Mesure de l’ écoefficience des moyens de transport individuel

(1)

Nzisabira Jonathan Ecoefficence, véhicule de

transport individuel ULg, mai 2005

Mesure de l’ écoefficience des moyens de transport individuel

Plan de la présentation

Introduction

Définition du problème

Méthodes:

Analyse de la valeur

Processus d’Analyse Hiérarchique (AHP).

Ecoscore

Cas d’application: Kangoo 1.5 dci,

(2)

Introduction

Le but est d’évaluer le degré d’efficience des différentes

alternatives dans le domaine des systèmes de transport individuel.

Définition du problème

Définition

L’écoefficience est une mesure relative qui consiste à mettre en regard la satisfaction de l’utilisateur et la performance environnementale (ou écologique).

Satisfaction du besoin Ecoefficience = ---

Score environnemental

(3)

Satisfaction du besoin:

« Analyse de la Valeur »

Définitions:

La norme NFX50-150: méthode de compétitivité organisée et créative visant la satisfaction du besoin de l'utilisateur par une démarche spécifique de conception fonctionnelle, économique et pluridisciplinaire.

Pour un produit, l'analyse de la valeur consiste à en identifier les différentes fonctions et de vérifier, pour chacune de ces fonctions, si elle correspond à un réel besoin et à quel degré il est satisfait, quel est son coût et comment il peut être réduit.

Satisfaction du besoin:

« Analyse de la Valeur »

Historique

Née aux USA en 1947 chez General Electric: plus de 50 ans de succès dans l’industrie.

Elle s’est répandue progressivement et ses applications dans le secteur tertiaire commencèrent en 1975 ; dans l’information et la documentation en 1980 et le développement du management par la valeur débuta en 1995.

Actuellement, le management par la valeur est d’application dans plusieurs domaines:

produits et processus industriels : aéronautique, espace, armement, construction électrique et électronique,

télécommunication, mécanique, robotique, automobile, chimie, industrie pharmaceutique, bâtiments, travaux publiques, urbanisme, aménagement, transport, habillement, électroménager, emballage, agro-alimentaire, disign, etc

services et activités du secteur tertiaire: approvisionnement,

marketing et distribution, qualité, fiabilité sûreté de fonctionnement,

administration banque, assurance, santé, services hospitaliers,

informatique, information, documentation, communication

(4)

Satisfaction du besoin:

« Analyse de la Valeur »

Sept étapes :

l’orientation de l’action,

la recherche de l’information,

l’analyse fonctionnelle,

la recherche des idées de solutions,

l’élaboration et l’évaluation des solutions,

le bilan prévisionnel

proposition au décideur et mise en application des solutions.

Satisfaction du besoin:

« Analyse de la Valeur »

Etape principale: analyse fonctionnelle:

Rechercher les fonctions principales et secondaires qui satisfont les besoins,

les traduire en fonctions techniques

puis les formaliser dans le cahier des charges fonctionnelles (CdCF) .

La réalisation d’une analyse fonctionnelle détaillée, passe par les étapes suivantes :

1. Identifier et recenser les fonctions

2. Ordonner les fonctions

3. Caractériser les fonctions

4. Hiérarchiser les fonctions

5. Lister les contraintes et les limites

6. Synthèse: Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF)

(5)

Satisfaction du besoin:

« Analyse de la Valeur »

Exemple de fonctions pour un véhicule:

Performances

Sécurité

Image

Coût de transport

Confort

fiabilité

Caractériser les fonctions:

Echelle de cotation

Il faut définir, pour chaque fonction:

le critère de mesure (qui peut être soit simple soit une combinaison de critères) du degré de

satisfaction du besoin,

et les niveaux de satisfaction (qui peuvent être spécifiés soit par des données chiffrées, par exemple le Coût au km, soit par des descriptions, par exemple le Confort) attendus par l’utilisateur,

Etablir si le niveau de satisfaction est impératif ou

s’il existe une flexibilité autour de ce niveau.

