Prospective sur les carburants

Éléments de réflexion sur l’évolution de l’offre et de la demande en couples moteurs – carburants à horizon 2050

Philippe Girard

Avec les contributions d’Olivier Paul Dubois-Taine et Thierry Vexiau

Ecrin - Économie et stratégie

Ecrin-Économie et stratégie

PROSPECTIVE SUR LES CARBURANTS

Éléments de réflexion sur l’évolution de l’offre et de la demandeen couples moteurs – carburants à horizon 2050

Philippe GirardPrésident d’Ecrin – Économie et stratégie

Avec les contributions d’Olivier Paul Dubois-Taine et Thierry VexiauMembres du Groupe de travail Prospective sur les carburants

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Sommaire

Avant propos 7

1. Évolution de l’offre en moteurs et carburants 11

2. Évolution de l’offre en infrastructures 23

3. Évolution de la demande en transports 33

4. Perspectives 39

Annexes 47

Présentation d’Ecrin et du club Économie et stratégie

Composition du Groupe de travail

Auditions

6

7

Avant propos

Dans les dernières études de prospective sur les conditions de transports à moyen terme,plusieurs nouveaux types de carburants et de moteurs sont envisagés, comme l’hydrogène, descarburants dérivés de la biomasse, etc.

Ecrin- Économie et stratégie, présidé par Monsieur Philippe Girard, a engagé une réflexion,au sein du groupe de travail « prospective sur les carburants » animé par Monsieur Jean-François Gruson, afin de dresser l’inventaire des couples moteurs + carburants du futur,d’évaluer, d’un point de vue économique, et en se plaçant du point de vue de l’utilisateur, leurpositionnement actuel, et d’envisager quels seraient les conditions, les facteurs de progrès etles évolutions réglementaires susceptibles de modifier significativement ce classement

Le texte qui suit présente des éléments de réflexion sur l’évolution de l’offre et de la demandeen couples moteurs carburants à horizon 20501. Ces éléments de réflexion sont issus destravaux menés en 2006-2007 par ce groupe composé d’une vingtaine de scientifiquesreprésentant les différents secteurs des transports, à partir d’un matériau abondant (rapportspublics ou internes, publications, auditions…)2.

Si une évaluation économique à 2050 semble difficilement réalisable, cette échelle de tempspermet d’envisager les phénomènes d’innovation de rupture et d’aborder des variables clefstelles que : le prix des énergies et donc leurs disponibilités, l’émergence d’un nouveau vecteurénergétique comme l’hydrogène, le niveau de diésélisation du parc…

L’originalité de cette réflexion est d’adopter une approche transversale des modes de transport(route/ hors route/ rail/ fluvial/ aéronautique…).

1 Cette synthèse se limite aux motorisations permettant soit le transport des personnes ou des biens. Elle n’aborde pas les

moteurs mobiles permettant la valorisation de l’énergie mécanique générée (engins « off road »).

2 Signalons que l’inventaire des couples moteurs carburants a donné lieu à la publication sur le site Web d’Ecrin

(http://www.ecrin.asso.fr/node/5356) d’un certain nombre de contributions des membres du groupe de travail.

8

9

PROSPECTIVE SUR LES CARBURANTS

Éléments de réflexion sur l’évolution de l’offre et de la demandeen couples moteurs – carburants à horizon 2050

L’équilibre offre – demande en termes de mobilité a constamment évolué sous l’influence desprincipaux facteurs suivants :

• Offre : Moteurs et carburants disponibles ; infrastructures• Demande : lien entre l’évolution démographique, la croissance économique, le niveau

de vie et les modes de transport disponibles.

A court terme, l’évolution de l’équilibre offre – demande pour un pays donné est relativementfacile à prévoir.

Par contre, à l’horizon 2050 la difficulté est toute autre. Pour s’en rendre compte il suffit deregarder comment cet équilibre offre – demande a évolué entre 1950 et 2000 aussi bien enFrance qu’au niveau mondial.

Pour appréhender les fondamentaux de l’équilibre offre – demande en terme de mobilité, nousallons donc étudier :

1. l’évolution de l’offre en couples moteurs - carburants3

2. l’évolution de l’offre en infrastructures3. l’évolution de la demande

Enfin, une fois identifiés les principaux fondamentaux, nous essaierons de décrire les lignesdirectrices des évolutions possibles d’ici 2050.

3 Puissance motrice – Puissance auxiliaire : nous n’avons pas étendu notre analyse aux besoins de puissance auxiliaire.Leur importance croissante (climatisation, appareils électriques, chaleur, etc.) peut réduire significativement tous les progrèsqui pourraient être fait sur la motorisation principale. Certains couples moteurs – carburants peuvent nécessiter des dispositifsspécifiques, comme c’est déjà le cas dans les avions ou les voitures électriques.

10

11

1. Évolution de l’offre en moteurs et carburants

Jusqu’au 18ème siècle, l’offre disponible comprenait la traction animale et humaine ou bienl’utilisation de l’énergie éolienne (marine à voile) ou hydraulique (transport fluvial dans unseul sens). Compte tenu de ses caractéristiques, le transport des personnes et des marchandisesétait limité en termes de distance, de poids et de vitesse.

Le 19ème siècle a complètement bouleversé l’offre. Tout d’abord, au début du 19ème siècle,l’apparition des premières machines à vapeur alimentées en charbon s’est traduite rapidementpar une offre en locomotives pour le secteur ferroviaire, puis pour le secteur naval, et cecimalgré un rendement particulièrement faible.

La fin du 19ème siècle a coïncidé avec l’apparition de deux nouvelles offres :

• Moteur électrique avec une alimentation électrique produite par énergie thermique ouhydraulique. Rapidement se sont développées les premières offres utilisant l’électricitécomme source d’énergie aussi bien pour le transport des personnes dans les villes(tramways, métro, trolley bus) que pour les transports ferroviaires.

• Moteur à explosion avec l’utilisation, d’abord, de dérivés de la biomasse, puis, deproduits pétroliers comme carburants. Très rapidement, son utilisation s’est développépour les transports routiers, maritimes et aériens.

Paradoxalement, au cours du siècle dernier, l’offre ne s’est pas vraiment renouvelée, même sid’énormes progrès ont été fait en termes de disponibilité, d’efficacité et de coût, à l’exceptiondu secteur aérien, avec le développement des réacteurs, et de secteurs plus marginaux, commele domaine spatial (fusées) ou militaire (réacteur nucléaire).

Balayons maintenant les différents modes de transports.

a. Transports routiers

Les transports routiers regroupent :

• le transport de personnes (motos, voitures, bus)• le transport de marchandises (véhicules utilitaires, poids lourds).

Les transports routiers consomment aujourd’hui encore quasiment exclusivement des produitsdérivés du pétrole et représentent plus de 46% de la demande mondiale finale en pétrole. Lesautres combustibles utilisés sont la biomasse (biodiesel, huile, éthanol), le gaz naturel et undérivé liquide du charbon ou du gaz naturel (CTL, GTL).

Ces autres combustibles représentent une part mineure de la consommation énergétique pourle transport : environ 1% pour la biomasse (essentiellement en Europe, aux USA et au Brésil),0.5% pour le charbon (essentiellement en Afrique du Sud, avec une consommation de charbonannuelle de 42 millions de tonnes, pour une production de 7 millions de m3 de gazole

12

synthétique4), 1 % pour le gaz naturel utilisé soit directement, soit après conversion enessence synthétique (0.6 millions de m3 d’essence par an). Par ailleurs, la flexibilité entrecombustibles est généralement très faible, excepté pour l’essence synthétique à partir decharbon ou de gaz naturel. Par exemple, le parc automobile mondial adapté au gaz naturelcompressé représente, en juin 2007, 6.9 millions de véhicules5, soit 1 % du parc mondial6.

Alors que les premiers carburants utilisés pour les premiers véhicules étaient fort divers –hydrogène, charbon, biomasse, électricité – et donc les moteurs aussi, le couple dérivés dupétrole (essence, diesel et dans une moindre mesure LPG) – moteur à combustion interne(MCI) s’est progressivement imposé pour des raisons de coût et de facilité d’utilisation.

Pour le transport des personnes, ceci a conduit à un développement massif du parc automobileavec une corrélation importante avec le niveau de vie par habitant. Plus le niveau de vie estélevé, plus les infrastructures sont développées, plus le coût d’utilisation d’un véhicule baisse.

L’offre pour les véhicules particuliers (VP) concerne :

• essentiellement, le couple MCI (puissance 20-300 kW) – essence (avecéventuellement ajout de bio-éthanol), diesel (avec éventuellement ajout de biodiesel)avec des variantes pour le combustible : essence synthétique, LPG, éthanol, gaznaturel

• le couple « hybride » MCI (50-60 kW) – Moteur électrique (50 kW) – essence, diesel• le couple Moteur électrique (15-30 kW) – batteries• et, à l’échelle expérimentale, le couple Pile à combustible – Moteur électrique –

Hydrogène (directement ou par conversion de méthanol par exemple)

Le graphique suivant reflète l’évolution du nombre de VP construits au niveau mondial.

0

2

4

6

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12

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Allemagne

Belgique

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Etats-Unis

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Chine

Corée du Sud

Inde

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Afrique du Sud

Autres

data CFCA

Des évolutions notables ont eu lieu récemment avec la montée de la production chinoise qui asupplanté en quelques années la production française, allemande, sud coréenne et américaine,

4 SASOL. Rapport Annuel 2006. www.sasol.com5 International Association for Natural Gas Vehicles (IANGV). www.iangv.org6 World Energy Outlook Edition 2006 – Agence Internationale de l’Energie

13

et l’apparition de nouveaux pays producteurs et consommateurs dans des pays émergents, enparticulier, la Chine (+15% par an) le Brésil (+8% par an) ou l’Inde (+7% par an). Ceci aurainéluctablement des répercussions sur l’offre dans les prochaines années.

Au niveau mondial, le parc actuel atteint 646 millions de VP répartis de façon inégale suivantles zones géographiques7. En comptant 50 kW comme puissance moyenne par moteur, le parcVP représente une puissance cumulée de 32.3 TW (à titre de comparaison, la puissancegéothermique de la Terre est estimée à 42 TW).

Parc automobile (VP) mondial 2006: 645.7 millions

277.3

14.1205.6

136.613.9

Europe

Afrique

Amérique

Asie

Océanie

2006: Nombre de VP pour 1000 habitants

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50

100

150

200

250

300

350

400

450

Europe Afrique Amérique Asie Océanie World

Pour les véhicules utilitaires (VU) il est nécessaire de distinguer séparément les bus, lesvéhicules utilitaires légers et les véhicules utilitaires lourds.

Les bus ont connu une évolution similaire à celle des VP. Jusqu’au dix-neuvième siècle, les« bus » étaient à traction animale (soit une puissance moyenne de 1 à 5 kW environ). Lespremiers bus motorisés mis en service à Londres et à Berlin8 étaient à traction électrique, maisils ont été très rapidement remplacés par des bus à moteur à combustion interne (MCI)utilisant des dérivés du pétrole. Une exception à signaler : les trolleys bus utilisant le couple« électricité fourni par un lien fixe – moteur électrique ». Un siècle plus tard, d’autres couples« moteurs – carburants » commencent à émerger pour les bus circulant en zone urbaine(kilométrage journalier faible, station de remplissage dédiée) : MCI + gaz naturel ou GPL,hydrogène + pile à combustible + moteur électrique. Les puissances varient entre 100 et 250kW.

La production mondiale de bus est de l’ordre de 500 000 véhicules par an dont 69% en Asie9.Elle est étroitement liée à la demande en transports collectifs.

7 CFCA production mondiale de véhicules www.ccfa.fr8 The electric vehicle: Technology and Expectations in the Automobile Age (2004) Gijs Mom. What is thatroareth thus? The Economist 6/9/2007. Il convient de ne pas oublier que le parc de bus était fort limité au débutdu vingtième siècle (1100 bus à Londres dont 20 à traction électrique, 150 à Paris et 100 à Berlin), ce quifacilitait les expérimentations.9 Données OICA www.oica.net

14

Bus production 2006 : 0.49 millions

75.7

36.0

36.0

340.9

0.0

3.8

Europe

Amérique du Nord

Amérique du Sud

Asie

Océanie

Afrique

En milliers de véhicules

données OICA

Pour les véhicules légers, la production était de 16.1 millions en 2005 (avec des différencesstatistiques suivant les pays, du fait que certains modèles sont communs avec des VP, ou lepoids des véhicules « SUV »10 aux Etats-Unis).

Véhicules utilitaires légers: production 2005

2.3

9.2

0.5

3.8

0.1

0.2

Europe

Amérique du Nord

Amérique du Sud

Asie

Océanie

Afrique

En dehors de certaines niches très spécifiques, il n’y a pas de différence significative auniveau du couple moteur – carburant entre VU légers et VP.

Pour les poids lourds, l’évolution du couple moteur – carburant présente quelques différences.Les premiers poids lourds utilisaient le couple moteur à combustion externe – charbon. Audébut du vingtième siècle le moteur à combustion interne – essence puis diesel s’est imposérapidement. Les puissances des moteurs ont continué à croître significativement pouratteindre typiquement entre 200 et 600 kW, afin de répondre à une évolution de la demande(charge transportée, distance). Simultanément, des évolutions technologiques ont permis deréduire sensiblement la consommation en carburant (-40% environ en trente ans).

La production mondiale a fortement augmenté pour atteindre 3.2 millions de poids lourds en2006, dont 55% dans trois pays : Chine, Japon et USA.

10 SUV : Sport utility vehicle

15

Poilds lourds production 2006 : 2.27 millions

0.73

0.630.13

0.75

0.01

0.03

Europe

Amérique du Nord

Amérique du Sud

Asie

Océanie

Afrique

Le graphique suivant résume l’évolution du parc de véhicules utilitaires au niveau mondial (ils’agit d’un ordre de grandeur, compte tenu des différences statistiques entre pays et desévolutions de classification de certains véhicules comme les SUV aux USA, qui sontessentiellement à usage personnel).

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3

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1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Allemagne

Espagne

France

Italie

Royaume-Uni

Turquie

Canada

USA

Mexique

Brésil

Chine

Corée du Sud

Inde

Japon

Afrique du Sud

Autres

millions de véhicules utilitaires

b. Transports ferroviaires

L’offre ferroviaire a connu trois évolutions majeures :

• couple moteur à combustion externe – charbon (et, pendant une courte période au20ième siècle, fuel lourd) ;

• couple moteur électrique – électricité, l’électricité étant fournie par un lienextérieur (courant continu, courant alternatif monophasé, et, pendant une courtepériode, courant électrique triphasé) ;

• association des couples moteur à combustion interne – diesel produisant in situl’électricité nécessaire pour un moteur électrique (des variantes ont été utilisées avectransmission mécanique ou hydraulique au lieu de la transmission électrique).

16

Des expérimentations utilisant d’autres couples ont été réalisées. Suivant les cas, elles ontdonné lieu à des développements plus ou moins importants. Citons :

• couple turbines – gaz naturel ou kérosène• couple moteur électrique - batteries• trains à lévitation magnétique (moteur électrique linéaire au lieu de rotatif).

Actuellement se développent des offres mixtes « électrique-diesel » permettant de circuler surl’ensemble d’un réseau et de réduire les émissions polluantes (SO2, NOx) en zone urbaine.

Dans tous les cas, l’offre ferroviaire est extrêmement dépendante de l’évolution del’infrastructure.

L’évolution de l’offre ferroviaire est un bon exemple de la substitution d’une technologie parune autre, lorsque la première a atteint ses limites techniques et économiques. La figuresuivante montre l’évolution des performances des locomotives à vapeur depuis le 19ième

siècle11.

