Bases de calcul - Calculateur d'émissions de vol

1. Aperçu des étapes de calcul 

Le schéma ci-après illustre les différentes étapes utilisées dans le calculateur de vol. 

2. Distance de vol

La distance de vol entre deux aéroports se base sur la distance orthodromique, soit la distance la plus courte entre deux aéroports. En cas de vols non directs avec escale, les deux phases sont traitées comme deux vols distincts. Étant donné que le type d’avion et les facteurs de charge passager dépendent de la distance de vol, nous faisons une distinction entre les vols court-courriers (<1500 km) et les vols long-courriers (>2500 km). Puisque les limites diffèrent pour les court-courriers, nous interpolons les distances de vols entre 1500 et 2500 km pour une transition harmonieuse. 

La distance de vol réelle entre deux aéroports est souvent bien plus longue que la plus courte distance entre ces deux aéroports. Le kilométrage supplémentaire est essentiellement dû au manque d’efficacité des systèmes de contrôle du trafic aérien, à des phénomènes de tempêtes ou d’autres événements météorologiques, ainsi qu’aux circuits d’attente (en boucle) qui précèdent l’atterrissage (Kettunen 2005). Bien qu’il n’existe pas de statistiques mondiales fiables sur les kilométrages supplémentaires, les estimations régionales indiquent qu’ils se situent autour de 6 à 8% aux États-Unis et de 10% en Europe (Kettunen 2005). Cependant, avec une telle approche relative, le kilométrage supplémentaire des vols long-courriers a tendance à être surestimé. Par conséquent, l’approche suggérée par la norme européenne DIN EN 16258 (2012) est adoptée et une distance corrigée supplémentaire (DC) de 95 km est ajoutée à tous les vols. 

 

3. Données du type d’avion 

Pour répondre aux besoins des utilisateurs-trices du calculateur de vol en ligne, en particulier concernant le choix concret du type d’avion et la catégorisation des avions court et long-courriers, la mise à jour du calculateur de vol a ajouté les types d’avions les plus courants. 

Ainsi, une analyse des plus grandes compagnies aériennes d’Europe et du monde a été réalisée (AirMundo 2023, Murphy 2023). Les sites Internet des compagnies aériennes ont permis de connaître la taille des flottes et la répartition des types d’avions (Ryanair 2023, International Airlines Group Fleet 2023, Air France 2022, Easyjet Fleet 2023, Lufthansa Group Fleet 2023, Delta Airlines Fleet 2023, Southwest Airlines Fleet 2023, United Continental Fleet 2023). Seuls les avions actuellement utilisés ont été pris en compte. Les commandes de nouveaux avions et les types d’avions régionaux (Embraer/Bombardier) n’ont pas été intégrés à l’analyse. 

L’étude (Mordor Intelligence Research & Advisory, Wikipedia 2023) montre que l’ensemble des avions de passagers dans le monde proviennent à 25% de la famille Airbus A320, à 25% de la famille Boeing 737, à 4% de la famille Airbus A330, à 4% de la famille Boeing 777 et à 2,5% de la famille Boeing 787. Ainsi, ces cinq familles d’avions représentent plus de 60% des vols dans le monde.  

Avec les dix types d’avions les plus courants pour les vols court et long-courriers, indiqués dans l’analyse ci-dessus, le calculateur de vol propose une grande partie des types d’avions européens et internationaux.  

 

4. Consommation de carburant par kilomètre parcouru en avion 

 

La consommation de carburant par distance est basée sur le taux de combustion du carburant des avions utilisés sur les vols court-courriers (<1500 km) et sur les vols long-courriers (>2500 km). Les émissions de carburant brûlé par kilomètre en avion sont basées sur le Manuel EMEP/AEE d’inventaire des émissions de polluants atmosphériques (AEE 2019). De plus, une quantité constante de carburant est ajoutée à chaque vol pour tenir compte de la consommation de l’avion pendant l’atterrissage et le décollage («landing and take-off», LTO) ainsi que pendant la phase de roulage (déplacement au sol à l’aéroport) (AEE 2019). 

La consommation de l’avion se base sur une moyenne pondérée des taux de carburant brûlé et la consommation lors des cycles d’atterrissage et de décollage pour les types d’avions les plus utilisés. La pondération des types d’avions est obtenue à partir de la composition des plus grandes flottes d’Europe et du monde (voir chapitre 3, recherche des sources) et se base sur les données des plus grandes compagnies aériennes.  

Sur la base de cette étape, la consommation moyenne pondérée de carburant est calculée pour différentes distances de vols. Lorsque le type d’avion est indiqué, le calcul est établi en tenant compte de la consommation de carburant spécifique à celui-ci. Une fonction généralisée pour la consommation de carburant de toute distance de vol donne un résultat approximatif en appliquant un polynôme du second degré pour les vols court et long-courriers.  

 

f(x) + LT0 = ax² + bx + c

 

avec x = DO + DC, DO correspondant à la distance orthodromique [km] et DC à la distance corrigée [km] pour les kilomètres supplémentaires et LTO au carburant supplémentaire utilisé par cycle d’atterrissage et de décollage. La consommation de carburant pour les distances comprises entre 1 500 et 2 500 km est interpolée linéairement. 