(6)

Caractériser les fonctions:

Echelle de cotation

L’ échelle de mesure est définie suivant le principe du schéma ci-après:

Suivant le degré de satisfaction, une note comprise entre minimum et maximum sera attribuée à chaque fonction

Minimum Maximum

INUTILE

INSUFFISANT Degré de satisfaction du besoin

Critères de satisfaction

Exemple de fonctions:

Kangoo 1.5dci

critères Note/5

sécurité 3,2

coût 4

confort 3

fiabilité 1

performances 3,75

image 2,33

(7)

Hiérarchiser les fonctions:

système de pointage simple

•

Dans plusieurs cas, un simple système de pointage peut suffire à identifier l'alternative la plus désirable

•

Un poids est assigné à chaque critère pour refléter son importance relative.

10%

Beaucoup moins important Confort

15%

Moins important Fiabilité

20%

important Image

15%

Moins important Performances

20%

important Coût de transport

20%

important Sécurité

poids importance

critère

Hiérarchiser les fonctions:

système de pointage simple

note/5 poids valeur

sécurité 3,2 0,20 0,64

coût de transport au km 4 0,20 0,8

performances 3,75 0,15 0,5625

image 2,33 0,20 0,466

confort 3 0,15 0,45

fiabilité 1 0,10 0,1

Total 1 3,0185

kangoo1,5 dci Critère

Exemple : Kangoo 1.5 dci

(8)

Hiérarchiser les fonctions:

Processus d’analyse hiérarchique (AHP)

Cette méthode permet de résoudre des problèmes plus complexes:

le décideur porte un jugement de valeur sur l'importance relative de chaque critère

Et spécifie une préférence pour chaque alternative en regard de chaque critère.

la prise de décision est faite en considérant les ratios mathématiques de l'importance de chaque critère en relation avec chaque alternative.

CRITÈRES

C1 C2 C3 ... CN

Poids relatifs

W1 W2 W3 ... WN

Alternatives

A1 a11 a12 a13 ... a1N

A2 a21 a22 a23 ... a2N

A3 a31 a32 a33 ... a3N

. . . . ... .

AM aM1 aM2 aM3 ... aMN

La méthode AHP: Matrice de décision

M ..., 2, 1, i pour w x a max A

N

j

j i ij

AHP

= ∑ =

=1

(9)

Hiérarchiser les fonctions:

Processus d’analyse hiérarchique (AHP)

• Décomposer le problème complexe en une structure hiérarchique (niveaux)

• Effectuer les combinaisons binaires

• Déterminer les priorités

• Synthétiser les priorités

• Cohérence des jugements

La méthode AHP

Exemple: Organigramme hiérarchique

(10)

La méthode AHP

Combinaisons binaires

Comparer l’importance relative de tous les éléments appartenant à un même niveau de la hiérarchie pris deux par deux, par rapport à l’élément du niveau immédiatement supérieur.

Configurer une matrice carrée réciproque formée par les évaluations des rapports des poids (K x K), K étant le nombre d’éléments comparés. On obtient de cette façon :

a=a

_ij

avec

a

_jj

=1 et a

_ji

=1/ a

_ij

(valeur réciproque)

La méthode AHP

Pour chaque comparaison on doit choisir le critère le plus important et exprimer son jugement quant à son importance.

Par exemple, on pourrait dire que le prix est plus important que le niveau de fiabilité.

La mesure pour déterminer l'importance relative

pourrait être exprimée par échelle de 1 à 9:

(11)

La méthode AHP

1 importance égale

3 modérément plus important

5 fortement plus important

7 Très fortement plus important

9 Extrêmement plus important

Valeur numérique Jugement verbal

En relation avec cette échelle, on peut faire les comparaisons suivantes

:

La méthode AHP

1 2

1/3 1/3 1/4

1/4 confort

1/2 1

1/3 1/3 1/4

1/4 Fiabilité

3 3

1 2

1/3 1/3 Image

3 3

1/2 1 1/3

1/3 Performances

4 4

3 3

1 1/2 Coût

4 4

3 3

2 1 sécurité

confort fiabilité

image performances coût

sécurité

Matrice de comparaison des paires

(12)

La méthode AHP

Cette étape consiste à calculer la priorité de chaque critère en relation avec sa contribution vers l'atteinte de l'objectif.

La procédure mathématique est assez complexe et se résume en trois étapes :

On fait la somme des valeurs de chaque colonne.

On divise chaque élément de la matrice par le total de sa colonne (normalisation).

On calcule la moyenne des éléments de chaque rangée de la matrice. Ces moyennes donnent un estimé des priorités du critère (vecteur propre) .

Synthèse

La méthode AHP

0,07 0,06 0,12 0,04 0,03 0,06

confort

0,09

0,05 0,03 0,06 0,04 0,03 0,06

Fiabilité

0,09

0,15 0,19 0,18 0,12 0,21 0,08

Image

0,13

0,12 0,19 0,18 0,06 0,10 0,08

Performances

0,13

0,27 0,26 0,24 0,37 0,31 0,24

Coût

0,19

0,34 0,26 0,24 0,37 0,31 0,48

sécurité

0,38

Priorité

confort fiabilité image

performances coût

sécurité

Synthèse

(13)

La méthode AHP

Cohérence

La méthode AHP nécessite que les préférences soient exprimées avec cohérence

Par exemple si A, comparé à B, a une évaluation de 3, et si B, lorsque comparé à C, a une évaluation de 2, une cohérence parfaite donnerait une évaluation de 2 x 3 = 6 à la paire A versus C. Une évaluation de 4 ou 5 indiquerait un niveau d'incohérence.

Pour vérifier le degré de cohérence, un ratio est calculé. La méthode est telle qu'un ratio plus grand que 0,10 indique un niveau trop élevé d'incohérence.

La méthode AHP

Cohérence

Le ratio de cohérence trouvé est de 0,051, une valeur plus petite que 0,10.

On peut donc conclure que le degré de cohérence dans les comparaisons est acceptable.

0,05 0,05 1

fiabilité

0,21 0,07 3

confort

0,3495 0,15

2,33 image

0,45 0,12 3,75 performances

1,08 0,27 4

coût de transport au km

1,088 0,34 3,2 sécurité

valeur poids note kangoo1,5 dci Critère

Application des « priorités des critères » sur le cas de la Kangoo 1,5dci

(14)

Normalisation

On peut se fixer une valeur cible (référence) pour chaque critère afin de pouvoir normalisé les résultats

note cible note normalisée poids Score

sécurité 3,2 4 0,80 0,34 0,27

coût de transport au km 4 4 1,00 0,27 0,27

performances 3,75 4 0,9375 0,12 0,11

image 2,17 4 0,54 0,15 0,08

confort 3 4 0,75 0,07 0,05

fiabilité 1 4 0,25 0,05 0,01

Total

1 0,80

Critère

Exemple:satisfaction du besoin

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

référence TOYOTA PRIUS

kangoo1,5 dci

KANGOO 1.2 ESSENCE KANGOO HYBRIDE Satisfaction du besoin de transport

(15)

Score environnemental:

Méthodologie « Ecoscore »: 5 étapes

1.Inventaire

: quels types d’émissions associées au produit?

Production et distribution d’énergie/matière première

Fabrication

Utilisation

Recyclage

Emission des polluants

Impacts environnementaux

(population humaine, écosystème, climat, bâtiments) Suspension,

Dépôts,..