Au début du vingtième siècle, malgré le surcoût inhérent à l’électrification de lignes et àl’investissement dans des moyens de production électrique, le basculement « locomotive àvapeur – locomotive électrique » s’est progressivement imposé dans les zones à fort densitéde trafic ou montagneuses, compte tenu de la possibilité d’utiliser l’énergie hydraulique. Deplus, cela permettait de simplifier les opérations d’exploitation et donc les coûts.

L’électrification du réseau ferroviaire français s’est développée après la première guerremondiale afin, aussi, de réduire la consommation de charbon. Au moment de la création de laSNCF, en 1937, 3350 km de lignes étaient électrifiées.

11 Energies V. SMIL MIT Press (1998)

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0

5000

10000

15000

20000

25000

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35000

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45000

1900 1925 1950 1975 2000 2025

en

km

électrique non électriques

Évolution du réseau ferroviaire français depuis 1950 © Philippe Girard 200812

Suivant les cas, le basculement locomotive vapeur vers locomotive électrique ou diesel apermis de réduire significativement la consommation de combustibles, comme le montrel’exemple de la SNCF en France.

0

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2000

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1950 1960 1970 1980 1990 2000Consom

matio

n é

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tep

Electricité Charbon Fioul Diesel

Evolution de la consommation

énergétique de la SNCF

1950-2006

Source : Mémento statistiques des transports – MEEDDAT

Au niveau français, le parc de locomotives a profondément évolué depuis 1950 avec ladisparition des locomotives à vapeur et une baisse des locomotives électriques et diesel. Leparc des automoteurs est plutôt en croissance avec le développement du TGV et du traficrégional.

12 Sources : Mémento statistiques des transports – Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement Durable, et del’Aménagement du Territoire (publications annuelles disponible sur le sitehttp://www.statistiques.equipement.gouv.fr/rubrique.php3?id_rubrique=172) ; Annuaire rétrospectif de la France 1948-1988– INSEE – 1990 ; La traction électrique en France 1900-2005 J. CUYNET (2005).

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Evolution du parc de locomotives de la SNCF

0

2000

4000

60008000

10000

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14000

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

vapeur charbon vapeur fuel électrique diesel

Evolution du parc automoteur de la SNCF

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

TGV automoteurs électriques automoteurs diesel autres

Source : Mémento statistiques des transports – MEEDDAT

La puissance varie suivant les modèles :

• tramway : 250 à 500 kW (contre 20 kW pour les premiers tramways électrique et 1 à 2chevaux pour les tramways avec traction animale)

• métro : 1000 à 2000 kW (contre 250 kW pour les anciennes motrices SpragueThomson)

• locomotive électrique : 500 à 6000 kW• locomotive diesel : 250 à 2500 kW• TGV : 6400 à 12200 kW suivant les modèles.

Il existe peu de données accessibles consolidées sur l’évolution du parc mondial delocomotives. Le nombre de locomotives est relativement stable (environ 72 000 unités). Enprenant 2 MW comme puissance moyenne, la puissance cumulée du parc mondial représente144 GW.

Le nombre de fournisseurs s’est fortement réduit avec trois constructeurs fournissant environ60% de l’offre (Alstom, Siemens, Bombardier).

c. Transports aériens

Quoique le premier couple utilisé fut « Moteur à combustion externe – charbon », au milieudu 19ième siècle, le transport aérien est dominé principalement par trois technologies :

• moteur à combustion interne (moteurs à pistons) – carburant liquide (essentiellementpour l’aviation générale)

• turbopropulseur – carburant liquide• moteur à réaction aérobie (principalement turboréacteur) – carburant liquide.

Le carburant liquide est en majeure partie dérivé du pétrole.

La puissance des moteurs a fortement augmenté au cours du siècle précédent, passant de 18kW pour le Bleriot X1 (1909) à 70 MW pour l’Airbus A 380. Actuellement, la plupart desavions commerciaux ont une puissance variant entre 10 et 70 MW suivant les modèles. Enrevanche, la vitesse des avions commerciaux a tendance à légèrement baisser depuis deuxdécennies.

19

0

200

400

600

800

1000

1200

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020

Date du premier vol

Vit

es

se

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Pu

iss

an

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MW

km/h MW

B747

A380

Tu114

© Philippe Girard 2008

Depuis deux décennies le nombre de nouveaux modèles (hors variantes au sein d’une mêmefamille) diminue, du fait de la concentration des constructeurs et du coût de développementaussi bien de l’avion que du réacteur.

Les progrès au niveau de la structure des avions et des turbines ont permis des gainsimportants en termes de consommation de carburant et d’émissions de certains polluants13.

Simultanément, le carburant a connu des évolutions en termes de qualité et de spécificationspermettant une standardisation à l’échelle mondiale. Le carburant le plus répandu pourl’aviation commerciale (moteurs à turbine) est le Jet A1. Pour les moteurs à pistons, lecarburant le plus répandu est l’essence aviation.

13 ICAO Environmental report (2007) www.icao.int

20

Le parc mondial se répartit actuellement ainsi :

Parc aérien mondial passagers : 18 230 appareils

910

3320

10920

3060

Tres gros porteurs

Avions (2 allées)

Avions (1 allée)

Avions régionaux

data Boeing Current market outlook (2007)

Parc aerien mondial fret : 1980 appareils

42%

34%

24%

charge>80 tonnes

40<charge<80 tonnes

charge<40 tonnes

data Boeing Current market outlook (2007)

En prenant des valeurs moyennes pour les différentes catégories, on peut estimer la puissancetotale à 522 GW. Environ 40% du parc actuel sera toujours en service d’ici 2030.

Comme dans le transport ferroviaire, l’offre aérienne est majoritairement dominée par deuxconstructeurs : Airbus et Boeing.

d. Transports maritimes

Le transport maritime regroupe plusieurs activités de transport :

• transport de passagers : traversée de fleuves ou de mers, activités de loisirs• transport de marchandises : fluvial et maritime

Suivant les cas, les bateaux sont à usage dédié ou mixte. La question des infrastructuress’avère cruciale aussi bien pour le transport fluvial (canaux par exemple) que pour le maritime(installations portuaires)14.

14 La plupart des villes se sont établies le long des fleuves ou des océans compte tenu de l’importance de la voiemaritime pour tous les échanges. Ce lien entre ville et installations portuaires sera brièvement abordée dans lechapitre infrastructures.

Source : Airclaims, June 2007

21

Le transport maritime, après avoir été dominé par la propulsion éolienne (et, dans unemoindre mesure, par la propulsion humaine ou animale), a connu deux principales révolutionstechnologiques :

- utilisation du couple moteur à combustion externe – charbon (début XIX siècle,quelques kW)

- utilisation du couple moteur à combustion interne – fuel lourd (1912, 1.84 MW).

Dans les deux cas, la propulsion se fait par transmission mécanique. Le couple turbine àcombustion – fuel/diesel commence à être utilisé de façon significative, permettant derépondre à la fois aux besoins de propulsion et aux besoins électriques (par exemple pour lesbateaux de croisière). D’autres couples existent, à usage plus restreint, comme les couplesturbine – gaz naturel (transport du LNG) ou réacteur nucléaire – uranium (sous marins).

La taille des bateaux a notablement évolué, d’abord, pour le transport de passagers au momentde son apogée (1920-1940), puis, pour le transport de marchandises (matières premières, porteconteneurs), d’où des répercussions sur les besoins en puissance. Le graphique ci-dessousretrace l’évolution de la taille maximale en EVP15 des porte conteneurs par année deconstruction16.

Les navires de grande taille (bateaux de croisière, pétroliers, portes conteneurs) ont despuissances de 40 à 80 MW (diesel, turbine). A titre d’exemple, le plus gros porte conteneurs –11000 EVP – a une puissance de 88 MW et peut se déplacer à une vitesse de 44 km/h.

Pour le transport fluvial, les puissances sont plus modestes (de 0.5 à 2 MW).

Le graphique ci-dessous illustre les grandes tendances d’évolution de la flotte maritime entre1960 et 200017.

