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ou« les défis du transport aérien à l’horizon 2050 »
(Alain GARCIA)
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Bordeaux, le 18 Novembre 2015
Objectifs de l’ étude
• Réfléchir aux défis que rencontrera le transport aérien civil d’ici à 2050, en s’appuyant sur des:
Membres de l’AcadémieAutres experts de l’aviation et de l’espace
• Faire des recommandationsColloque Juin 2012 à ToulouseDossier AAE N° 38
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Remarque : La présente étude est basée sur une
méthode logique en prenant des hypothèses
d’évolution des paramètres significatifs à 2050. Les résultats pourront être mis à jour en fonction de la
réalité de leur évolution.
Découpage des Etudes thématiques (secteurs)
• Démographie, Société, • Volume du Marché• Construction Aéronautique• Energie• Environnement• Structures d’Exploitation• Gestion de la circulation aérienne (ATM)• Qualité de Service (incluant Sécurité)
Originalité de la démarche: faire une itération
inter-sectorielle
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Démographie, Société
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Démographie
source: UN/Economics and Social Affairs: World Population Prospects
The 2010 revision - Medium variant
Populations
Now up to 2100: 10 billions
Europe decreasing after 2020
North America still growing
Asia decreasing after 2050
Africa towards1/3 of the world!/
AAE-CP Alain Garcia
0
2000000
4000000
6000000
8000000
10000000
12000000
19
50
19
70
19
90
20
10
20
30
20
50
20
70
20
90
WORLD
europe
africa
north america
south america
central america
ANZ
asia
19/11/2015
SociétéUrbanisation et Megalopoles
Urban population
AAE-CP Alain Garcia
—
1 000 000
2 000 000
3 000 000
4 000 000
5 000 000
6 000 000
7 000 000
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
World
Africa
Asia
Europe
Latin America and the
Caribbean
Northern America
19/11/2015
Volume du Marché
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Volume du marché
Une nouvelle approche du marché (passagers) pour trois raisons :
- prévisions actuelles optimistes par rapport aux tendances à long terme,
- corrélation entre le CA « passagers aériens » et le PIB mondial (ref:LET de l’Univ LYON-Pr Crouzet)
- intégration du trafic aérien dans l’ensemble des déplacements (passagers).
AAE-CP Alain Garcia
19/11/2015
Modélisation du trafic régulier
Base de la modélisation :
- trafic aérien intégré dans l’ensemble des déplacements passagers :(en compétition avec d’autres modes pour les parcours < 1000 km,en position quasi-monopolistique pour les parcours > 1000 km)
- trafic unitaire « tous modes » : proportionnel au PIB par personne.
- ratio CA du transport aérien « passagers » mondial rapporté au PIB
)..2010.$....(
)2010.$..()/.()(
kmpassagerparceenbilletduprix
ceenPIBPIBCApartPKTTrafic
avec : - voir courbe ci-après:
- évolution du PIB indiqué ci- après
- prix du billet évoluant avec efficacité et prix du pétrole.
)2010(03,01,085,0%)/( TeenPIBCA
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Modélisation du trafic régulier
1- évolution du PIB mondial (World Bank) :
en Conditions économiques 2010, facteur multiplicatif de:
3,1 constaté entre 1970 et 2010 (en moyenne 2,9% par an)
3,0 prévisionnel entre 2010 et 2050 (en moyenne 2,8% par an)
Evolution du PIB mondial
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
année
Md $
PIB cec PIB ce 2010 PIB modèle ce 2010
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Centre d'Etudes Prospectives et d'Informations Internationales (CEPII)
AAE-CP Alain Garcia
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
19
80
19
84
19
88
19
92
19
96
20
00
20
04
20
08
20
12
20
16
20
20
20
24
20
28
20
32
20
36
20
40
20
44
20
48
World GDP growth
%per year since 1980
% per year
(source WB+ CEPII)
%per year since 1980
yearly
19/11/2015
2050/2010
x3 or 2,8% y
Le poids relatif du PIB des differentes zones est important pour le trafic
Europe
AAE-CP Alain Garcia
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
Arab World
Australasie
Europe
Am Sud
Am Nord
China World
AFN
ASIE SE
India World
Japon
CentrAm
Russ monde
AF SE
GDP en % GDP WORLD
source World Bank + CEPII
North America
China world
19/11/2015
Modélisation du trafic régulier
2 - ratio CA du transport aérien « passagers » mondial rapporté au PIB
Le ratio tend vers 0,85% du PIB.Ce résultat est constaté :
à l’échelle du monde,au niveau des régions.
