Énergie et environnement : les normes d'émissions

1. Les normes environnementales

Afin de combattre la pollution croissante liée à l'automobile, les organismes nationaux et internationaux ont mis en place des normes légales à respecter pour l'homologation des voitures, et ce depuis 1992 en Europe.

Ces normes ont pour but de vérifier que chaque voiture mise en circulation émette une quantité limitée de certains polluants. Par ailleurs, ces normes ont évolué avec le temps, pour devenir de plus en plus sévères au fur et à mesure de l'évolution des technologies.

En Europe, les normes portent le nom 'Euro ' + un chiffre, qui a commencé à 1 et qui augmente à chaque version de la norme. Aujourd'hui, nous préparons l'arrivée de la norme Euro 7 !

2. Les normes : comment ca fonctionne

Les normes ont pour role de s'assurer que les véhicules vendus respectent des limites imposées pour les polluants les plus critiques :

• Les NOx
• Les HC
• Le CO
• Les particules

On notera que le CO₂ n'est pas régulé par les normes, qui ont pour but de limiter la pollution locale. Nous verrons par la suite que le CO₂ est cependant soumis à d'autres contraintes (cf. chapitre suivant).

Afin de pouvoir évaluer leurs émissions de polluants, les véhicules sont soumis à des tests précis et répétables. Cela permet également de les comparer les uns aux autres de manière équitable.

Ces tests consistent à faire rouler les véhicules en suivant un profil de vitesse précis, dans des conditions ambiantes figées. Pendant que le véhicule suit ce profil de vitesse, on mesure l'ensemble des polluants avec plusieurs capteurs. On en déduit le niveau d'émissions de chaque polluant, qu'on compare aux limites de la norme : si tous les polluants sont sous la norme, le véhicule est homologué pour la vente. Si un seul des polluants dépasse le seuil autorisé, la vente du véhicule n'est pas permise.

Etant donné qu'il est impossible, pour des raisons logistiques, de tester un par un chaque véhicule (et parce que dans ce cas le véhicule ne serait plus neuf lors de la vente !), les constructeurs doivent effectuer ces tests sur un véhicule représentatif de leurs ventes, pour chaque modèle de véhicule.

3. Les cycles d'homologation

Les cycles d'homologation, c'est le nom qu'on donne aux profils de vitesse suivis lors du test de certification du véhicule.

Jusqu'à 2017, le cycle standard était le cycle NEDC (New European Driving Cycle) : un cycle simple, avec des accélérations assez douces, et une vitesse maximale de 120km/h. Le profil était le suivant :

Avant 2000, c'était une version plus courte et simplifiée de ce cycle qui était utilisée.

Depuis 2017 en revanche, c'est un nouveau cycle nettement plus complexe qui sert maintenant de base pour l'homologation : le cycle WLTC (World-harmonized Light-Duty Test Cycle). Celui-ci a été mis en place lorsqu'il s'est avéré que le cycle NEDC n'était plus assez sevère ni représentatif de la réalité, par rapport aux contraintes environnementales et aux capacités techniques actuelles. Il est par ailleurs le fruit de réflexions et de partages de connaissances à l'échelle mondiale (d'ou le W de WLTC : World). Il a pour vocatino à être utilisé sur tous les continents pour les certifications d'automobiles.

Le cycle WLTC est plus long que le cycle NEDC, il comporte de nombreuses accélérations sèches et des freinages assez brusques. Sa vitesse maximale monte à 130km/h. Il a le profil suivant :

Enfin, depuis 2019, un nouveau type de cycle est devenu obligatoire : le cycle RDE (pour Real Driving Emissions).

Celui-ci a pour but de vérifier que le véhicule respecte toujours les seuils d'émissions légaux lorsqu'il circule sur route ouverte, dans des conditions réelles de circulation et de température. C'est un cycle complexe et partiellement aléatoire : pour passer le test, le véhicule devra rouler plusieurs heures sur route ouverte aux mains d'un chauffeur professionnel, avec un système de mesures de polluants embarqué. Il roulera peu importe la météo, et devra parcourir un certain nombre de kilomètres dans chacune des situations suivantes : roulage urbain, roulage sur route de campagne, roulage sur autoroute, en suivant une route qui n'est pas communiquée au constructeur à l'avance.