15 EVP : équivalent vingt pieds soit un volume de 38.2 m3.16 ISEMAR Les nouvelles échelles du transport maritime (2007) www.isemar.asso.fr17 ISEMAR L’industrie maritime mondiale 1970-2000 Panorama des mutations (2003). Tpl : tonnage de poidslourd

22

Pour le transport fluvial, la situation varie d’un pays à l’autre en fonction des infrastructures etde la demande. Pour la France, le nombre de bateaux avec moteurs ne dépassait pas 1011unités en 2004. Malgré une demande en hausse depuis quelques années l’offre est plutôt endiminution.

Evolution de la flotte fluviale de bateaux porteurs en France

0

500

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mil

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e t

on

ne

s

23

2. Évolution de l’offre en infrastructures

Depuis toujours, le développement économique et social de l’humanité été étroitement lié audéveloppement des transports et, en particulier, au développement des infrastructures detransports.

Ainsi, l’histoire de notre pays a été successivement marquée par les voies romaines, ledéveloppement des ports et du trafic maritime à partir de la Renaissance, l’apparition descanaux sous Henri IV et surtout du chemin de fer au XIXème siècle puis de l’automobile etenfin de l’avion.

En France, les cinquante dernières années ont vu apparaître les grands réseaux de transportrapide :

• le réseau autoroutier, qui passe de presque rien à plus de 10 000 km ;• le réseau de TGV, entièrement nouveau, avec plus de 1 500 km ;• les grands aéroports internationaux et régionaux.

Aujourd’hui, les 18 000 kilomètres du réseau routier national (après décentralisation)accueillent le tiers des circulations routières et la quasi-totalité des circulations à longuedistance, le TGV accueille les 3/4 des voyageurs de grandes lignes (hors trains régionaux etd’Île de France), les aéroports ont accueilli près de 120 millions de passagers en 2006.

En conséquence, les vitesses moyennes de déplacement et les distances parcourues ont trèsfortement augmenté.

Mais ce développement des transports rapides se traduit par une augmentation très importantedes consommations d’énergie des transports qui passent de 9,3 Mtep en 1960 à plus de 49.8Mtep en 2006. Corrélativement, les émissions de polluants, en particulier celles des gaz à effetde serre augmentent également très fortement, et ceci en dépit de la sévérité croissante desréglementations.

Au niveau mondial, le développement des infrastructures a suivi un processus similaire avecdes spécificités liées à la géographie des territoires, la densité démographique, le niveau dedéveloppement et aux choix politiques et sociétaux.

24

Détaillons quelques exemples de développement d’infrastructures.

a. AutoroutesLa figure suivante illustre le développement du réseau autoroutier dans quelques pays. EnItalie et en Allemagne, le développement du réseau autoroutier avait commencé avant laseconde guerre mondiale. Dans le cas de l’Espagne, le développement s’est fait surtout aprèsl’intégration au sein de l’Union Européenne en 1986. L’accès au réseau autoroutier est,suivant les pays, gratuit ou payant.

Evolution comparée du réseau autoroutier

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1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

en

km

France Allemagne Royaume-Uni Japon Espagne Italie

Réunification

allemande

© Philippe Girard 2008 Sources : EUROSTAT, Mémento statistiques des transports (MEEDDAT)

25

b. Chemin de fer à grande vitesseLe développement d’un réseau ferré permettant la circulation à grande vitesse (plus de 250km/h) ne concerne qu’un nombre limité de pays, en Europe et en Asie (Japon, Chine, Coréedu Sud et Taiwan).

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Évolution du réseau à grande vitesse en Europe (Source : EUROSTAT)

L’Italie a été le premier pays européen à se doter d’une infrastructure à grande vitessespécifique. Le développement futur dépend de plusieurs facteurs : existence d’une demande,coût d’investissement extrêmement variable suivant les lignes (de 14 millions par km pourle TGV Est à 67 millions par km pour la ligne à grande vitesse anglaise), engagement despouvoirs publics et de la Commission européenne, et enfin de l’acceptation locale.

c. PortsL’infrastructure portuaire est plus difficile à quantifier faisant intervenir divers facteurs :jauge des bateaux pouvant être accueillis, installations dédiées pour certaines marchandises,temps d’attente, vitesse de chargement ou déchargement, possibilités de transfert desmarchandises, etc.

Le graphique suivant représente les principales infrastructures portuaires en Europe, dont larépartition le long des côtes semble homogène.

26

Source : Energy and transport in figures – Direction Générale de l’Energie et des transports -CommissionEuropéenne (publication annuelle)

Mais, en pratique, cinq zones portuaires concentrent 37 % du trafic européen, dont Rotterdamqui assure 16%.

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Hamburg

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Source : EUROSTAT

La croissance de l’activité des deux principaux ports français est restée modeste par rapport àcelle de Rotterdam, Anvers ou Hambourg.

Au niveau mondial, la figure suivante représente les ports ayant une activité de plus de 100millions de tonnes en 2006. Un pays domine largement le trafic : la Chine. Sur le continentaméricain, à peine deux ports ont dépassé en 2006 100 millions de tonnes.

27

d. PerspectivesN’oublions pas que, pour des raisons techniques ou politiques, les infrastructures peuventdisparaître sans être forcément remplacées.

Deux exemples :

• l’un, fort ancien : la disparition progressive du réseau de voies romaines suite àl’écroulement de l’empire romain ;

• l’autre, plus récent : la quasi disparition des réseaux ferrés d’intérêt général quidesservaient en France les zones plus reculées, quelques décennies seulement aprèsleurs réalisations (en 1930, le réseau d’intérêt local dépassait 20 000 km, il aquasiment intégralement disparu). La figure suivante montre le maillage ferroviaire duterritoire français à son apogée, vers 1920.

28

Le développement des infrastructures est principalement caractérisé par :

• une longue durée de vie pouvant dépasser le siècle,• un coût d’investissement initial important sauf, s’il est techniquement et

économiquement possible de séquencer les réalisations,• une maintenance au coût croissant et devant être réalisée sans trop perturber le trafic

existant,• des possibilités d’accroissement parfois limitées en cas de fort développement de la

demande,• une consommation variable de surfaces suivant le mode de transport,• des difficultés d’acceptation locale,• et bien sûr, l’évolution de la demande.

Peut-on aujourd’hui penser que cette tendance va se poursuivre ?

Au niveau français, rien ne permet d’envisager de nouvelles ruptures dans le développementde l’offre de transports.

La construction du réseau autoroutier est aujourd’hui très avancée. Les investissementsenvisagés dans le cadre du dernier Comité interministériel d’aménagement du territoire visent

29

plus des améliorations ponctuelles de capacité (déviations d’agglomérations, mises à 2x2voies, élargissements) que des créations de maillons nouveaux.

Le réseau TGV continuera à se développer (TGV Rhin-Rhône, TGV sud-ouest), mais sanschanger fondamentalement la situation.

Aucun nouvel aéroport international n’est envisagé actuellement.

Les travaux de prospective du CGPC18 mettent en évidence qu’il y a peu de risques desaturation des infrastructures ainsi prévues à long terme. Quelques besoins limités d’extensionsont envisagés :

• grands axes routiers Nord-Sud ;• réseaux locaux (route et transports collectifs urbains) des zones urbaines à forte

croissance démographique ;• liaisons TGV les plus anciennes, qu’il faudra sans doute doubler ;• port du Havre ;• et, de façon plus incertaine, aéroports de Paris et de Nice.

Les contraintes environnementales et de congestion conduiront même très probablement à uneréduction des vitesses routières. Toutefois, les vitesses moyennes continueront à croître trèslégèrement, les trafics augmentant plus sur les réseaux rapides.

Des ruptures sont-elles possibles ? Plusieurs le sont :

• verra-t-on revoler des avions supersoniques civils permettant des volsintercontinentaux dans la journée ? Les contraintes environnementales et énergétiquesrendent cette hypothèse peu probable ;

• verra-t-on de nouveaux modes de transports dérivés de l’idée d’autoroute automatique,avec des convois de véhicules lourds se couplant et se découplant automatiquement,ou des systèmes automatiques de trains de fret avec des wagons automoteurs ?

