Chercheur principal : Bruno Benevit
Titre original : Voies vers une aviation durable : Analyse des émissions liées aux opérations aériennes en Europe pour soutenir les initiatives politiques
Auteur: Nicolò Avogadro et Renato Redondi
Lieu de l'intervention : Europa
Taille de l'échantillon : 9 millions de vols
Secteur: Économie des transports
Variable principale d'intérêt : Émissions de GES
Type d'intervention : Efficacité opérationnelle
Méthodologie: De bas en haut
Résumé
Face à l'intensification des débats sur le réchauffement climatique, les émissions de gaz à effet de serre (GES) font l'objet d'une attention accrue de la part du public. L'aviation est l'un des secteurs les plus concernés, ce qui engendre une demande d'efficacité accrue de la part des acteurs du secteur. Cette étude a évalué la consommation de carburant et les émissions de GES dans le secteur aérien, à partir de données relatives aux vols intercontinentaux et intra-européens. Les résultats ont mis en évidence qu'une part importante des émissions totales provient des procédures d'atterrissage et de décollage. Ils ont également souligné l'importance des améliorations opérationnelles, suggérant que les liaisons plus courtes (régionales et intra-européennes) sont moins efficientes.
- Problème de politique
Le secteur des transports joue un rôle central dans la croissance économique mondiale, étant étroitement lié au processus d'intégration internationale des dernières décennies. Cependant, son expansion rapide a suscité des préoccupations environnementales. Ce secteur est le seul, parmi les principales activités économiques en Europe, à avoir enregistré une augmentation continue de ses émissions de gaz à effet de serre (GES) entre 2013 et 2019, contribuant à environ un quart des émissions totales de l'Union européenne durant cette période (AVOGADRO ; REDONDI, 2024). Bien que le transport terrestre représente la part la plus importante de ces émissions, le transport aérien s'est distingué comme l'une des principales sources de préoccupation en raison de sa croissance accélérée. Depuis 1990, les émissions du secteur aérien ont plus que doublé.
Face à la perspective d'une demande accrue à moyen et long terme, conjuguée à la réduction des gains d'efficacité marginaux en matière de consommation de carburant des aéronefs, la question de la durabilité du secteur aérien est devenue un enjeu majeur. Dans ce contexte, les gouvernements et les institutions internationales ont fixé des objectifs ambitieux de décarbonation du transport aérien, visant la neutralité carbone d'ici 2050.
Face à la tendance croissante à adopter des politiques environnementales plus strictes, telles que la tarification du carbone, plusieurs entreprises ont cherché à mettre en œuvre des mesures plus efficaces pour réduire leurs coûts et leurs émissions. Parmi les initiatives évaluées figurent l'utilisation de carburants durables, les progrès technologiques dans le domaine des aéronefs, l'amélioration de la gestion du trafic aérien et l'adoption de pratiques opérationnelles plus efficientes. Comprendre les profils d'émissions et identifier les variations de consommation de carburant entre les différents types de vols peut contribuer à l'élaboration de politiques plus efficaces, permettant ainsi au secteur de continuer à répondre à la demande de transport aérien sans compromettre la durabilité environnementale.
- Contexte de mise en œuvre des politiques
Les opérations de vol conventionnelles se divisent en deux phases principales : les activités réalisées en dessous de 3 000 pieds (environ 914 mètres), incluant le roulage, le décollage, la montée initiale, l’approche et l’atterrissage ; et celles effectuées à plus haute altitude, comprenant la montée, le vol de croisière et la descente. Différents facteurs, tels que les conditions météorologiques défavorables, les restrictions de trafic aérien et les réglementations aéroportuaires spécifiques, peuvent modifier le profil de vol idéal et, par conséquent, les émissions générées à chacune de ces phases. Le rapport entre la capacité du secteur aérien à répondre à la demande et l’efficacité technologique et opérationnelle des compagnies aériennes et des aéroports est également un aspect pertinent pour l’évaluation des émissions.
Dans ce contexte, l'impact environnemental de l'aviation fait l'objet d'études de plus en plus nombreuses afin de mieux comprendre ses émissions de gaz à effet de serre (GES). La phase de croisière (CCD), qui comprend la montée, le vol à altitude de croisière et la descente, a traditionnellement concentré les recherches, car elle représente la part la plus importante des émissions totales. Des études plus récentes ont également commencé à analyser les émissions générées lors des opérations d'atterrissage et de décollage (LTO). Bien que représentant une part plus faible des GES, les émissions générées par les opérations LTO affectent directement la qualité de l'air à proximité des aéroports et ont des conséquences sur la santé humaine et les écosystèmes locaux.
Dans le contexte de l'aviation intra-européenne, les émissions de GES varient selon la structure du marché intérieur de chaque pays et sa dépendance au transport aérien. Certains marchés présentent des émissions plus élevées en raison d'un volume plus important de vols intérieurs, tandis que d'autres privilégient les liaisons transfrontalières. Les émissions sur les liaisons internationales en Europe sont importantes, certaines liaisons entre les grands centres urbains concentrant la majorité des vols et, par conséquent, des émissions.
