 2014) pour des VP Diesel et essence, VUL Diesel et essence et PL Diesel de différentes normes Euro.
Tableau 9. Facteurs d'émission obtenus par des mesures effectuées avec le Remote Sensing pour des VUL et des PL pour les polluants réglementés.
Polluants Véhicules Conditions de conduite d’émission Facteurs Publications CO
(g/L)
VUL pré-Euro à Euro 2 essence De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h
160 – 280
Guo et al., 2007
PL pré-Euro à Euro 2 essence 240
HC (g/L)
VUL pré-Euro à Euro 2 essence De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h
6,7 – 22
PL pré-Euro à Euro 2 essence 14
NOX (g/L)
VUL pré-Euro à Euro 2 essence De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h
3,8 – 9,4
PL pré-Euro à Euro 2 essence 4
NOX (g/L) PL pré-Euro Diesel Urbaine et péri-urbaine (vitesse moyenne 44 km/h) 38 Ekström et al., 2004 PL Euro I Diesel 25 PL Euro II Diesel 22
PL Euro III Diesel 21
CO
(g/kg) VUL pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
17 – 220
Chen et Borken-Kleefeld, 2014
VUL pré-Euro à Euro 5 Diesel 3 – 11
HC
(g/kg) VUL pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
0,2 – 4,6
VUL pré-Euro à Euro 5 Diesel 0,4 – 1,2
NOX
(g/kg) VUL pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
0 – 31
Tableau 10. Facteurs d'émission obtenus par des mesures effectuées avec le Remote Sensing pour des VP pour les polluants réglementés.
Polluants Véhicules Conditions de conduite d’émission Facteurs Publications CO
(g/L) VP pré-Euro à Euro 2 essence
De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h
60 – 330
Guo et al., 2007
HC
(g/L) VP pré-Euro à Euro 2 essence
De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h
2 – 28
NOX
(g/L) VP pré-Euro à Euro 2 essence
De 10 à 90 km/h, avec une vitesse
moyenne de 40 km/h 4 – 10 CO (g/L) VP pré-Euro essence Urbaine et péri-urbaine (vitesse moyenne 44 km/h) 144 Ekström et al., 2004 VP Euro 1 essence 36 VP Euro 2 essence 15 VP Euro 3 essence 5 HC (g/L) VP pré-Euro essence Urbaine et péri-urbaine (vitesse moyenne 44 km/h) 15 VP Euro 1 essence 3,5 VP Euro 2 essence 0,7 VP Euro 3 essence 0,1 NOX (g/L) VP pré-Euro essence Urbaine et péri-urbaine (vitesse moyenne 44 km/h) 24 VP Euro 1 essence 9 VP Euro 2 essence 2,3 VP Euro 3 essence 1,4 NOX (g/L) VP pré-Euro Diesel Urbaine et péri-urbaine (vitesse moyenne 44 km/h) 7 Ekström et al., 2004 VP Euro 1 Diesel 8 VP Euro 2 Diesel 12 VP Euro 3 Diesel 10 CO (g/kg)
VP pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
8 – 110
Chen et Borken-Kleefeld, 2014
VP pré-Euro à Euro 5 Diesel 3 – 8
HC (g/kg)
VP pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
0 – 4,7
VP pré-Euro à Euro 5 Diesel 0,6 – 1,6
NOX (g/kg)
VP pré-Euro à Euro 5 essence Péri-urbaine (vitesse moyenne 45 km/h)
0,6 – 25
3.2.2.4. Avantages et inconvénients
Le principal avantage du Remote Sensing est qu’il permet de mesurer les émissions d’un grand nombre de véhicules présent sur un site de mesure avec des conditions de circulation spécifiques. Des études menées avec cette méthode peuvent aussi servir à évaluer les tendances des émissions et les effets des normes de contrôle des émissions sur les polluants réglementés pour des véhicules individuels dont la technologie d'émission peut être déterminée par l'enregistrement vidéo des plaques d'immatriculation et des références croisées avec les bases de données d'immatriculation des véhicules (Schifter et al., 2008 ; Carslaw et al., 2011). Cependant, cette méthode ne peut pas être utilisée sur plusieurs voies de circulation où le trafic est intense et, dans la plupart des cas, environ la moitié des données recueillies sont valides. De plus, le Remote Sensing est plus considéré comme une méthode de contrôle des véhicules (détection de gros pollueurs, influence de l’âge et de l’entretien sur les émissions) que comme une méthode de mesure des facteurs d’émission. Enfin, la plupart des études menées avec le Remote Sensing se concentrent sur les émissions de polluants réglementés ne prenant pas en compte celles des non-réglementés.