• verra-t-on apparaître de tout petits véhicules individuels urbains, réduisantmassivement l’encombrement sur la voirie ?

La rupture dont l’effet serait sans doute le plus important concerne le remplacement dutransport par des déplacements virtuels, mais une telle évolution est impossible à prévoir et onne peut savoir si le développement des échanges électroniques se traduira par une hausse desdéplacements, liée à un élargissement des univers personnels ou au contraire à une baisse desdéplacements.

En l'absence d'éléments concrets permettant de confirmer ou d'infirmer ses possibilités derupture, les travaux de prospective du Conseil général des ponts et chaussées concluent, pourles personnes, à une très faible croissance des déplacements locaux, voire à une décroissancede la voiture en milieu urbain, et à une croissance modérée des déplacements à longuedistance. Seuls les transports aériens internationaux continueraient à croître fortement, maismoins vite que par le passé.

18 Ils sont disponibles à l’url : http://www.cgpc.equipement.gouv.fr/

30

Pour les marchandises, la croissance resterait forte et très liée à l'évolution du PIB et de laproduction industrielle.

Néanmoins, comme cela a déjà été dit, cette croissance ne se traduira pas par un besoinimportant d'infrastructures nouvelles.Par ailleurs, la mise en place éventuelle d’une fiscalité dissuasive sur le transport et lesimpacts environnementaux des filières d’approvisionnement sont des paramètres d’influence àconsidérer.

Un rapport récent du Conseil d’Analyse Économique19 s’est intéressé au lien entreinfrastructures de transport, mobilité et croissance, dont voici l’introduction rédigé parChristian de Boissieu.

IntroductionComme son titre le suggère, ce rapport étudie les différents canaux qui créent des liaisons positives entre lestransports (dans leur diversité), la mobilité des personnes et la croissance économique envisagée au planinternational, national ou local.

Les fondements de la démarche résident dans une analyse approfondie de la demande et de l’offre de transports.Ils se trouvent aussi dans la mise en perspective des politiques publiques pour le secteur concerné. Ainsi, ladynamique de la politique des transports, en France, mais aussi chez un certain nombre de nos voisins, estcaractérisée par trois traits principaux : le renforcement de la concurrence, la décentralisation économique,l’encouragement au « report modal » avec la volonté de transférer de la route vers des modes de transportalternatifs (dont le rail) une part du trafic routier et des moyens qui lui sont consacrés.

Ce rapport constitue également un plaidoyer fort en faveur de l’application systématique du calcul économique,spécialement de l’analyse coûts/avantages (ACA), aux décisions publiques relatives aux transports. Il s’agitalors d’une ACA ambitieuse parce que généralisée, prenant en compte non seulement les éléments économiqueshabituels, mais aussi l’environnement et l’effet de serre, l’aménagement du territoire… À la lumière d’une telleACA, la politique du report modal peut être interpellée, tout comme la rentabilité sociale de certains grandsprojets d’infrastructure. L’extension du champ d’application du calcul économique laisse toute sa place à lavolonté et à la décision politiques.

Parmi les recommandations avancées, on notera la nécessité de mieux intégrer l’effet de serre dans le calculéconomique relatif aux différents modes de transport, l’obligation de mieux prendre en compte les contraintes.

e. Et ailleurs ?

Dans les autres pays développés, l'évolution devrait être assez proche de celle envisagée pourla France. On observe la même tendance à la stagnation pou les transports terrestres dans lesautres Etats de l'Europe occidentale (Grande-Bretagne, Allemagne notamment). Les nouveauxEtats membres devraient converger vers une situation comparable.

La grande incertitude est ce qui se passera dans les pays en voie de développement, enparticulier en Chine, en Inde et au Brésil.

On peut simplement donner quelques chiffres.

Pour la Chine, le trafic aéroportuaire augmente de 10% par an et 100 nouveaux aéroportsdevraient être ouverts d'ici 2010. Le réseau ferroviaire devrait passer de 72 000 km à 100 000 19 http://www.cae.gouv.fr/rapports/dl/069.pdf

31

en 2020, dont 12 000 km de lignes à grande vitesse. Le réseau autoroutier devrait passer de30 000 km à 85 000 km en 2030.

Un autre indicateur important est la valeur relative de l'investissement en véhicules routiers etcelui en infrastructures routières.

En 2006, les dépenses d'acquisition de véhicules routiers sont de 75 milliards d'euros. Lesinvestissements d'infrastructures routières sont de 11 milliards d'euros.

On peut donc considérer que, sauf en milieu urbain où la contrainte d'espace limite fortementla possibilité de construction de voies nouvelles, la construction d'infrastructures routières suittoujours la demande résultant du parc de véhicules.

32

33

3. Évolution de la demande en transports

Le transport des personnes et des biens joue un rôle crucial dans le développementéconomique non seulement en raison de son impact sur une partie du secteur industriel(automobile, ferroviaire, aérien, naval) mais aussi de son importance pour faciliter leséchanges entre pays. Ces échanges sont devenus un élément fondamental de nos sociétés, etune disruption significative d’un mode de transport génère des difficultés immédiatementperceptibles.

Dans les pays industrialisés, la corrélation entre croissance et transports est pour l’instant trèsnette.

Évolution tendancielle de l’activité transport de passagers et de marchandises par rapport àcelle du PNB pour l’Union Européenne entre 1970 et 200020

Les fondamentaux sont étroitement imbriqués.

• la croissance du niveau de vie s’accompagne :

o d’une augmentation du pouvoir d’achat et par conséquent de la possibilitéd’accès à des modes de transport individuels. Le cas de la Chine est révélateur,où l’évolution du niveau d’équipement des foyers en moyens de transports suitle développement du PIB du pays.

20 Source : Energy and transport in figures - Direction Générale de l’Energie et des transports - Commission Européenne(publication annuelle).

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Motorcycle (rural)

Cars (urban + rural)

Niveau d’équipement par foyer en Chine21

L’équipement en vélos, qui était supérieur dans les villes, a commencé àbaisser au début des années 90, au profit, dans un premier temps, des motospuis, plus récemment, des voitures. En même temps le nombre de foyers àfortement augmenté doublant quasiment en trente ans : 206 millions en 1978,395 millions en 2007. A titre de comparaison, il y a actuellement environ unevoiture par foyer en France contre 0.04 en Chine.

Inéluctablement, ceci a un impact sur la demande comme le montre l’évolutiondu trafic passager « routes – fer – air » en Chine depuis 1978.

Evolution du trafic passagers en Chine

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données : National Bureau of Statistics of China

o d’un accroissement du temps disponible par la diminution du temps de travailet l’allègement des tâches courantes du fait de l’évolution du tauxd’équipement en matériel électroménager. Ceci a induit des demandesnouvelles en termes de transport, en particulier à longue distance. Mais notons,

21 D’après les données fournies par le National Bureau of Statistics of China http://www.stats.gov.cn/english/

35

simultanément, que le temps consacré au transport quotidien des personnes estresté stable indépendamment de l’évolution du niveau de vie et des moyens detransport accessibles.

o d’un mouvement initial de flux des campagnes vers les villes suivi, plusieursdécennies plus tard, par un mouvement de reflux vers les zones péri urbaineset, dans une moindre mesure, vers les campagnes. Il n’est pas sûr qu’à moyenterme le vieillissement des populations dans les pays industrialisés n’engendrepas un retour d’une partie de la population vers le centre des villes.

o d’une évolution permanente des zones de production, d’abord concentrée prèsdes sources d’énergie (mines de charbon par exemple) ou de consommation(production de gaz manufacturé par exemple), puis délocalisée au sein d’unpays (obtention d’une taille critique par installation) ou dans un autre pays(recherche de coûts salariaux inférieurs, par exemple). Ceci a un impact sur letransport de marchandises.

o d’une demande croissante de moyens de transport de plus en plus rapides, enparticulier l’avion, du fait de l’accroissement de la distance parcourue et de lafréquence des déplacements.