C'est donc un test très sévère, lors duquel il est a priori impossible de tricher. Pour compenser l'aspect aléatoire du roulage, une certaine tolérance est autorisée par rapport aux seuils de certification. Cette tolérance permet de valider le test RDE tant qu'on reste en-dessous de 1.43 x Seuil pour les NOx, et 1.5 x seuil pour les particules. Des discussions sont en cours pour réduire cette tolérance pour les prochaines normes.

Tous les véhicules qui sont actuellement vendus doivent donc réussir les tests WLTC et RDE.

4. L'évolution des normes européennes

Si le cycle utilisé pour l'homologation a évolué au fil des ans, les seuils d'émissions de polluants ont également été abaissés. C'est d'ailleurs comme cela que sont définies les versions des normes :

• Lorsqu'on change les seuils d'émissions de polluants, on change de version de norme. Chaque version de la norme Euro correspond donc à une sévérisation des seuils d'émissions. Aujourd'hui, la norme Euro 7 est en discussions : il s'agira donc de la 7ème réduction des seuils d'émissions
• Lorsqu'on change le cycle d'homologation, on définit une sous-version de la norme, généralement en ajoutant une lettre après le chiffre. Par exemple, nous en sommes actuellement à la norme Euro 6d.

La norme Euro 6 (actuelle) est certainement celle qui aura connu le plus de sous-versions : sans changer les seuils d'émissions, les cycles d'homologation ont beaucoup évolué ces dernières années, passant du simple NEDC au WLTC + RDE, sans changer de norme !

On a donc connu, depuis 2014, 5 sous-versions de la norme Euro 6 ! Ce sont les suivantes : Euro 6a, Euro 6b, Euro 6c, Euro 6d-Temp, et enfin Euro 6d (norme actuelle) ! A chaque fois, la méthode d'homologation a évolué.

En ce qui concerne les seuils d'émissions, ils ont drastiquement baissé au fil des années :

Aujourd'hui, les normes sont très proches entre les différents carburants (essence, Diesel, et GPL), et on parle de seuils communs pour tous les carburants pour la future norme Euro 7.

5. La mesure des émissions de CO₂

Si les cycles d'homologation permettent de comparer les niveaux de polluants aux seuils légaux, on utilise aussi le cycle pour déterminer la consommation et les émissions de CO₂ du véhicule.

Lorsque l'on achète un véhicule, la consommation et la classe CO₂ annoncées sont donc celles mesurées sur le cycle d'homologation !

Quand on voit la simplicité relative du cycle NEDC, on comprend rapidement pourquoi on consomme toujours plus qu'annoncé... Actuellement, le passage au cycle WLTC devrait changer la donne. Actuellement, une transition est en cours pour le calcul de la classe CO₂ de la voiture : on passe de facon progressive de la mesure sur NEDC à la mesure sur WLTC. A partir de 2021, on devrait prendre uniquement en compte la mesure sur WLTC : les niveaux de consommation et la classe CO₂ devraient donc être nettement plus réalistes !

6. Dans le reste du monde

Jusqu'à présent, chaque pays ou continent choisit les normes d'émissions pour l'automobile en fonction de ses propres critères. Les normes principales sont les suivantes :

• La norme européenne : appliquée partout en Europe, et dans certains autres pays du monde, mais pas toujours avec la même version. Par exemple, en Amérique du Sud, on applique encore la norme Euro 5 dans plusieurs pays.
• Les normes américaines : au pluriel, car il y a aux USA deux normes : la norme fédérale (EPA), et la norme californienne (CARB). Si la norme EPA est plus 'laxiste' que la norme Euro, la norme californienne est aujourd'hui considérée comme la plus sévère du monde. Elle utilise aussi le cycle WLTC, depuis quelques années.
• La norme japonaise : elle a également beaucoup évolué ces dernières années, et utilise aussi le WLTC.
• La norme chinoise : elle s'est récemment durcie de facon significative, s'inspirant beaucoup des normes européenne et californienne
• La norme indienne : un peu moins sévère que les autres normes d'émissions, une prochaine version en cours d'étude devrait s'aligner sur le reste du monde.

Globalement, la sévérité des normes se durcit partout dans le monde, en réponse à des problèmes de pollution croissants et d'une prise de conscience collective globale.

7. Pour aller plus loin...

Si ces sujets vous intéressent, n'hésitez pas à lire nos articles dédiés dans la rubrique Questions d'Actualité :

• DieselGate : que s'est-il vraiment passé ?
• Après le DieselGate, les constructeurs trichent-ils toujours ?

Sources : Mines ParisTech, Wikipedia, Delphi Technologies