Estimation des émissions de CO2 à haute résolution spatiale et temporelle pour le transport routier de l'arrondissement montréalais de Saint-Laurent

Stéphan, Nolwen (2023). Estimation des émissions de CO2 à haute résolution spatiale et temporelle pour le transport routier de l'arrondissement montréalais de Saint-Laurent. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La ville de Montréal s’est engagée à réduire ses émissions de GES de moitié sous le niveau de 1990 pour 2030 et vise la carboneutralité à l’horizon 2050. Pour s’y tenir, elle a besoin d’inventaires d’émissions de GES à haute résolution spatiale et temporelle afin de légiférer de manière éclairée et efficace. C’est dans ce cadre qu’intervient le projet de carte carbone de la Chaire de recherche du Canada sur la mesure de l’impact des activités humaines sur les changements climatiques à l’École de technologie supérieure. L’objectif de ce projet est de créer un jumeau numérique de la ville de Montréal où se superposeront des couches représentant les différentes émissions de GES à différents moments.

Le but de cette étude est de fournir des recommandations pour les estimations d’émissions de CO2 de la carte carbone pour le secteur du transport routier dans l’arrondissement de SaintLaurent. Les objectifs sont d’utiliser la modélisation de la circulation dans le logiciel AIMSUN faite à partir de l’enquête origine/destination et de la coupler à des modèles d’estimations d’émissions : les trois modèles environnementaux d’AIMSUN (LEM : London Emissions Model, Panis et al., 2006, et le modèle de consommation de carburant) et MOVES. Ces quatre méthodes d’estimation d’émissions sont comparées et des analyses de sensibilité sont conduites. Afin d’utiliser la modélisation de la circulation avec tous les modèles environnementaux d’AIMSUN, celle-ci a dû être modifiée en passant de l’échelle mésoscopique à microscopique et de la méthode d’affectation des chemins Dynamic User Equilibrium (DUE) à Stochastic Route Choice (SRC).

Les résultats montrent que c’est le changement d’échelle qui a le plus d’impact sur les résultats d’inventaires. Au global, la différence est de + 6 % d’estimation d’émissions pour le microscopique SRC par rapport au mésoscopique DUE. Pour les méthodes d’estimation d’émissions, c’est MOVES qui estime le plus d’émissions de CO2 (+ 2 % par rapport aux modèles microscopique d’AIMSUN, Panis et le modèle de consommation de carburant, et + 16 % par rapport à LEM), mais le modèle de MOVES tient aussi compte de plus de phénomènes d’émissions qui représentent plus de 10 % de l’inventaire final de MOVES (préchauffage moteur, accessoires…).

Après comparaison des avantages et inconvénients des quatre méthodes, ce sont soit le modèle de consommation de carburant d’AIMSUN, soit MOVES qui seraient recommandés pour la carte carbone. De futures recherches seront alors nécessaires afin d’étudier l’impact de la calibration du modèle de trafic, l’adaptation à Montréal du paramétrage, et l’automatisation du calcul des émissions.

Titre traduit

Estimation of CO2 emissions at high spatial and temporal resolution for road transportation in the Montreal borough of Saint-Laurent

Résumé traduit

The City of Montreal sets goals concerning its GHG emissions to decrease them by half, below the 1990 threshold, by 2030 and is aiming for carbon neutrality by 2050. To attain this objective, the city needs GHG emission inventories with a high spatial and temporal resolution to make informed and effective decisions. It is in this context that the carbon map project of the Canada's Research Chair Measuring the Impact of Human Activities on Climate Change at École de Technologie supérieure intervenes. This project aims to create a digital twin of the city of Montreal where layers representing the different GHG emissions at different times will be superimposed.

This study focuses on providing recommendations taking into consideration the estimation of CO2 emissions of the road transportation field to create the carbon map in the borough of SaintLaurent. It is set to use the traffic modeling through AIMSUN software made from the origin/destination survey and couple it with emission estimation models: the three AIMSUN environmental models (LEM: London Emissions Model, Panis and al., 2006, and the fuel consumption model) and MOVES. These four emission estimation methods are then compared, and sensitivity analysis are performed to formulate recommendations for their usage in the carbon map. To include the traffic modeling with all AIMSUN environmental models, the modeling had to be modified from mesoscopic to microscopic scale and from Dynamic User Equilibrium (DUE) to Stochastic Route Choice (SRC) path assignment method in the carbon map.

The results show that the change in scale has the greatest impact on the inventory results. Overall, the difference is +6% in emission estimates for the microscopic SRC compared to the mesoscopic DUE. For the emission estimation methods, MOVES estimates the highest amount of CO2 emissions (+2% compared to AIMSUN microscopic models, Panis and the fuel consumption model, and +16% compared to LEM) but it also considers more emission phenomena that represent more than 10% of the final MOVES inventory (engine preheating, accessories...).

After comparing the advantages and disadvantages of the four methods, either the AIMSUN fuel consumption model or MOVES would be recommended for the carbon map. Further research will then be necessary to study the impact of the traffic model calibration, the adaptation of its parameterization to Montreal, and the automation of the emissions calculation.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie avec concentration personnalisée". Comprend des références bibliographiques (pages 117-124).
Mots-clés libres:	gaz à effet de serre, transport routier, Ville de Montréal, modélisation de la circulation, inventaire d’émissions
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Levasseur, Annie
Codirecteur:	Codirecteur Morency, Catherine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	10 mai 2023 14:43
Dernière modification:	10 mai 2023 14:43
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3223

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