Cette recherche de moyens de transport de plus en plus rapides a un impact importantsur la consommation énergétique.

36

Dépenses énergétiques en fonction de la vitesse22

• la croissance du niveau de vie d’un pays s’accompagne, au moins dans un premiertemps, d’un développement des infrastructures de transport collectifs puis individuels,puis dans un deuxième temps d’une baisse des infrastructures de transport collectif. Eneffet, l’accroissement du niveau de vie individuel s’accompagne, dans un premiertemps d’une baisse de l’utilisation des transports collectifs au profit de l’utilisation destransports individuels.

Évolution de l’utilisation des transports collectifs en fonction du PIB par habitant23

22 J-P Rodrigue, C. Comtois, B Slack The Geography of Transport Systems (2006) ed Routledge23 Schäfer : Structural Change in Energy Use – Energy Policy, 2005, 33(4) 429-437

37

Dans un deuxième temps, pour les grandes agglomérations, la saturation de l’espaceurbain du fait du développement du transport automobile, conjuguée à la prise encompte des problèmes environnementaux, peut conduire à une inversion de cetteévolution à condition que la géographie de la ville s’y prête et que les pouvoirs publicsjouent leur rôle. Le graphique ci-dessous montre l’évolution du trafic métro – tramway– RER (RATP) pour la région Île-de-France depuis 1900. La croissance constatéedepuis une quinzaine d’années doit être toutefois relativisée par la prise en compte del’évolution de l’offre en termes de réseaux et de population desservie.

Evolution du trafic voyageurs de la RATP

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métro RER Tramw ay

données RER manquantes avant 1948

données tramway manquantes avant 1940

Données INSEE, RATP, STIF, etc .

• La croissance du niveau de vie d’un pays s’accompagne de la croissance du volumedes échanges de marchandises (internes et externes) et d’une évolution dans la naturedes marchandises échangés. Dans un premier temps, les échanges, limités par lesinfrastructures et par le coût, portent essentiellement sur les commodités (agricoles,minérales, énergétiques) suivant les spécificités de chaque pays. Ensuite, sedéveloppent les échanges pour des produits finis. Enfin, une asymétrie s’instaure entredes pays exportant des marchandises et des pays exportant essentiellement desservices. Ceci, loin de réduire la demande en transports, l’accroît, le coût de transportde certaines marchandises dépassant nettement le coût de production de cesmarchandises. A moyen terme, on peut s’interroger sur le maintien de la corrélation« évolution du trafic de marchandises – croissance de la production industrielle ».Verra-t-on se poursuivre la spécialisation croissante des activités de production auniveau mondial, auquel cas on verra croître fortement les grands flux internationaux(essentiellement maritimes) ? Ou au contraire verra-t-on réapparaître des productionsplus locales, avec croissance des flux entre unités de production locales ou régionales(favorisant dans certains cas un retour au ferroviaire) ? En revanche, les trafics liés àla distribution des marchandises continueront à suivre directement la croissance de laconsommation des ménages.

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39

4. Perspectives

Le lien « demande en transports – croissance économique » ne semble pas devoir être remisen cause, au moins à court terme. Il n’existe pas vraiment de pays qui, de façon durable, a puconcilier une croissance de son niveau de vie et une décroissance de sa demande entransports.

Cette évolution est cependant contrastée entre les pays développés et les pays endéveloppement. Les premiers connaissent déjà un ralentissement de la demande intérieure detransport, lié à la saturation de l’équipement automobile, à la diversification de leur croissanceéconomique, plus faible et moins tournée vers des productions exigeant une forte quantité detransport. La situation est inverse pour les seconds, qui connaissent une période de rattrapageéconomique, avec une forte demande potentielle de motorisation individuelle, et une partimportante de transport de fret dans leur croissance économique

L’équilibre « offre – demande » en terme de transport de personnes ou de marchandisesdevrait continuer à évoluer de façon contrastée, l’essentiel de la demande supplémentaireémanant des pays en développement. Cette nouvelle répartition de la croissance devraits’effectuer de façon progressive sauf en cas d’imprévu technique (apparition d’une nouvelleoffre), géopolitique (modification des échanges entre zones, prise en compte des impactsenvironnementaux liés aux émissions de gaz à effet de serre du secteur transport) ou social(évolution des populations et de leurs conditions de vie).

En effet, la véritable interrogation porte sur le long terme – typiquement 2030-2050 – et sur ladurabilité de la croissance de la demande en transport, avec une adaptation de l’offre enfonction de l’évolution de la demande, des conditions économiques et des progrèstechnologiques. A ces horizons, deux facteurs importants pourraient infléchir l’évolution de lademande de transport qui résulterait tendanciellement de la croissance économique :

- d’une part, la concentration démographique et l’encombrement de l’espace, quilimitera physiquement les possibilités d’usage de la voiture automobile et de l’avion,du moins pour les pays ou le régions (de plus en plus nombreuses) à forte densité depopulation, au profit de modes de transport collectifs ;

- d’autre part, les contraintes liées aux ressources énergétiques et à la lutte contre lechangement climatique, qui pourraient conduire à augmenter très fortement le coûtd’usage de la voiture ou de l’avion, en réservant de fait ces modes de transport auxtranches de revenus les plus élevées

Taux d’occupation et taux d’utilisationL’offre en moyens de transport présente des taux d’occupation et d’utilisation fort différentssuivant les moyens.Une voiture présente un taux d’utilisation particulièrement faible, de l’ordre de 3%, et untaux d’occupation faible aussi, de l’ordre de 35%.Une rame de métro a un taux d’utilisation d’environ 40 % et un taux d’occupation constantdepuis plusieurs décennies.

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Trafic passager RATP par km offert

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métro RER TramwayDonnées INSEE, RATP,

STIF etc.

Une rame TGV présente des taux d’utilisation nettement plus élevés, environ 35 %, et un tauxd’utilisation d’environ 70%.Un avion présente un taux d’utilisation moyen de 50% et un taux d’occupation de 75%(passager).Les grands bateaux dédiés au fret présentent des taux d’utilisation de l’ordre de 70% et destaux d’occupation voisins de 100%.

À titre d’illustration, nous allons traiter de façon plus détaillée l’évolution de la demande entransport individuel de personnes par route (VP) et par air, ainsi que de la demande entransport de marchandises.

a) Évolution des parcs et des usages de l’automobile à l’horizon 2050

Suivant les caractéristiques économiques et géographiques des pays, le taux d’équipement envoitures a suivi un rythme variable.

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Chine

France INSEE

Évolution du nombre de voitures pour 1000 habitants dans différents pays

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Dans les pays les plus développés, une stabilisation progressive du nombre de voitures parhabitant devrait se dessiner. Par exemple, on peut simuler la croissance du parc automobilefrançais de la façon suivante, avec un plafonnement de l’ordre de 500 véhicules pour 1000habitants.

Modelisation du déploiement du parc automobile en France

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1973-1979: chocs pétroliers

>2001 augmentation du prix du pétrole

1998 suppression

de la vignette1986: contre choc pétrolier

Modélisation du déploiement du parc automobile en France © Philippe Girard 200824

Plusieurs facteurs sont venus soutenir cette croissance dans les années passées :

la baisse des coûts de production, des coûts de maintenance des voitures et de laconsommation unitaire (litres/100 km) conjuguée à l’augmentation du niveau de viedes habitants

la modification des modes de vie

le développement des infrastructures

l’amélioration de la sécurité routière

En utilisant comme référence le SMIC, le prix d’un véhicule est passé de 3539 heures en 1960à 1658 heures en 2006 pour un niveau de performances, de confort et de sécurité nettementdifférents. De même, un trajet de 100 km nécessitait une dépense en essence équivalente à 7,6heures en 1960 et 0.9 heures en 200625.