Consommation d’énergie Consommation

d’énergie

Méthodologie « Ecoscore »

1. Inventaire

Calcul des émissions liées aux différents stades de vie du produit ou émissions totales (well-to-wheel): E

^totales

;

Dans le cas du véhicule:

Emissions directes (tank-to-wheel): E

^directes

= émissions liées à l’utilisation du véhicule (CO

₂

, SO

₂

, CO, CH

₄

, CH, PM, COV, COVNM, NO

_x

)

Emissions indirectes (well-to-tank): E

^indirectes

= émissions liées d’une part à la production et à la distribution des carburants et à l’extraction de matière premières, la fabrication et le recyclage du véhicule d’autre part (CO

₂

, PSP, ..)

E

^totales

= E

^directes

+ E

^indirectes

(16)

Méthodologie « Ecoscore » 1. Inventaire:kangoo 1.5dci

0,039 0,111

0,668 0,213

0,767 163,044

Totales

0,005 0,064

0,1007 0,01

0,01 17,51

total

0,00 0,00

0,00 0,55

transport du fuel

0,001 0,019

0,012 0,001

0,001 11,02

raffinage

0,002 0,041

0,058 0,001

- 3,52

transport du brut

0,001 0,004

0,026 0,007

0,005 2,42

extraction du brut Production du carburant Emission indirectes

0,034 0,046 0,567

0,205 0,759

145,530 Emission directes

(ADVISOR)

PM(g/km) SO2(g/km) NOX(g/km)

HC(g/km) CO(g/km) CO2(g/km)

Emission de polluants

Méthodologie « Ecoscore »

2. Classification: à quels types de dommages contribuent ces émissions?

Classer les émissions calculées dans les

différentes catégories de dommages

correspondants.

(17)

Méthodologie « Ecoscore » 2. Classification:

Bruit en [ dB(A)]

Bruit

gêne

PM10; SO₂ Salissure, dégradation

Bâtiments

NOX (en NO2 éq.);SO₂ Acidification et eutrophisation

COV(Benzène, Toluène) écotoxicité

Éco-systèmes

CO₂; CH₄ Effet de serre

Climat

CO; PM; NOX(en NO2 éq.);

TSP(particules en suspension totale)

Effets respiratoires (substances non-organiques)

COV(COVNM; Méthane) Effets respiratoires

(substances organiques)

COV(1,3 Butadiène, Benzène, formaldéhyde)

Effet carcinogènes

Santé humaine

Polluant Effet

Méthodologie « Ecoscore »

3. Caractérisation : quelle valeur attribuer à ces dommages?

Calcul de la part de chaque polluant dans chaque catégorie de dommages.

D

i,j

est la part du polluant j au dommage i et est exprimé en unité commune (DALY, CO2éq., PDF.m².an, …)

ß i,j est le facteur de dommage de la catégorie i de dommage associé au polluant j

E

^j,totales

= émissions totales du polluant j

Le dommage total de catégorie i (Q i) est la somme des dommages partiels D i,j causés par différents polluants:

Q i = Σ D

D i,j = ß i,j . E

^j,totales

(18)

Méthodologie « Ecoscore » 3. Caractérisation: unités

DALY: les DALY (Disability Adjusted Life Years) ou nombre d’années de vie avec incapacité ajusté pour les effets sanitaires.

[PDF.m².an]: (Potentially Disappeared Fraction ou Fraction Potentiellement disparue d’espèces) pour les dommages aux écosystèmes, la superficie annuelle des zones où les espèces ont une grande probabilité de ne pas apparaître en raison des conditions défavorables causées par les dépôts de polluants

les émissions sont exprimées en CO2-équivalent pour l’effet de serre;

le coût des dommages exprimé en € pour la détérioration des bâtiments et le niveau sonore exprimé en dB(A) pour le bruit.

Méthodologie « Ecoscore »

4.Normalisation: Rapport entre ces dommages et ceux liés au véhicule de référence.

Les dommages totaux Q i calculés pour chaque catégorie i sont normalisés par la valeur de référence spécifique pour chaque catégorie de dommage ( Qi, référence )

Ecoscore: référence = niveaux de dommage associés un un véhicule fictif défini pour chaque catégorie de

véhicule.