Ce résultat est signalé par Boeing
Evolution du ratio Chiffre d'Affaires "Passager" / PIB
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
année
%
Pas Rev / PIB modèle
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Modélisation du trafic régulier
3 - prix du billet en $ / km / pax
• valeur moyenne = CA / PKT en ce 2010
• multiplication par 0,6 entre 1970 et 2010 (-1,3 % par an)
• modèle prenant en compte l’amélioration de l’efficacité et l’évolution du prix du pétrole
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Résultats
2010Observation
(model)
2030Model
(Boeing)
2050Model
World GDP in Trillion $2010in %-Europe GDP
-North America- Asia
T.O Airlines in % GDP
Oil price (barrel in $)
5232,3
29
26,6
0,95 (0,91)
9024,624,736,71,02
156
17,6
21,9
42,4
1,055
World traffic
Traffic (Trillion PK 10^12)Average distance (km)Number of flights (1000)Number of Aircraft (1000)Average capacity (seats)
5,1 (5,1)1850(1850)
28000 (29000)20,3 (23wfreight)
120 (120)
9,0 (13,3)1900
42000(50000)
(145)
(15,5)
1970
61000
42 (48wfreight)
(150)
European traffic
Traffic (in Trillion RPK) 1,6 (2,15) (2,19)
Evolution du trafic aérien
* the low level of traffic in Europe is due to:- limited GDP growth (1% per year),- competition from ground transport (high-speed rail)
AAE-FC Alain Garcia19/11/2015
Resultats
Demande annuelle passagers en RPK :
Evolution du trafic "passagers"
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
giga PKT
constat modèle prévisions Boeing prévisions Airbus
From 2000 to 2010, realization (and GV forecast) are lower than industrial forecast.
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Distribution du trafic aérien par région
*
* Distribution 2009 utilisée comme référence
*
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Evolution du trafic "passagers"
0
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4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
giga PKT
constat modèle prévisions Boeing prévisions Airbus
De 2010 à 2015, une tendance supérieure
au modèle s’est fait jour.
AAE-FC Alain Garcia19/11/2015
0
1
2
3
4
5
6
2010 2020 2030 2040 2050
PKT/
PKT
2010
Accroissement du trafic fonction du prix du
carburant
80$ le baril
150$ le baril
200$ le baril
250$ le baril
Scénario 2
scénario 1
AAE R. 38 -250$
IATA réalisé
Scénario 2
PIP : OECD Economics Department, Working paper N°1000,
Long term Growth Scénarios.
Effet très bien expliqué par le prix du Jet fuel
Mise à jour de la demande annuelle passagers
CONSTRUCTION AERONAUTIQUE
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Thème construction aéronautique
La flotte en 2050
• Du fait du taux de remplacement des flottes par les
configurations actuelles et des propriétés des solutions
alternatives les avions volant en 2050 seront similaires
à ceux d’aujourd’hui tout en bénéficiant:
– des progrès des ensembles propulsifs
– de réduction de trainée liée essentiellement à l’augmentation
des allongements.
– de réduction de masse.
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Tendance asymptotique de l’efficacité aérodynamique
21
SR TP SR TF MR LR VLA
Laminar 2,9 3,2 2,9 3,0 3,2Induced 3,8 3,4 5,3 5,8 7,7Parasitic 4,9 5,0 1,2 2,1 0,4Compressibility 0 1,7 2,7 2,9 3,8Total 11,6 13,2 12,1 13,8 15,1L/D ref 13,8 14,6 18,0 21,7 20,8L/D improved 15,6 16,8 20,5 25,2 24,5
Drag Improvement Typical cruise condition %
Potential Cruise Drag Improvement
• Laminar : could affect 10% of cruise drag
30% of potential assumed ~ 3%
• Induced : selection of a 20% higher aspect ratio
• Parasitic : work harder
• Compressibility : improved profile and thinner profile
13 to 17% lift over drag ratio potential improvementAAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Tendance asymptotique de l’évolution relative de la masse à vide
22
OWE Improvement Tendancy GV
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
1,20
1,30
1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060
YEAR EIS
OW
E (
YE
AR
)/O
WE
(200
0)
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Tendance asymptotique de la consommation spécifique des moteurs
23AAE-CP Alain Garcia
SFC EVOLUTION 100 kN THRUST CLASS
Mach 0,78 31000 ft
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1960 1980 2000 2020 2040 2060
YEAR EIS
SF
C l
bm
/lb
f/h
r
Turbofan
Open Rotor
19/11/2015
Thème construction aéronautique
La flotte en 2050
Effets technologiques : 25à 26 % de gains avec effet de
renouvellement de flotte (gains « asymptotiques » autour de 40%,
avec 10% masse, 14% traînée, 25% conso spécifique moteurs et
optimisation configuration)
Effets Management du trafic et opérations : 3 %
Effets du coefficient de remplissage : 10 %
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Les gains technologiques des avions associés à ceux de l’ATM et du remplissage permettront une réduction de la consommation de la flotte
moyenne de l’ordre de 33 % par PKT
Evolution des parametres caractéristiques
25
Capacity Stage length Fuel efficiency
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Estimation du carburant consommé par segment
AAE-CP Alain Garcia
Quantité de carburant consommé *(Mt)
Incorporates a navigation coefficicient improvement
19/11/2015
Thème construction aéronautique
• La flotte 2050 transportera 3 fois plus de PKT qu’en
2010,
pour une multiplication seulement par 2 de la
consommation de carburant.
