Après avoir chuté à moins de 78 millions de véhicules en 2020 en raison de la crise du COVID, les ventes mondiales de véhicules particuliers (VP) se sont progressivement redressées en 2021 totalisant 81,5 millions de véhicules (+4,7%).
Chef de Projet Stockage et Systèmes Energétiques pour la Mobilité Electrifiée
Thomas Leroy est diplômé de l’ESSTIN et a effectué sa thèse de doctorat en Mathématiques et Automatique au Centre Automatique et Systèmes de l’école des Mines ParisTech, soutenue en 2010. Il a ensuite
Ingénieur de recherche modélisation et analyse de la mobilité
Pierre Michel a obtenu en 2015 son doctorat à l’Université d’Orléans pour sa thèse sur la gestion d’énergie des véhicules hybrides. Après un post-doctorat à Argonne National Laboratory sur les
Chef de projet / Docteur en Génie des procédés et technologies avancées
Stéphane Raux, diplômé de l’école d’ingénieur ESTACA et titulaire d’un doctorat en génie des procédés et technologies avancées de Sorbonne Université-UPMC, travaille depuis 1997 à IFP Energies
Chef de département, docteur en énergétique,
spécialiste des diagnostics optiques pour la combustion moteur
Diplôme d’ingénieur de l'Ecole Centrale Paris en 1992. Doctorat sur la modélisation de la combustion dans les moteurs à combustion interne à l’IFPEN/Ecole Centrale Paris, 1996. HDR de l'Université d
Chercheur
HDR-Associé à l’Ecole Doctorale SMEMaG de CentraleSupelec à l’université Paris-Saclay
Doctorat de l'Université Paris-VI obtenu en 1990 dans le domaine de la mécanique des fluides numérique. HDR (Habilitation à Diriger des Recherches ) de l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Le secteur des transports doit faire face à un double défi : répondre à la demande croissante de mobilité et limiter l’impact environnemental des déplacements. À ceci s’ajoute les nouvelles formes de mobilité comme l’autopartage et l’introduction des innovations digitales (véhicule connecté et autonome) qui marquent le début d’une « transition automobile ».
Croissance du marché automobile
Le nombre de véhicules en circulation ne cesse d’augmenter. En 2019, 100 millions de véhicules devraient être vendus. En cause notamment la hausse de la demande dans les pays émergents. La Chine est le plus gros contributeur à la croissance des ventes mondiales, suivie par l’Inde.
En Chine, le nombre de voitures a quintuplé entre 2004 et 2014. Aujourd’hui, trois voitures neuves sur dix vendues dans le monde sont immatriculées en Chine (source Ademe).
Le transport routier a un impact notable sur l’environnement.
93 % de l’énergie utilisée dans les transports provient du pétrole.
Répartition de l'utilisation du pétrole par grands secteurs en Mb/j
La pollution locale liée aux émissions à l’échappement de CO (monoxyde de carbone), HC (hydrocarbures imbrûlés), NOx (oxydes d'azote) et particules ; il s’agit essentiellement de la pollution urbaine, ce qui pose un réel problème compte tenu de l’urbanisation croissante. En 2050, la planète devrait compter 65 % de citadins.
Le saviez-vous ? L’abrasion des pneus et des freins génère aussi des particules fines, qui dépendent du type de trajet, de la météo et aussi du style de conduite. Elles sont de l’ordre de 10 à 40 mg/km parcouru, des niveaux supérieurs aux niveaux d’émissions à l’échappement des véhicules récents, essence comme Diesel. La norme antipollution européenne impose 4,5 mg/km parcouru pour les émissions à l’échappement.
L’impact climatique : à l’échelle mondiale le secteur des transports représente 23 % du total des émissions de gaz à effet de serre.
Les déchets liés à la production des véhicules et à leur traitement en fin de vie.
Les normes antipollution
Les réglementations antipollution jouent un rôle déterminant dans les évolutions technologiques des motorisations. Elles ont accéléré la conception de voitures plus propres et économes (filtres à particules, diminution des teneurs en soufre des carburants, etc.).
Monoxyde de carbone (CO), hydrocarbures imbrûlés (HC), oxyde d’azote (NOx) et particules pour les moteurs Diesel font l’objet d’une réglementation européenne. Le dioxyde de carbone (CO2) n'est pas réglementé au niveau des transports mais fait l'objet d'un engagement d'objectif de réduction de la part des constructeurs européens.
L’Union européenne impose aux constructeurs des seuils d’émissions de CO2 de plus en plus contraignants.:
un premier jalon en 2021 leur imposera de commercialiser une flotte de véhicules émettant moins de 95 g CO2/km en moyenne, sous peine de devoir s’acquitter de malus conséquents,
les discussions en cours à la Commission européenne pourraient acter d’une réduction supplémentaire de 30 à 50 % de la consommation entre 2021 et 2030, poussant ainsi les industriels à intégrer davantage d’innovations sur leurs véhicules et motorisations.
En France, le plan Climat fixe l’objectif de mettre fin à la vente de voiture à essence et Diesel en 2040.
Les réglementations antipollution jouent un rôle déterminant
dans les évolutions technologiques des motorisations.
Vers une révolution automobile ?
En réponse à des préoccupations environnementales accrues, le secteur des transports a engagé sa mutation énergétique : électrification croissante du parc automobile (véhicule hybride et 100 % électrique), interdiction de circulation des véhicules les plus polluants, nouveaux usages de la mobilité, etc.
Mais le faible taux de renouvellement du parc automobile, les coûts élevés des technologies alternatives et des infrastructures dédiées comme les bornes de recherche, et enfin, l’absence de politiques publiques incitatives suffisantes freinent encore le déploiement en masse des nouvelles solutions de transport.
En France, 37 % des véhicules ont plus de 10 ans ou l’âge moyen est de 8,8 ans.
Depuis son invention, l’automobile fonctionne majoritairement à l’aide d’un moteur thermique à combustion interne, à 4 temps. En Europe, il est surtout alimenté à l’essence (moteur à allumage commandé) ou au gazole (moteur Diesel).
Des progrès technologiques importants ont permis d’augmenter le rendement des moteurs thermiques en vue de réaliser des économies d’énergie et de diminuer très fortement les émissions de polluants. La préoccupation écologique est au cœur de la recherche sur le développement des moteurs.
Le Carnot IFPEN Transports Energie membre du réseau Carnot depuis près de 15 ans...
Le Carnot IFPEN Transports Energie a reçu le label « Institut Carnot », dès son lancement par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, en 2006. Au sein du réseau qui compte aujourd’hui 39 Carnot, il poursuit depuis près de 15 ans sa mission : préparer l'avenir industriel et économique en accélérant le transfert de technologies de la recherche vers le mode socio-économique. > Carnot IFPEN Transports Energie
... et engagé dans deux filières Carnot
Les Carnot impliqués dans un même secteur de marché s’organisent et regroupent leurs moyens pour faire bénéficier les entreprises d’une offre de partenariat et de transfert de connaissances et de technologies complète et lisible. Le Carnot IFPEN Transports Energie est engagé dans les filières : > Carnauto, dédié à l'automobile et la mobilité, en tant que coordinateur > AirCar : dédiée à l'aéronautique, en tant que membre
Si la qualité de l’air est une question sociétale de tout premier plan, il existe encore peu d’outils capable de la mesurer de façon fiable. IFPEN fait partie des acteurs incontournables sur le sujet : il capitalise notamment sur les données collectées via son application Geco air, mise en service en 2014, pour proposer des services aussi bien :
au grand public,
qu’aux collectivités territoriales,
et aux industriels du transport,
pour les aider à limiter leur empreinte environnementale.
qualité de l’air : Réduire l’empreinte environnementale de la mobilité
IFPEN a su détecter très tôt les enjeux liés aux nouveaux usages de la mobilité et du digital : dès 2010, nous avons lancé des projets de recherche sur le véhicule connecté et développé une première application mobile, mise sur le marché en 2014. Nos chercheurs ont ensuite enrichi ces premiers services avec des solutions logicielles pour véhicules connectés dédiés à l’analyse énergétique, à l’écoconduite, au monitoring des émissions polluantes et à l’analyse de la conduite sur le plan de la sécurité. Avec comme objectif l’amélioration de la qualité de l’air.
Geco air : une application pour encourager les mobilités plus durables
Aider les conducteurs à réduire l'empreinte environnementale de leurs déplacements : c’est l’ambition de Geco air, l’application mobile gratuite développée par IFPEN avec le soutien de l’Ademe. Véritable baromètre de mobilité propre, Geco air incite les utilisateurs à se déplacer de manière écoresponsable en :
estimant les émissions liées à leurs trajets (CO2, NOx, particules fines, monoxyde de carbone),
leur indiquant les bons gestes à adopter au volant,
les incitant à privilégier les modes de transport doux lorsque c’est possible.
Initialement conçue pour aider chaque utilisateur à devenir un « écomobiliste » en mesurant ses émissions de polluants (NOx et CO) et de CO2, Geco air intègre depuis 2018 de nouveaux algorithmes permettant d’estimer la totalité des émissions de particules fines, y compris hors échappement, liées aux trajets automobiles.
• Un outil de crowdsensingdéveloppé par IFPEN
• Une démarche participative pour réduire l’empreinte environnementale de ses déplacements
• Disponible gratuitement sur iTunes et GooglePlay
+ de 40 000 téléchargements
+ de 80 millions de km parcourus
± 20 % = variation des émissions de CO2 selon les conducteurs pour un même trajet urbain
Qualifier la conduite grâce aux webservices : DriveQuant un outil sur mesure pour les assureurs
IFPEN a lancé en mars 2017 la start-up DriveQuant, dirigée par deux anciens ingénieurs de recherche en automatique d’IFPEN, Philippe Moulin et Olivier Grondin, experts de l’automobile et spécialistes de l’analyse algorithmique.
DriveQuant propose différents types de webservices autour de la mobilité connectée :
analyse énergétique,
écoconduite,
sécurité,
coaching.
Une offre qui s’adresse notamment aux compagnies d’assurance, afin de les aider à améliorer la gestion du risque : les services DriveQuant permettent en effet de mieux évaluer le comportement du conducteur pour renforcer l’analyse des usages et alimenter les modèles de calcul de risque. Une application mobile utilisable en marque blanche est également proposée pour collecter des informations, interagir avec les assurés et engager des actions de prévention ou de coaching. Avec à la clé une première mondiale : une assurance à la minute mise en place pour Altima.
Vers une ville durable sur son volet transport : cartographier les émissions sur les territoires
« Grâce à la consolidation des données d’usage, préalablement anonymisées, générées par l’application Geco air, nous sommes capables d’élaborer une cartographie en temps réel des niveaux d’émissions polluantes sur un territoire. Les collectivités peuvent ainsi :
comprendre les phénomènes d’émissions du trafic et connaître les zones critiques,
identifier l’impact des infrastructures routières existantes,
orienter les choix pour les futurs aménagements (ralentisseurs, ronds-points, bretelles d’autoroutes, etc.).
Laurent Thibault, chef du projet "Qualité de l'air", IFPEN
Surveillance de marché
Real-e, l'analyseur mobile et connecté d'émissions véhicules en conditions réelles
La surveillance de marché pour les émissions polluantes des véhicules automobiles a été mise en place en juin 2020. Pourtant à ce jour, il n’existe pas de dispositif simple pour mesurer les émissions en usage réel.
« Les chercheurs d’IFPEN ont conçu un système permettant de caractériser facilement les émissions en usage réel (RDE pour Real Driving Emissions). Nous avons développé ce concept « d’IoT mesure » avec l’aide de la PME Capelec. REAL-E repose sur deux éléments :
un système d’analyse des gaz par prélèvements,
des modèles numériques d’émissions polluantes.
Concrètement, le système d’analyse envoie les mesures au Cloud afin de recaler automatiquement les modèles numériques, et fournir ainsi un facteur de conformité par rapport à la norme polluante du véhicule. »
Gilles Corde, responsable de programme au centre de résultats Transports, IFPEN
En savoir plus sur la valise de diagnostic embarqué REAL-E :
Encourager la mobilité doucE
Geovelo : une appli pour faciliter l'usage du vélo en ville
Avec Geovelo et la mise à disposition d’une solution de mobilité connectée développée en partenariat et utilisée dans plusieurs villes de France, IFPEN accompagne le développement de l’usage du vélo en milieu urbain. Outre le calcul d’itinéraires, l’application Geovelo permet de qualifier l'infrastructure cyclable à l’aide du smartphone du cycliste.
Interview d'Alexandre Chasse, chef du projet "Mobilité connectée" à IFPEN, sur le partenariat IFPEN/Geovelo :
Accompagner les industriels du transport dans la réduction de leur empreinte environnementale : services énergétiques pour les poids-lourds
Les outils d’écomobilité développés par IFPEN répondent aussi aux problématiques des gestionnaires de flottes automobiles et des professionnels du transport poids lourd : ils leur permettent d’identifier le meilleur itinéraire en termes de consommation, de durée et de coût du trajet. « IFPEN et Michelin ont signé en juillet 2017, pour cinq ans, un accord de collaboration visant à poursuivre les travaux conduits depuis 2015 afin de réduire la consommation des poids lourds et les dépenses en carburant associées, qui peuvent représenter jusqu’à 30 % des coûts pour les gestionnaires de flottes. Un premier axe de travail a abouti à la commercialisation de l’offre MyBest Route de Michelin. Sa plus-value réside dans la précision et la fiabilité des prédictions de consommation des poids lourds, rendue possible par l’approche adoptée, basée sur la modélisation du trajet et la prise en compte de paramètres tels que la charge du véhicule ou le dénivelé du parcours. » Alexandre Chasse, chef du projet Télédiagnostics et gestion de flottes à IFPEN
Atmo Auvergne-Rhône-Alpes est l’observatoire agréé par le ministère de la Transition écologique pour la surveillance et l’information sur la qualité de l’air en Auvergne-Rhône-Alpes. Il collabore avec IFPEN sur ces enjeux.
« Notre partenariat est né du constat que nous partagions des objectifs communs en matière de qualité de l’air et que nous avions développé des outils respectifs qui gagneraient à être connectés :
notre application mobile Air to Go offrait un indice de qualité de l’air plus précis que celui que Geco air utilisait jusque-là,
de son côté, Geco air pouvait nous fournir des données d’émissions utiles pour mettre à jour nos modèles.
Dans le cadre de la convention que nous avons signée en 2018, nous avons identifié plusieurs thématiques de collaboration comme :
le partage des données,
la mesure des polluants,
ou encore la participation conjointe à des appels à projets.
Cela s’est déjà concrétisé en 2018 par la participation conjointe à l’appel à projet européen H2020 Armor.
Par ailleurs, le potentiel de Geco air a aussi été valorisé dans le projet Airmap, dont IFPEN était l’un des porteurs, et présenté au [R]Challenge organisé par la métropole de Lyon. Le projet est lauréat, et en tant que co-organisateur du challenge, nous avons constaté à chaque phase de sélection l’intérêt des membres du jury pour cette innovation. Nous faisons d’ailleurs partie du groupe projet sollicité pour accompagner la finalisation d’Airmap. »
« Le projet Airmap a été retenu par la métropole de Lyon dans le cadre de son [R]Challenge. Notre objectif est de mesurer les émissions polluantes en temps réel sur un territoire à grande échelle, afin d’orienter les choix d’urbanisme et de voirie, au service d’une meilleure qualité de l’air. Le projet est mené dans les zones traversées par l’autoroute A7 et dans différents quartiers de Lyon, avec nos partenaires Vinci Autoroutes et la Direction interdépartementale des routes Centre-Est. Nous nous appuyons sur notre application Geco air pour réaliser un monitoring de la pollution urbaine et élaborer des cartographies en temps réel. »
Acacias fait partie des lauréats de l’appel à propositions de recherche pour une meilleure qualité de l’air Primequal (« Qualité de l’air, changement climatique, énergie ») lancé en 2019 par l'Ademe. Le projet vise à développer de nouvelles méthodologies, appliquées dans un premier temps au territoire de la métropole de Lyon, permettant aux villes d’identifier et promouvoir les politiques publiques liées à la mobilité les plus favorables pour l’environnement.