Par exemple la voiture Euro IV avec les émissions CO

₂

, SO

₂

, CH

₄

, COVNM calculées suivant la consommation et des COV (émis suivant la méthodologie européenne) réduit de 30% et la norme de bruit suivant la région .

qi = Qi/Q i,réf.

(19)

Méthodologie « Ecoscore »

5. Pondération : Importance de chaque type de dommage par rapport aux autres.

Attribuer un poids (0 à 100%) à chaque catégorie de dommage normalisé.

Le choix du poids à attribuer dépend des objectifs du décideur, des priorités politiques en la matière, …

Méthodologie « Ecoscore »

5. Pondération : Exemple

10%

Bruit

5%

Bâtiments

10%

Eco-systèmes

25%

Effet de serre

15%

Effets

respiratoires(s.non-o)

15%

Effets respiratoires(s.o)

20%

Effet cancérigènes Santé humaine

Poids

Catégorie de dommages

(20)

5. Score environnemental: kangoo 1.5dci

Classification caractérisation Normalisation Pondération

émissions totales émissions Facteur dommage véhicule dommage catégorie de effet polluants de référence de dommage dommage de référence normalisé poids score

dommages Et βij Qi Qi,réf qi

Santé effets respiratoires (Daly/Kg) (Daly/km) (Daly/km)

Humaine substances CO 0,76723648 0,50673894 0,000000731 5,6085E-10 3,70426E-10

non organiques PM10 0,039268983 0,029310986 0,000375 1,47259E-08 1,09916E-08

NOX 0,66769141 0,332383881 0,0000887 5,92242E-08 2,94825E-08

SO2 0,110582257 0,090476392 0,0000546 6,03779E-09 4,94001E-09

Total sh 8,05487E-08 4,57845E-08 1,759301187 40% 0,70

Effet effets de serre (GWP) (CO2 éq/km)

de serre CO2 163,0436893 134,3293822 1 163,0436893 134,3293822

total 163,0436893 134,3293822 1,213760435 25% 0,30

EcosystèmeAcidification (PDF,m2,an/Kg) (PDF,m2,an/km)

et eutrophisation NOX 0,66769141 0,332383881 5,71 0,003812518 0,001897912

SO2 0,110582257 0,090476392 1,04 0,000115006 9,40954E-05

Total Ecos 0,003927523 0,001992007 1,97164101 25% 0,49

Bâtiments €/Kg €/km €/km

particules 0,044 0,029310986 130 0,00572 0,003810428

SO2 0,127 0,090476392 8,26 0,00104902 0,000747335

total 0,00676902 0,004557763 1,485162738 5% 0,07

Energie kj/km kj/km

consommée 2179,010701 1782,826937 1,222222222 5% 0,06

Total 100% 1,64

Inventaire

Exemple:score environnemental

0 0,2 0,4 0,6 0,81 1,2 1,4 1,6 1,8

référence prius

kangoohybchadies kangoo15dci

kangoo12ess impact environnemental

(21)

Exemple: Ecoefficience

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

E c oe ff ic ienc e

ré fé re nc e pri us

ka ng oo1 5d ci

ka ng oo hyb ch ad ies

ka ng oo1 2e ss

Ecoefficience

Conclusion

L’analyse de la valeur permet d’évaluer d’abord et d’améliorer ensuite la valeur d’une solution existante. Elle permet de quantifier la

satisfaction des besoins

La méthodologie « Ecoscore » est bien avantageuse surtout qu’elle permet de rassembler plusieurs effets en un seul score

Les résultas sont variables suivant les émissions

qui sont liées aux paramètres de simulation (le

cycle de conduite notamment)

(22)

Conclusion

Il faudra tenir compte des étapes de production et de recyclage des véhicules dans le calcul des dommages. Mais la non disponibilité de certaines données peut être un handicap.

Mesure de l’ écoefficience des moyens de transport individuel