Plusieurs études ont évalué ces types d'émissions à l'échelle aéroportuaire, régionale ou nationale ; toutefois, des lacunes subsistent dans la littérature concernant l'efficacité de la consommation de carburant et la variabilité des profils d'émissions entre les aéroports et les pays du continent. De plus, les études abordant cette question de manière intégrée restent rares, notamment dans le contexte européen. Ce manque souligne la nécessité d'approfondir les analyses des profils d'émissions et de l'efficacité opérationnelle dans le secteur de l'aviation.
- Détails de l'évaluation
Cette étude a examiné le marché européen afin d'évaluer les émissions de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur aérien. À cette fin, les auteurs ont utilisé un outil développé par l'Agence européenne pour l'environnement (AEE, 2019) pour estimer ces émissions à partir d'observations détaillées au niveau des vols. La base de données utilisée couvre les vols commerciaux de passagers au départ ou à destination des pays de l'espace Schengen, ainsi que du Royaume-Uni, de l'Irlande et de la Turquie, et provient des registres de vols réguliers. Cet ensemble de données comprend environ 9 millions de vols, représentant plus de 1,53 milliard de sièges offerts. Parmi ces vols, environ 6,9 millions ont eu lieu en Europe, soit 76,7 % du total, pour un total de 1,05 milliard de sièges offerts.
Compte tenu de l'impact considérable de la pandémie de COVID-19 sur le secteur en 2020 et 2021, et de la reprise encore incomplète en 2022, l'année 2019 a été choisie comme année de référence. Pour estimer la consommation de carburant et les émissions générées lors des procédures d'atterrissage et de décollage, des données spécifiques sur la consommation de carburant par type d'aéronef et phase de vol ont été utilisées, basées sur des informations relatives aux moteurs et à leur rendement. Par ailleurs, les temps de roulage effectifs moyens au sol ont été intégrés à l'analyse afin de prendre en compte les variations entre les aéroports.
La méthodologie adoptée a pris en compte les informations relatives aux aéroports de départ et d'arrivée, ainsi qu'aux modèles d'aéronefs utilisés. Cette approche a permis de calculer la consommation de carburant et les émissions pour chaque vol individuellement, en plus d'une analyse segmentée par phases de vol. Les données ont été agrégées au niveau de l'aéroport et du pays. La méthodologie a également considéré l'impact des facteurs opérationnels, tels que les déviations de route, les procédures d'attente et la fragmentation de l'espace aérien européen, qui affectent l'efficacité du trafic aérien. Des études indiquent que ces inefficacités augmentent la consommation de carburant de 6 % à 12 %, étant donné que les aéronefs suivent rarement des trajectoires directes entre les aéroports de départ et d'arrivée (AVOGADRO ; REDONDI, 2024).
- Méthode
La méthode adoptée pour estimer la consommation de carburant et les émissions de GES a considéré séparément la phase de décollage et d'atterrissage (LTO) et la phase de croisière (CCD), en adoptant une approche de bas en hautConformément aux recommandations de l'AEE (2019), la consommation de carburant lors de la phase LTO a été déterminée en fonction des facteurs de consommation spécifiques du moteur et du temps passé dans chaque sous-phase du cycle. Pour la phase CCD, la consommation a été estimée en tenant compte du type d'aéronef et de la distance entre les aéroports de départ et d'arrivée.
Les émissions ont été exprimées en équivalent CO2 et comprennent non seulement le dioxyde de carbone, mais aussi le méthane et l'oxyde nitreux, pondérés selon leur potentiel de réchauffement climatique. De plus, afin de tenir compte des inefficacités liées à la trajectoire de vol réelle, un modèle a été utilisé pour ajuster la distance réellement parcourue par rapport à la trajectoire en ligne droite.
L'analyse initiale des émissions, basée sur la longueur des vols, a classé les itinéraires en quatre groupes : régionaux (moins de 500 km), court-courriers (entre 500 et 1 500 km), moyen-courriers (entre 1 500 et 4 000 km) et long-courriers (plus de 4 000 km). Afin de comprendre l'hétérogénéité des émissions de GES liées aux opérations aériennes, les auteurs ont estimé les impacts lors des phases de décollage et d'atterrissage (CCD) et de décollage et atterrissage (LTO), ainsi que dans leurs différentes composantes.
La répartition spatiale des émissions générées lors du cycle LTO varie selon les pays européens, en fonction du volume de trafic aérien et de la densité de population autour des aéroports. Par conséquent, les niveaux d'émission dans différentes régions, pays et destinations (vols intérieurs et internationaux) ont également été pris en compte. Enfin, les auteurs ont présenté le calcul des émissions par habitant afin de comprendre l'impact relatif de ces émissions dans chaque pays.
- Principaux résultats
L'analyse des émissions en fonction de la durée des vols a révélé que, bien que les vols long-courriers ne représentent qu'environ 10,7 % du trafic aérien, ils sont responsables d'environ 60,3 % des émissions totales de gaz à effet de serre. Cet impact important s'explique par les émissions plus élevées par vol et par siège disponibles sur ce segment. En moyenne, un vol long-courrier émet 210,4 tonnes de CO₂, soit environ 700 kg par siège. À titre de comparaison, un vol long-courrier pollue environ 6,5 fois plus qu'un vol moyen et 15 fois plus qu'un vol court-courrier.
En revanche, les vols régionaux ont affiché l'intensité d'émissions la plus élevée par kilomètre et par siège disponible, en raison de la moindre efficacité énergétique des appareils régionaux et de la fréquence élevée des décollages et atterrissages courts. À l'inverse, les vols moyen-courriers se sont révélés être le segment le plus respectueux de l'environnement, probablement grâce à un équilibre optimal entre l'efficacité énergétique des appareils et la distance parcourue.
La répartition des émissions par phase de vol a révélé que les vols régionaux et court-courriers présentaient une incidence d'émissions nettement plus élevée lors des phases d'atterrissage et de décollage (31,5 % et 18,6 % respectivement), comparativement aux vols moyen-courriers et long-courriers (10,4 % et 4,3 % respectivement). Ceci s'explique par une consommation de carburant importante lors des opérations au sol et par le faible rendement des moteurs à basse altitude. Malgré la prédominance des émissions en croisière sur les vols long-courriers, l'impact des émissions au sol et au décollage n'est pas négligeable. Les estimations indiquent que les mouvements au sol dans les aéroports européens génèrent environ 8,65 millions de tonnes de CO₂ par an, dont plus de la moitié sont concentrées dans les 17 aéroports les plus fréquentés de la région.
Dans le contexte des vols intra-européens, les émissions totales ont été estimées à environ 102 millions de tonnes de CO2 en 2019, soit une moyenne de 14,72 tonnes par vol et de 96,7 kg par siège disponible. Le marché intérieur de chaque pays a fortement influencé les émissions totales et par habitant. La Turquie a présenté les émissions absolues les plus élevées, suivie de l'Espagne, de l'Italie, de la France, de l'Allemagne et du Royaume-Uni. En ce qui concerne les émissions par habitant, la Norvège s'est distinguée par les valeurs les plus élevées, en raison de sa forte dépendance au transport aérien et du recours fréquent à des avions régionaux moins performants. Selon les auteurs, la transition vers les avions électriques constitue une solution viable pour réduire l'impact environnemental des vols régionaux et intérieurs sur les marchés où les alternatives de transport terrestre sont peu nombreuses. Pour les vols internationaux intra-européens, les liaisons entre l'Espagne, le Royaume-Uni et l'Allemagne représentent les itinéraires les plus polluants, soulignant la nécessité d'initiatives coordonnées pour atténuer les émissions de ces itinéraires, notamment par des investissements dans les infrastructures ferroviaires à grande vitesse.
Les estimations relatives à la répartition spatiale des émissions locales ont révélé que les volumes d'émissions les plus importants durant la phase LTO ont été enregistrés dans les aéroports du Royaume-Uni, d'Allemagne, de Turquie, de France et d'Italie. Par habitant, les pays insulaires comme Malte, l'Islande et Chypre, ainsi que la Norvège, ont enregistré les valeurs les plus élevées en raison de leur population plus faible et de leur plus grande dépendance au transport aérien. La Turquie et le Royaume-Uni se sont distingués par une forte proportion d'émissions liées au roulage, représentant environ 40 % des émissions totales durant la phase LTO.
- Leçons de politique publique
Dans cet article, les auteurs analysent la relation entre la croissance du transport aérien et les émissions de gaz à effet de serre, en tenant compte de différents facteurs influençant cette dynamique. Les résultats indiquent que l'expansion du secteur aérien a contribué de manière significative à l'augmentation des émissions, avec des variations selon le type de vol, l'efficacité énergétique des aéronefs et la réglementation environnementale en vigueur.
Les données présentées dans cet article permettent de mieux comprendre les enjeux liés à la réduction des émissions dans le secteur de l'aviation et contribuent à l'élaboration de politiques visant à assurer la durabilité du transport aérien. Les auteurs soulignent que, compte tenu de la nécessité de concilier croissance économique et réduction de l'impact environnemental, l'amélioration de la réglementation, la promotion des technologies à faibles émissions et l'optimisation des opérations aériennes peuvent contribuer à atténuer les émissions du secteur.
Références
AVOGADRO, N.; REDONDI, R. Voies vers une aviation durable : Analyse des émissions des opérations aériennes en Europe pour soutenir les initiatives politiques. Recherche sur les transports Partie A : Politiques et pratiques, v.186, p. 104121, août 2024.
EEE. Transports : L’augmentation de la consommation de pétrole et des émissions de gaz à effet de serre freine les progrès de l’UE vers ses objectifs environnementaux et climatiques. [sl] Agence européenne pour l'environnement, 2019.