24 Source : Mémento statistiques des transports – MEEDDAT25 Hypothèses : Renault Dauphine (20 kW, 6.5 l/100 km, 5800 F) versus Renault Twingo (75 kW, 5.9 l/100 km,14 000 ). La Renault Dauphine présentait un niveau de consommation unitaire particulièrement faible. Enmoyenne, la consommation était plutôt de l’ordre de 12 l/100 km.

42

Le graphique ci-dessous retrace l’évolution du coût moyen en carburant et le coût completentre 1960 et 2004 pour un véhicule particulier26.

(Graphique : Coût en carburant d’un kilomètre en VP & coût kilométrique global d’une VP27)

À l’horizon 2050, quel pourrait être l’évolution du taux d’équipement automobile desménages ? Plusieurs évolutions peuvent être envisageables, selon les pays, compte tenu deleur niveau de développement et de leur densité :

• dans les pays les plus développés (USA, Europe de l’ouest), on peut envisager unecroissance faible suivie d’une stabilisation (cas de la France, notamment)

• dans les pays développés à très forte densité (Japon, Corée), on pourrait assister àbaisse suivie d’une stabilisation

• dans les pays en développement, il y aura nécessairement une forte hausse du tauxd’équipement automobile (actuellement faible ou nul), suivie d’une stabilisation à unniveau variable selon les pays

26 École Nationale des Ponts et Chaussées – Le prix des énergies (2006) – Atelier Changement climatique27 Source : Le Prix de l’énergie ENPC (2003) http://www.enpc.fr/fr/formations/ecole_virt/trav-

eleves/cc/cc0506/prix%20energie.pdf

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Simulation 1 Simulation 2

© Philippe Girard 2008

On ne peut pas toutefois exclure totalement un scénario conduisant à une baisse significativedu taux d’équipement, baisse qui pourrait être due soit à une substitution pour un autre modede transport individuel (mais lequel ?), soit à une très forte augmentation du prix du coûtmarginal (combustible, internalisation des externalités provenant de l’émission de CO2 et depolluants comme CO, NOx, etc.), soit à une baisse durable du PIB par habitant (en cas derécession mondiale).

Des modifications importantes de la structure de la consommation des ménages pourraientconduire à une moindre progression des transports. Ainsi, on constate un début de diminutionde la part des transports en pourcentage de la consommation des ménages, compensée par unepart croissante des dépenses de télécommunications. Peut-il y avoir à long terme un effet desubstitution de déplacements « virtuels » aux déplacements « réels »?

Au niveau mondial, la plupart des prévisions font croître le parc automobile de manièreparticulièrement significative en conjuguant une hausse du taux d’équipement (pour les paysen développement) avec la croissance de la population mondiale (dans ces mêmes pays).

Evolution du nombre de véhicules pour 1000 habitants

Goldman Sachs BRICs model (2006)

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Evolution du parc mondial de véhicules

Goldman Sachs BRICs model (2006)

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Autres

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Chine

Inde

Russie

Brésil

Ces prévisions conduiraient à un besoin annuel de 200 millions de véhicules (en supposantune durée de vie moyenne de 15 ans), soit l’équivalent de 25% du parc mondial actuel.

Toutefois, la demande de véhicules et leurs modes d’utilisation pourraient être très variablesselon les pays :

44

• dans les pays développés relativement denses (Allemagne, Angleterre, Pays Bas,Italie du nord, Israël…), on devrait assister à un développement de véhicules de typesurbains, à faible encombrement et pour des trajets de proximité, sans compter lesflottes de véhicules d’usage collectifs (livraisons urbaines, taxis collectifs, voiturespartagées dont la part serait croissante).

• Dans les pays développés à faible densité (USA, France, Espagne…), devraitsubsister une demande majoritaire de véhicules traditionnels, utilisés à la fois pourdes trajets de proximité et pour des voyages à plus longue distance.

• Dans les mégalopoles à très forte densité (Tokyo, Hong-Kong…), les tauxd’équipement en voiture individuelle pourraient redevenir ou rester très faibles(compte tenu du manque d’espace pour la circulation et le stationnementautomobiles), avec une utilisation massive de véhicules d’usage collectif beaucoupplus variés

Il est possible de tirer de ces prévisions quelques idées fortes sur l’évolution du couplemoteur-carburant pour les véhicules particuliers :

à moins d’une récession mondiale et durable, le parc mondial devrait continuer àcroître de façon significative d’ici 2050, et, en même temps, se diversifier : véhiculesutilitaires urbains, petits véhicules légers à faible vitesse (trajets de proximité),véhicules « tous usages » ;

même en cas d’importants progrès technologiques, la demande en énergie vaaugmenter ;

la (ou les) technologie(s) dominante(s) pour 2050 devra être disponible aux alentoursde 2030 et devra intégrer les différentes contraintes en termes de disponibilité ducarburant et d’externalités négatives.

Bien sûr, en fonction des priorités retenues par les différents pays, il est possible d’envisagerune régulation plus ou moins importante du parc automobile, régulation essentiellementfinancière (coûts), environnementale (normes d’émission et de consommation par exemple)et/ou au niveau des infrastructures.

b) Évolution du trafic aérien à l’horizon 2050

Le trafic aérien passager augmente de façon quasiment ininterrompue depuis plus de 50 ans àl’exception de certaines années où des facteurs exogènes sont apparus (prix du pétrole,situations géopolitiques, craintes d’épidémies). Ces « trous d’air » se résorbent généralementen quelques années.

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Evolution du trafic aérien passagers au niveau mondial

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data ICAO

Évolution du trafic aérien passagers au niveau mondial28

Tendanciellement, le trafic pourrait être multiplié par un facteur trois d’ici 2050.

La conjonction « augmentation du PIB par habitant, diminution du coût, et amélioration de lafiabilité » est la raison principale de cette évolution. À titre d’exemple, le graphique suivantreprésente l’évolution du coût moyen passager aux USA entre 1939 et 2006.

Evolution du cout moyen passager aux USA

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Données : Annual reports Air transport association

Source : Air transport association – Annual reports - http://www.airlines.org/

28 Source : IATA http://www.iata.org/index.htm)

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Le coût, exprimé en $ constants, a baissé d’un facteur 8 en près de 60 ans compte tenu desprogrès techniques au niveau des avions (baisse des coûts d’exploitation, diminution de laconsommation de kérosène, accroissement de la fiabilité) et d’une concurrence accrue entreles compagnies aériennes (au prix toutefois d’une forte baisse de leur profitabilité).

Simultanément, le PIB par habitant en $ constants augmentait d’un facteur 4.5. Concrètement,un trajet New York – Los Angeles (2462 miles) représentait 30.7% du PIB moyen parhabitant en 1939 et moins de 1% en 2006.

Sauf en cas de baisse du PIB par habitant (ou de baisse de la part du budget des ménagesconsacrée aux transports et aux loisirs), la limitation de la croissance du trafic peut êtreengendrée par d’autres facteurs, comme :

les liaisons domicile – aéroport (la saturation des accès et/ou l’éloignement desaéroports a tendance à augmenter significativement le coût global du trajet) ;

le coût des taxes d’aéroport incluant le coût de toutes les mesures de sécurité ;

l’accroissement du temps hors trajet aérien (liaisons ville-aéroport, tempsd’embarquement ou de débarquement, contrôles de sécurité et de sûreté, congestion dutrafic aérien, etc.). La vitesse moyenne des avions n’augmentant plus, à moinsd’imaginer un renouveau des avions supersoniques, le temps de trajet global « porte àporte » augmente.

le coût du combustible. Actuellement, compte tenu des données historiques, on peutestimer l’élasticité variation du prix du pétrole / croissance du trafic aérien à -0.2.

Ces difficultés ont tendance à favoriser le développement du trafic de l’aviation d’affaires,comme on peut le constater depuis quelques années, et ceci malgré un coût plus élevé et desperformances énergétiques moindres.

Une autre question concernant l'avenir du transport aérien est la concurrence avec les trains àgrande vitesse. En France, le TGV s'est très largement substitué au transport aérien à courtedistance entre Paris et les grandes métropoles régionales, pour des distances entre 200 et 800km. Pourra-t-il jouer un rôle similaire dans les pays en développement présentant desinterdistances souvent plus élevées?

c) Conclusion

- Quelle pourrait être l’équilibre offre – demande en 2050 pour les différents modes detransports ? De fait, il est impossible de répondre à une telle question compte tenu ducouplage plus ou moins important avec la croissance mondiale, de la population,comme de l’économie. La question de fond réside plutôt dans la possibilité pour lesdifférents moyens de transport de se développer de façon durable, c'est-à-dire, à deséchéances toutefois non connues précisément : en limitant, voire en réduisant leurimpact sur la santé et l’environnement,

- en s’adaptant à une baisse inéluctable des ressources fossiles (à des échéancestoutefois non connues précisément),

- en répondant à différents types d’usages adaptés aux formes - très variables par leurdensité - de l’organisation des territoires.

Bien entendu, on ne peut exclure l’apparition d’une offre « révolutionnaire » qui viendraitmodifier sensiblement la donne.

Annexes

Présentation d’Ecrin et du club Économie et stratégie

Composition du Groupe de travail

Auditions

Présentation d’Ecrin et du Club Économie et stratégie

Fondée par le CNRS et le CEA, l’association Ecrin (Échange coordination recherche –industrie) a pour but de rapprocher les laboratoires de recherche et les entreprises pouraccélérer les transferts de technologie et créer de l’innovation.

Ecrin est un lieu neutre où experts et décideurs travaillent et échangent sur des sujets d’intérêtcommun préalablement définis. Des chercheurs du public ou du privé, des représentants desgrands groupes industriels, de PME ou de ministères travaillent ainsi sur des sujets émergentset préparent l’économie de demain. Grâce à une approche transversale et multidisciplinaire,les participants peuvent anticiper et prendre les bonnes mesures pour être prêts et compétitifsau bon moment.

Les travaux d’Ecrin ne se limitent pas aux aspects scientifiques et techniques. Ils abordent laprospective, l’économie, l’impact sur l’environnement et la santé, et, s’il y a lieu, lesproblèmes d’acceptabilité des technologies par la société.

ThématiquesLes thématiques abordées au sein d’Ecrin son les suivantes :• Innovation• Agroalimentaire• Biologie, biotechnologies et santé• Économie et société• Énergie• Environnement• Matériaux et procédés• Optoélectronique

Ecrin - Économie et stratégie

PrésidentPhilippe GirardEDF TRading

Chargée de missionCatherine CômeCNRS, Ecrin

Dans un contexte où la concurrence entre différentes offres de recherche, aussi bien au niveaunational qu’au niveau européen et mondial, s’exacerbe, Ecrin-Économie et stratégie sepropose d’étudier les mécanismes économiques à l’oeuvre dans les processus de recherche etd’innovation en France, afin d’apporter des propositions d’optimisation.Le club mène également des études d’évaluation économique sectorielles, notamment dans ledomaine de l’énergie (GT prospective sur les carburants).

Composition du Groupe de travail

Président d’Ecrin – Économie et stratégiePhilippe Girard, senior advisor, EDF Trading

Responsable du Groupe de travail

Jean-François Gruson, adjoint au directeur des études économiques, IFP

Chargée de mission

Catherine Côme, CNRS / Ecrin

Membres

Jean Bonal, président d’Ecrin-Électronique de puissance / Conversion de l’énergie

Jean-Marc Belot, responsable de la veille Moteurs, Cetim

Gabriel Plassat, ingénieur carburants, prospectives, Ademe

Guillaume Brecq, ingénieur de recherche, GDF

Laurence le Souffaché, responsable du programme bus écologiques, RATP

Pascal Manuelli, délégué recherche carburants,Total France

Christian Ngo, délégué général, Ecrin

Olivier Paul Dubois Taine, ingénieur général des Ponts et Chaussées

Olivier Penanhoat, responsable R & T Pollution et réglementation, Snecma

Marie-Marguerite Quéméré, ingénieur, EDF

Jean-François Larivé, coordinateur technique, Concawe

Xavier Montagne, chef du département "Carburants, Lubrifiants, Emissions", IFP

Arthur Riedacker, directeur de recherche, Inra

Pierre Rouveirolles, responsable recherches nouveaux carburants, Renault

Thierry Vexiau, ingénieur général des Ponts et Chaussées, Ministère de l'Écologie, de

l'Énergie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire

Auditions

Jean-Marc Belot, responsable de la veille moteurs, Cetim

Thierry Cami, responsable du pôle traction thermique au centre d'ingénierie de la SNCF

Jean-Loup Gauducheau, chargé de mission Moteurs/énergies alternatives,Veolia transport

Philippe Girard, senior advisor, EDF Trading

Paul-Antoine Lacour, directeur du Laboratoire économie et compétitivité, Afocel

Michel Junker, directeur, Alphea Hydrogène

Jean-François Larivé, coordinateur technique, Concawe

Jean-Louis Leroy, Head of the performance & test department, Pielstick

Xavier Montagne, chef du département "Carburants, lubrifiants, émissions", IFP

Bernard Multon, professeur, ENS Cachan

Olivier Paul Dubois Taine, ingénieur général des Ponts et Chaussées

Olivier Penanhoat, responsable R & T Pollution et réglementation, Snecma

Marie-Marguerite Quéméré, ingénieur, EDF

Arthur Riedacker, directeur de recherche, Inra

Christian Richaud, responsable assurance qualité, Moteurs Baudoin

Pierre Rouveirolles, responsable recherches nouveaux carburants, Renault

Philippe Soubiran, responsable Centre d’essais John Deere Saran, John Deere

Alain Thivolle-Cazat, chargé des études de ressource, Afocel

Thierry Vexiau, ingénieur général des Ponts et Chaussées, ministère de l'Écologie, del'Énergie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire

ECRIN - 32, BOULEVARD DE VAUGIRARD 75015 PARIS

TÉL : (33) 01 42 79 51 00 - FAX : (33) 01 42 79 50 99 - ecrin@ecrin.asso.fr - http://www.ecrin.asso.frASSOCIATION RÉGIE PAR LA LOI DU 1ER JUILLET 1901 - N°SIREN : 379 364 656 - N°SIRET : 379 364 656 00023

Prospective sur les carburantsÉléments de réflexion sur lÕévolution de l ’offre et de la

demande en couples moteurs – carburants à horizon 2050

L’équilibre offre – demande en termes de mobilité a constamment évolué sous l’influence de l’offre(moteurs et carburants disponibles, infrastructures) et de la demande (sous-tendue par l’évolutiondémographique, la croissance économique, le niveau de vie et les modes de transport disponibles). Si, à court terme, l’évolution de l’équilibre offre – demande pour un pays donné est relativement facileà prévoir, en revanche, à horizon 2050, la difficulté est toute autre - il suffit, pour s’en rendre compte,de regarder comment cet équilibre offre – demande a évolué entre 1950 et 2000, aussi bien en Francequ’au niveau mondial.

Pour appréhender les fondamentaux de l’équilibre offre – demande en terme de mobilité, sontconsidérés successivement : l’évolution de l’offre en couples moteurs – carburants, l’évolution de l’offreen infrastructures et l’évolution de la demande. Une fois identifiés les principaux fondamentaux, lesauteurs esquissent les lignes directrices des évolutions possibles d’ici 2050.

* * *

Ces éléments de réflexion sont issus des travaux menés en 2006-2007 par le groupe “Prospective surles carburants”, animé par Jean-François Gruson (IFP), dans le cadre du club Economie et stratégied’Ecrin présidé par Philippe Girard (EDF Trading). Composé d’une vingtaine de scientifiques représentant les différents secteurs des transports, cegroupe a travaillé à partir d’un matériau abondant (rapports publics ou internes, publications,auditions...). L’originalité de ces travaux est d’adopter une démarche transversale des modes de transport (route /hors route / rail / fluvial / aéronautique).

Document librement téléchargeable sur le site Ecrin : http://www.ecrin.asso.fr