Collaboration avec AtmoSud : le Projet AIRMES
Association agréée par le ministère de la Transition écologique, AtmoSud réalise la surveillance de la qualité de l’air dans la région Provence-Alpes-Côte d’Azur. Elle travaille en partenariat avec IFPEN au sein du projet Airmes.
« Pendant longtemps, nous avons calculé les émissions liées aux transports sur la base des données de comptage routier de certains points de la région, que nous extrapolions pour en déduire un trafic moyen sur différents axes. Cela nous permettait de réaliser une cartographie à l’échelle du kilomètre et de la journée. Depuis un à deux ans, nous souhaitons travailler à l’échelle du mètre et de l’heure. Il nous fallait donc des données plus fines, nous permettant de représenter les modes de conduite réels des automobilistes.
Cartographie de la concentration en NO2 (dioxyde d’azote) pour l’année 2017 à Marseille
C’est dans ce cadre que nous avons échangé avec IFPEN, dont l’application Geco air remonte des données en conditions et en temps réels. De là est née l’idée du projet Airmes, en partenariat avec Aria Technologie également, qui vise à cartographier la qualité de l’air à très fine échelle temporelle et spatiale. Il a démarré en juin 2018 pour deux ans. IFPEN apporte également son expertise sur les émissions liées au transport routier et ses moyens d’expérimentation. Un pilote est en cours dans un quartier de Marseille. Si les résultats sont concluants, nous pourrions développer ensemble cette méthodologie dans toute la région. »
Damien Piga, responsable du service Modélisation, AtmoSud
COllaboration avec la métropole du grand Lyon : le Projet REVEAL
IFPEN collabore avec la Métropole du Grand Lyon à travers le projet « Réduction des émissions des véhicules par l’amélioration de l’efficacité environnementale de voirie lyonnais » (REVEAL). Objectif : accompagner la métropole à prendre compte la qualité de l’air, le bruit, la sécurité routière et la congestion dans les décisions liées aux aménagements de voirie. Cette analyse de l’impact des aménagements de voirie existants sera faite en exploitant des données d’utilisations réelles collectées pour dresser la carte des émissions sur le territoire de la métropole de Lyon.
COLLABORATIONS AU NIVEAU Européen
POLIS : un réseau au service de l’innovation dans les transports locaux
IFPEN est membre de POLIS, un réseau d’environ 80 membres regroupant villes, régions européennes et acteurs de la recherche pour soutenir le développement de technologies et politiques innovantes et durables dans le domaine du transport local. Le réseau POLIS favorise notamment les échanges d'expériences et les transferts de connaissances entre les autorités locales et régionales d'Europe au travers de groupes de travail, événements, mise en place de partenariats de recherche financés par la Commission européenne. POLIS est notamment un des interlocuteurs privilégiés des institutions européennes sur les questions de la qualité de l'air et la mobilité.
Projet H2020 CEVOLVER
Lancé fin 2018, le projet européen Cevolver explore le potentiel du cloud pour optimiser l’efficacité énergétique des véhicules électriques.
« À l’heure actuelle, seuls les clouds des constructeurs communiquent avec l’électronique des véhicules. Le projet Cevolver a pour objectif de créer un cloud indépendant qui échangera avec celui du constructeur de façon sécurisée pour offrir des services à l’utilisateur du véhicule, notamment en vue de réduire sa consommation électrique.
Nous sommes impliqués dans plusieurs sous-projets :
nous avons la responsabilité du développement de ce cloud,
nous participons aussi à un sous-projet portant sur son contenu : nous proposons des fonctions :
- d’ecorouting, pour déterminer le trajet le moins énergivore,
- et d’écoconduite pour aider le conducteur à optimiser son comportement au volant.
La nouveauté est que nous allons introduire la notion delong trajet et le choix des stations de recharge, avec des indications sur le niveau de recharge à effectuer à chaque stop pour minimiser à la fois la dépense d’énergie et le temps de parcours.
enfin, nous travaillons sur la simulation du trafic à grande échelle pour pouvoir prévalider le système avant de le tester en conditions réelles. »
Ce projet a bénéficié d’un financement de la part du programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne H2020 au titre de la convention de subvention 824295.
Projet H2020 LongRun :des poids lourds et autocars plus respectueux de l’environnement
Le projet LongRun « Development of efficient and environmentally friendly LONG distance poweRtrain for heavy dUty trucks aNd coaches » a été lancé début 2020 dans le cadre du programme européen Horizon 2020. Ce projet, qui durera trois ans et demi, est mené avec 30 partenaires* répartis dans 13 pays. Son but est de développer un ensemble complet de chaînes de traction pour poids lourds et autocars plus respectueux de l’environnement avec des objectifs concrets à atteindre : 10 % d’économie d’énergie, 30 % de réduction des émissions de polluants (NOx, CO et autres) et un pic de rendement thermique à 50 %.
Les équipes d'IFPEN, dans le cadre du Carnot IFPEN Transports Energie, apporteront notamment leurs compétences sur la conception et caractérisation de systèmes de combustion pour carburants à faible impact CO2 (gaz, hydrogène, dual fuel, biocarburants), ainsi que sur le développement de services connectés d’eco-routing et d’eco-driving pour amplifier la réduction d’énergie consommée. LongRun contribuera également à établir des feuilles de route sur la technologie du groupe motopropulseur et de la chaîne de traction et les futurs carburants à faible impact CO2, pour alimenter les réflexions de la Commission européenne et orienter les futurs programmes de R&D.
* principaux équipementiers de camions et d’autocars ainsi que leurs fournisseurs et partenaires de recherche
Ce projet a bénéficié d’un financement de la part du programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne H2020 au titre de la convention de subvention 874972.
Projet H2020 OptimiZed Energy Management and Use - OPTEMUS
Le projet Optemus (Optimized Energy Management and Use) mené avec 14 partenaires européens visait à améliorer l’autonomie restreinte des véhicules électriques. Les travaux du Carnot IFPEN Transports Energie ont consisté à optimiser des algorithmes d’eco-routing et d’écoconduite. Un logiciel pour optimiser le fonctionnement d’un système de gestion thermique de l’habitacle a également été mis au point.
Ce projet a bénéficié d’un financement de la part du programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne H2020 au titre de la convention de subvention 653288.
CoLLABORATION AVEC UNE START-UP : La Compagnie des Mobilités
En janvier 2018, IFPEN est entré au capital de la start-up La Compagnie des Mobilités, qui conçoit et commercialise des applications mobiles et internet dédiées aux déplacements doux. Les équipes travaillent ensemble dans le cadre d’un partenariat de R&D.
« Nous avons commencé à travailler avec IFPEN dans le cadre du projet européen Veco visant à développer des services mobiles et web pour le vélo connecté. Ensemble, nous avons proposé une solution basée sur notre application Geovelo, permettant de rendre les vélos “intelligents” en les connectant à un smartphone.
Nous avons appris à nous connaître, ce qui nous a ensuite conduits à envisager une collaboration de recherche, ainsi que l'entrée d’IFPEN dans notre capital. Avec l’appui financier et R&D d’IFPEN, nous allons accélérer le développement des services Geovelo destinés aux collectivités locales et à différents acteurs fournissant des calculs d’itinéraires. Nous réfléchissons notamment à un outil de détection automatique de la qualité des voies cyclables utilisant les capteurs accéléromètres des smartphones. Enfin, le soutien d’IFPEN nous permettra de nous positionner plus facilement auprès de nouveaux clients et partenaires. »
Gaël Sauvanet, co-fondateur et directeur technique, La Compagnie des Mobilités
« Ce double engagement auprès de la Compagnie des Mobilités s'inscrit dans notre politique de soutien aux jeunes entreprises innovantes, et notamment celles dont l’activité correspond pleinement à nos axes de développement. La mobilité connectée est en effet l’un des domaines que nous investissons. Nous avons commencé par échanger sur une possible collaboration de recherche visant à enrichir les services proposés par leur application Geovelo, l’un des tout premiers « GPS » vélo européens. Ces discussions se sont prolongées sur le plan financier avec une prise de participation qui contribuera à aider cette start-up prometteuse à se développer sur le marché du numérique et de la mobilité. »
Nathalie Alazard-Toux, directrice du centre de résultats Développement industriel, IFPEN
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