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Concepts émergents
29AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Les évolutions technologiques ne seront pas des révolutions mais:
• Un recours accru aux automatismes, et leur amélioration devront être encouragés, de même que la notion d’équipe managériale sol pour l’aide à la décision– cela ne signifie pas l’avènement massif *du « tout automatique » – La répartition des tâches entre sol et bord évoluera notoirement
• Les drones de transport de marchandises pourraient tendre vers le tout automatique. Etudes d’intérêt à lancer rapidement.
• Le développement des systèmes de navigation et de télécommunications par satellites va se poursuivre et ils vont être de plus en plus utilisés par l’aéronautique– Convergence des systèmes spatiaux, prise en compte des
possibilités et poursuite des recherche et expérimentations
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
ENERGIE
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Jet fuel availability vs AAE predicted consumption
Jet fuel production represents today about 6% of crude oil production
Assuming crude oil production remains constant and jet fuel/crude oil ratio can
reach 10%, consumption as predicted by AAE would be covered up to 2030-2040+
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1990 2010 2020 2030 2040 2050
mil
lio
ns
de
to
ns
pe
r y
ea
r
Consumptio
n
2000
10% of
production
EIA, BP
Peak-Campbell
2002
Productio
n
Uncertaint
y
Consumptionforecast
AAE :2050 =2010 x
2
Scatteraccording to
sources for 2030
2.15
4.3
6.45
8.6
12.9
Mb/day
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Jet fuel availability vs AAE predicted consumption
0
100
200
300
400
500
700
800
1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050mil
lio
ns
de
to
nn
es
pa
r a
n
Peak-Campbell 2002
600
8,6
10,8
12,0
Mbl/dConsumptionuncertainties
Consommation IATA
Consumption forecastAAE :
2050 =2010 x 2
.
Production de kérosène:10% du brut
Plage d’incertitude pour 2030
IEABP
Total production uncertainty
More probable Production
Date possible de début de pénurie
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Point de passage octobre 2015
Evolution du trafic: Passagers kmLes progressions du trafic (7% en 2015) et des commandes (10 ans de production) sont plus importantes que prévues en 2010Le faible prix du carburant favorisera cette augmentation pendant encore quelques années1
1,5
2
2,5
3
2010 2015 2020 2025 2030 2035
RK
P/R
KT
2010
AAE R. 38 -250$
IATA réalisé
Production= 2014-2015
Production prévue 2018
80$ le baril
150$ le baril
200$ le baril
250$ le baril
PIB : OECD Economics Department, Working paper N°1000,
Long term Growth Scénarios.
Prix du pétrole: 80 à 250$ le baril
, p g
Prévisions
BOEING
AIRBUS
Evolution de la production du pétrole
Les compagnies pétrolières, généralement optimistes, prédisaient avant la chute des cours et des investissements un pic de production vers 2040
3000
3500
4000
4500
5000
5500
2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
Mil
lio
ns d
e t
on
ne
s
EXXON SHELL oceans BP
OPEC IEA WEO2014 Moyenne
Hors BTL,CTL,GTL
Point de passage octobre 2015
Les avions nouveaux qui voleront jusqu’en 2030-2033 Sont en production: A320, B737NG, B777, A330, A380, B747-8 Viennent d’entrer en service ou sont en développement: A320neo, B737MAX, B787, A350, A330neo, B777XLeurs consommations sont connues.
6%
8%
10%
12%
14%
2010 2015 2020 2025 2030 2035
Part de de pétrole nécessaire pour
fabriquer le kérosèneJet fuel + autres
Production d'avions prévue 2018
Production d'avions 2014-2015
Capacité
actuelle de
raffinage
Pour soutenir la demande de mobilité de la population, il faudra rapidement: investir dans les raffineries pour augmenter la coupe kérosène fabriquer des carburants alternatifs : biojets, GTL, CTL…
Le jet fuel risque de devenir rare et cher
• Afin de prévenir une crise potentielle sérieuse à terme pour l’aviation, un observatoire de consultation doit être créé suffisamment tôt avec pour but:
– d’ évaluer la disponibilité du kérosène et de ses substituts à des conditions économiques raisonnables*
*Les lois du marché conduiront à des décisions de production , qui devront précéder les besoins.
– où tous les acteurs concernés devraient participer, depuis les géologues jusqu’aux compagnies aériennes:Ex: IATA avec les Pétroliers
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
ENVIRONNEMENT
AAE-CP Alain Garcia19/11/2015
Emissions CO2 reduction roadmap
20502020
TechOpsInfra
No action
NCG (croissance neutre en carbone)/ 2020
2030 2040
-50% by 2050
CO2
emissions
2010
Business as usual emissions
Aircraft technology (known), operations and infrastructure measures
Biofuels and additional technology
Carbon-neutral growth 2020
Gross emissions trajectory
Economic measures
Biofuels
+ Tech
(schematic)
Source: IATA
L’environnement
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Les exigences environnementales ne seront pas atteintes uniquement par des progrès techniques (1)
• Exigences accrues l’efficacité environnementale sera une clé importante de la compétitivité les émissions gazeuses et sonores devront diminuer
• Malgré une croissance moindre que prévue du trafic, les progrès technologiques seuls ne permettront pas d’atteindre les objectifs annoncés par divers organismes: croissance neutre en carbone dès 2020, et -50% d’émissions de CO2 en 2050– Les carburants alternatifs, dans une perspective d’utilisation
réaliste, ne suffiront pas à combler l’écart– En complément, des instruments économiques de compensation
carbone sont étudiés par les autorités
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Le point de vue complémentaire des structures d’exploitation
• Anticiper le plus en amont possible les extensions nécessaires des aéroports
• Concevoir les limites d’un aéroport en termes d’empreinte écologique , non en nombre de vols
• Mener des politiques de compétitivité et juste concurrence du transport aérien, avec réciprocité environnementale, sans taxe supplémentaire et pas de dérégulation sans minima sociaux
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
La lutte contre les malveillances devra être renforcée dans le respect des libertés individuelles
• Harmoniser les réglementations et pratiques de contrôle de sûreté aux niveaux européen et mondial, pour tous les transports en commun
• Rendre ces contrôles fiables, moins pénalisants, plus discrets, tout en respectant l’intimité du voyageur, de sa vie privée et de sa dignité
• Réflexion à lancer sur la sûreté, sous l’angle de l’éthique et des libertés individuelles
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
La qualité de service devra être significativement améliorée
– Élaborer rapidement une charte du traitement des passagers concernant leurs droits, la qualité de service au sol et à bord, avec contrôle par des instances ad hoc
– Imposer à tous les acteurs du transport aérien de fournir une information personnalisée, claire et complète aux passagers, spécialement en cas de crise
– L’utilisation de plus en plus généralisée de systèmes de communication automatisés ne doit pas éliminer toute interfacehumaine, adaptée aux différences culturelles et susceptible d’aider et rassurer les passagers en toutes circonstances
– Repenser de manière concertée le traitement des bagages (qui laisse tous les acteurs insatisfaits) est indispensable.
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Résumé des messages:
• 1. la croissance du trafic sera sans doute moindre que celle annoncée par les opérateurs aériens et les principaux constructeurs aéronautiques, avec un triplement de l’activité atteint en 2050,
• 2. les évolutions technologiques ne seront généralement pas des révolutions, avec une réduction de la consommation de la flotte moyenne de l’ordre de 35 % par PKT et un recours accru aux automatismes, ainsi qu’aux systèmes de navigation et de télécommunications par satellites
• 3. des mesures doivent être prises pour maintenir le savoir-faire européen, et équilibrer les règles commerciales,
• 4. l’énergie sera rare et chère, il faut créer un Observatoire de sa disponibilité et veiller à l’ apparition de sources alternatives,
• 5. les ambitions environnementales ne seront pas réalisées uniquement par les progrès techniques,
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Résumé des réflexions: (suite et fin)
• 6. les taux d’accidents doivent être divisés par 4 avec moins de distorsions entre continents,
• 7. les opérateurs aériens devront faire évoluer leur modèle d’affaires,
• 8. la saturation des infrastructures obligera à revoir les priorités d’utilisation, et l’espace jouera un rôle plus important.
• 9. la lutte contre les actes de malveillance devra être renforcée dans le respect des libertés individuelles,
• 10. la qualité de service devra être significativement améliorée pour les passagers et les biens transportés avec respect d’une charte de qualité à créer.
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Pour en savoir plus, rendez-vous les 1&2 Juin 2016 à Toulouse
Colloque AAE sur :
Le transport aérien
sera-t-il tout
automatique en 2050 ?
Au Centre International de conférences de Météo-France
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
ou« les défis du transport aérien à l’horizon 2050 »
(Alain GARCIA)
19/11/2015 AAE-CP Alain Garcia
Bordeaux, le 18 Novembre 2015
Merci de votre attention
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