 

5. Émissions de CO₂ et pré-production de carburant 

Le calculateur comptabilise les émissions de CO₂ de la pré-production de carburant d’aviation/kérosène (en incluant le transport et les processus de raffinage) et la combustion de carburant. Le facteur d’émission pour la combustion de carburant d’aviation (kérosène) est de 3,16 kg de CO₂e/kg de carburant d’aviation (mobitool 2023) et le facteur utilisé ici pour la pré-production est de 0,538 kg de CO₂e/kg de carburant d’aviation (mobitool 2023). 

 

6. Part des émissions des avions imputée au fret annexe 

Les avions de passagers transportent souvent des quantités considérables de fret et de courrier, en particulier les gros-porteurs sur les vols long-courriers. Il faut par conséquent imputer une partie des émissions totales des avions au fret. Pour rester en phase avec la norme européenne DIN EN 16258 (2012), le fret aérien est désormais intégré à hauteur de son poids (masse). En raison de la charge utile plus élevée (LH 2014) sur les vols internationaux, les émissions issues du fret sont relativement plus importantes. Par conséquent, les émissions des passagers-ères sont moindres. 

Le facteur fret (FF) représente le quotient entre le poids du fret et la charge utile. Le poids du fret est calculé à partir du volume de charge possible dans les soutes des avions et le chargement moyen de ceux-ci, évalué à 167 kg/m³ (de Barra 2022). Le volume de charge moyen disponible, le poids du fret et la charge utile maximale sont obtenus à partir des fiches des différents avions sur Wikipedia (état: 2023). 

 

7. Émissions de CO2 par passager-ère 

Les émissions de CO₂ par avion sont réparties sur le nombre moyen de passagers-ères empruntant les vols court et long-courriers, de manière spécifique selon le choix du type d’avion et sa configuration. Le nombre de passagers-ères correspond ici au nombre de sièges par type d’avion (ICAODATA 2019) multiplié par le facteur de charge passager publié par l’Association internationale du transport aérien (IATA 2022).   

 

8. Schéma de pondération par catégorie de cabine

La capacité moyenne en sièges des avions est étroitement liée à la répartition des classes de sièges. Les sièges en première classe et en classe affaires prennent plus de place et ne permettent donc pas de faire voyager autant de passagers que dans un avion équipé de 100% de places économiques. C’est pourquoi le calculateur d’émissions permet de sélectionner la catégorie de cabine. Le facteur de pondération par catégorie de cabine est obtenu à partir de la méthodologie du calcul des émissions de CO2 pour les passagers-ères de l’IATA (IATA 2023), puis pondéré selon le schéma de pondération décrit ci-dessus à partir des données de l’avion et du type d’avion indiqués. 

 

9. Comptabilisation des effets non-CO₂ de l’aviation 

Les avions n’émettent pas seulement du CO₂, mais également des substances qui affectent l’équilibre radiatif de la Terre et par conséquent le climat. Entre autres facteurs, les émissions de l’aviation induisent une augmentation à court terme de l’ozone troposphérique qui résulte des émissions d’oxyde d’azote (NOx), créent des traînées de condensation («contrails») et peuvent avoir un impact sur la formation des cirrus. En conséquence, on estime que le volume de l’ensemble des effets radiatifs est deux à quatre fois plus important que le forçage radiatif direct du CO₂. Les recherches se poursuivent toutefois afin de limiter les incertitudes. En outre, il est particulièrement difficile de comparer les effets CO₂ et non-CO₂, car ils agissent sur des échelles de temps différentes. Mais malgré les incertitudes, une approche scientifique ne peut pas ignorer ces effets.  

Les toutes dernières études (Lee et al. 2021, scnat 2021), basées sur l’interprétation correcte des publications scientifiques les plus récentes, recommandent d’appliquer un facteur IFR (indice de forçage radiatif: rapport entre l’impact climatique de tous les effets du trafic aérien sur le climat (effets dits non-CO2) et l’impact climatique du CO₂ dû au trafic aérien (Allianz 2023) de 3 aux émissions totales de CO₂ des avions lorsque l’approche de l’impact climatique porte sur l’objectif de zéro émission nette (2050) à atteindre d’ici 30 ans. Ainsi, les effets à court terme des émissions non-CO2 sont surpondérés. Cela correspond aux lignes directrices de myclimate et est pris en compte dans le calcul des émissions. Ce multiplicateur a une influence décisive sur le volume des émissions calculées. Jusqu’à présent, l’indice de forçage radiatif (IFR) était fixé à 2 dans le calculateur de vol en ligne de myclimate en raison d’études scientifiques.  

 

10. Émissions des avions et des infrastructures

On commence par produire des avions, puis on les entretient et on les élimine en fin de vie. Les émissions liées à ces activités sont incluses sous forme de facteur dans les émissions du nombre total de kilomètres parcourus. En outre, l’aviation nécessite certaines infrastructures; les émissions issues de l’exploitation des aéroports sont également incluses (Messmer & Frischknecht, 2016). 

 

11. Formule

On utilise la formule suivante pour calculer les émissions totales en équivalent CO₂: