1

Etudedepotentieldudéveloppementdel’énergiesolaireetéolienneetissuedel’incinérationdesdéchets:casdelamétropoledeLyonetdelarégionAuvergneRhôneAlpes.MélanieJourdain,RovaRasoanaivo

RésuméLa stratégie «Europe 2020» et la loi relative à la transition énergétique pour unecroissante verte sont les lignes directrices de la métropole de Lyon et de la régionAuvergne-Rhône-Alpes dans la lutte contre le réchauffement climatique. Notammentpour le développement de la production issue des énergies renouvelables. Cesterritoires disposent d’un potentiel à développer afin d’atteindre leurs objectifsrespectifsdeproductiond’énergierenouvelabledansleurconsommationfinale.Lebutdecetarticleestdansunpremiertempsdedéterminer lepotentieldedéveloppementde l’énergie solaire, éolienne et issue de l’incinération des déchets. Puis d’étudierl’impact des choix techniques et logistiques que l’exploitation de ces potentielsimpliquent.Lesrésultatsdémontrentqu’ilexisteunpotentielpourlesolaireàl’échellede lamétropoleetde larégion,unpotentielpour l’éolienà l’échellede larégionetunpotentield’incinérationdesdéchetsàl’échelledelarégion.

I. IntroductionL’UnionEuropéenne(UE)estundesplusgrandsconsommateursd’énergieetémetteurdegazàeffetdeserredanslemonde.Danssastratégie«Europe2020»,elles’estfixéedesobjectifs,afindedévelopperunecroissance«intelligente,durableetinclusive».Pour lutter contre le changement climatique, les28Etatsmembres se sont engagés, àtravers le paquet climat-énergie, à atteindre trois objectifs : réduire de 20% lesémissionsdegazàeffetdeserre,augmenterde20%lapartdesénergiesrenouvelablesdansnotreconsommationénergétique,etaugmenterde20%l’efficacitéénergétique.En accord avec la loi de transition énergétique établie par la France, lamétropole deLyonetlarégionAuvergne-Rhône-Alpessesontfixédesobjectifsdanslaluttecontreleréchauffementclimatique.1Notre précédent2article, prouve que ces territoires n’atteignent pas leurs propresobjectifs.Néanmoins,ilexisteunpotentieldedéveloppementd’énergierenouvelableauseindelamétropoleetdelarégion.

1DiagnosticPlanClimatEnergie2MélanieJourdain,RovaRasoanaivo.Laproductiond’énergierenouvelabledanslesdocuments

2

Cetarticlesescindeendeuxparties.Lapremièrepartieportesurl’étudedupotentieldedéveloppement de trois sources d’énergie renouvelable: l’énergie solaire, éolienne etissuede l’incinérationdesdéchets.Lasecondepartieexposedeuxcasd’étude.L’étudedecasn°1portesur l’estimationde laproductionsolaireetéolienneetévaluationparrapport auxobjectifsduPCET.L’étudede casn°2porte sur l’impactde l’implantationd’uneUsined’IncinérationdesOrduresMénagères(UIOM)sur la logistiquedecollectedanslamétropoledeLyon.La première partie est organisée de la façon suivante. Suite à cette introduction, unénoncé du problème puis de la méthode de résolution employée sont présentés. Ladeuxièmepartie concerneplusprécisément les étudesde cas: elles ontune structuresemblableàlapremièrepartie,suiviedesrésultatsetdesprincipalesconclusions.

II. EnoncéduproblèmeetméthodologieChaquesourced’énergierenouvelabledisposed’unpotentieldedéveloppementpropre.Néanmoins,l’exploitationdecepotentieldépenddeplusieursvariablesL’estimation de la production d’énergie renouvelable éolienne et solaire peut se fairegrâceàdifférentesméthodes.Parexempledanslecasdel’éolien,Dabbaghiyan3utiliselaméthodededistributiondeWeibullpourestimerlepotentiel.Danslecasdusolaire,une méthode qui porte sur le calcul de disque solaire et qui prend en compte lesdonnéesgéométriquesdesbâtimentsprochesestpossible.L’avantagedecetteméthodeestsaprécision,maiselleestlourdeencalculsetplusadaptéeàl’étuded’unbâtimentoud’un ensemble restreint de bâtiments. Dans cet article, l’estimation de la productiond’énergierenouvelableetsolaireest faitegrâceauxcourbesdechargesdeproductionsolaireetéoliennefourniesparRTE.Lepotentieldedéveloppementde l’énergie issuede l’incinérationdesdéchetsdépendde laproductiond’orduresménagèresdu territoire.A l’échellede lamétropole99,6%des déchets collectés sont valorisés tandis qu’à l’échelle de la région ce taux est de78,7%.Cetteréalitéamènedoncàsepositionnersurl’hypothèsesuivanteselonlaquelleil existe un potentiel de développement uniquement à l’échelle régionale. Afin dedémontrer la proportion de ce potentiel, une courbe de charge dynamique de laproductionénergétiqueactuelledesUIOMenfonctiondelaconsommationrelativedoitêtre réalisée. Elle permet de déterminer la courbe de charge du tonnage de déchetsvaloriséetparconséquentlacourbedechargedutonnagededéchetsnonvalorisé.Cettedernièrecourbecoupléeaupouvoircalorifiqueinférieur(PCI)permetdedéterminerlacourbe de charge du potentiel de production énergétique issue de l’incinération desdéchets.Lelogigrammesuivantpermetdemodélisercescourbesdecharge.2MélanieJourdain,RovaRasoanaivo.Laproductiond’énergierenouvelabledanslesdocumentsd’urbanismeetd’aménagement:casdelamétropoledeLyonetdelarégionAuvergne-Rhône-Alpes.Décembre20173Dabbaghiyan.[EvaluationofwindenergypotentialinMorocco'scoastalregionsMay2017,Pages311-324]

3

Figure1:Logigrammedelacourbedecharge

Lacourbedechargefinal(C)dépenddelacourbedechargedel’énergieéolienne(Cce),solaire(Ccs)etissuedel’incinérationdesdéchets(Ccdt).Lacourbedechargedel’éolienetdusolaire,dépenddesvariablessuivantes:

- PeRTE:correspondàlacourbedechargedel’éolien,fournieparRTE- PsRTE:correspondàlacourbedechargedel’éolien,fournieparRTE- Nce:courbenormaleliéeàlacourbedechargedel’éolien.Elleestobtenuepar

divisiondelapuissanceàchaqueinstantparlapuissancetotale- Ncs:courbenormaleliéeàlacourbedechargesolaire.Elleestobtenuepar

divisiondelapuissanceàchaqueinstantparlapuissancetotale- Pe:puissanceinstalléeéolien- Ps:puissanceinstalléesolaire- Cce:courbedechargedel’éolien.Correspondàlarépartitiondelapuissance

installéesuivantlacourbenormale.- Ccs:courbedechargesolaire.Correspondàlarépartitiondelapuissance

installéesuivantlacourbenormale.Lacourbedeproductiond’énergieissuedel’incinérationdesdéchetsdépenddesvariablessuivantes:

- Ccdt:correspondàlacourbedechargetotaledupotentieldeproductiond’énergied’incinérationdesdéchetsets’obtientparlarelation,Ccdt=CcUIOM+(Ccd*PCI4)

4PouvoirCalorifiqueInférieur

4

- Ccd:correspondàlacourbedechargedelaproductiondedéchetnonvaloriséeets’obtientparlarelation,CCD=Pd*Nc

- CcUIOM:correspondàlacourbedechargedelaproductiond’énergieactuelleets’obtientparlarelation,CcUIOM=PUIOM*Nc

- PUIOM:correspondàdéchetsnonvaloriséesurleterritoire- Pd:correspondàlaproductiond’énergieactuelledesUIOMsurleterritoire- Nc:correspondàlanormaleliéeàlacourbedechargedeconsommation(CRTE)

elleestégaleàlaconsommationàuninstanttdiviséeparlaconsommationtotale.

- CRTE:correspondàlacourbedechargedeconsommation,fournieparRTE

Etudesdecasn°1:EstimationdelaproductionsolaireetéolienneetévaluationparrapportauxobjectifsduPCET

I. IntroductionDansuncontextede luttecontre lechangementclimatique, lamétropoledeLyonet larégion Auvergne Rhône Alpes sont engagés à atteindre trois objectifs, dontl’augmentation de la part d’énergie renouvelable dans la consommation finale,respectivement à 20% et 29% à l’horizon 2020. Les résultats de l’article précédentmontrent que l’agglomération et la région ne sont pas en mesure d’atteindre leursobjectifs.Illeurmanquerespectivementuneproductionde1776GWhet6473GWh.Cetarticlepermetdoncd’estimerlaproductiond’énergiedesfilièreséolienneetsolaire,etvérifiersicesproductionssontfavorablesauxobjectifsduPCET.

II. MéthodologieL’agglomérationetlarégionnesontpasenmesured’atteindreleursobjectifs.Onémetalors l’hypothèse qu’en développant les filières éolienne et solaire, ces territoirespeuventcompléterlaquantitédeproductionmanqueafindeparveniràleursobjectifs.Pour évaluer dans quelles mesures ces territoires sont susceptibles d’atteindre leursobjectifs, une étude de potentiel de chaque énergie renouvelable est faite, avec uneestimationdechaqueproduction.Laméthoded’estimationdelaproductiond’énergierenouvelableestdifférenteselonlafilière.Les logigrammesprésentésci-dessoussontgénériquesetpeuvents’appliqueràtouslesterritoires.Danslecasdel’éolien,lelogigrammeci-dessouspermetd’obtenirlacourbedechargedelaproductionetainsilaproductionannuelle.

Figure2:Logigrammedelacourbedechargedelaproductionéolienne

5

La variable C correspond à la courbe de charge de la production éolienne. Ellereprésente la puissance générée par tranche de 30 minutes pendant une année. Elles’obtientàpartird’unecourbedechargedeproductionthéoriqueCth,fournieparRTE5,et lapuissanceinstalléePEOLIEN.Lapuissanceinstalléedépenddelapuissanced’uneéolienneetdunombred’éoliennesets’obtientpar la relation:𝐏𝐄𝐎𝐋𝐈𝐄𝐍 =peol *n.Lapuissancepeold’uneéolienneestproportionnelleaudiamètreΦdespales,àlavitesseωdu vent et au rendementρ de l’éolienne et s’obtientpar la relation:𝒑𝒆𝒐𝒍 = 𝛒 ∗ 𝟎.𝟑𝟕 ∗𝝅𝟒∗𝛚𝟑 ∗𝚽𝟐.

Lenombred’éoliennesdépenddelasurfaceSeéligiblepourl’installationdeséoliennesainsiquedelasurfacesnécessaireà l’installationdechaqueéolienne.Lasurfacesestproportionnelleà lahauteurdumat,etestdéfiniepar la relation:𝒔 = 𝟏𝟎 ∗ 𝒉 𝟐 ∗π.La détermination de la surface Se quant à elle se fait grâce au logiciel ArcGIS.L’identificationdesitespotentielsdépenddeplusieurscontraintes:

- Unedistanceminimalede500mètresparrapportauxhabitations- Leszonesnaturellesd’intérêtécologique,faunistiqueetfloristique(ZNIEFF)6- Les zones de protection du patrimoine architectural, urbain et paysager

(ZPPAUP)7- Lesservitudesetcontraintesaériennesetterrestres8- Lerelief9.

Danslecasdusolaire,lelogigrammeci-dessouspermetd’d’obtenirlacourbedechargedelaproductionetainsilaproductionannuelle.

5Réseaudetransportd’électricitéFrance6LesdonnéesconcernantlesZNIEFFsontdisponiblessurdatagouv.fr7LesdonnéesconcernantlesZPPAUPsontdisponiblessurdatagouv.fr8Lesdonnéesconcernantlesservitudesetcontraintesaériennesetterrestressontdisponiblessurdatagouv.fr9LesdonnéessontissuesdelabasededonnéesCorineLandCover

6

Figure3:Logigrammedelacourbedechargedelaproductionéolienne

LavariableC correspondà la courbedechargede laproductionsolaireannuelle.Ellereprésente la puissance générée par tranche de 30 minutes pendant une année. Elles’obtientgrâceàune courbede charge théoriqueCth également fournieparRTE, et lapuissanceinstalléePSOLAIRE.LapuissanceinstalléePSOLAIREestproportionnelleaurendement ρ des panneaux solaires, au rayonnement solaire γ et à la surface sd’installation des panneaux solaires photovoltaïques. Elle s’obtient par la relation :𝑷𝑺𝑶𝑳𝑨𝑰𝑹𝑬 = 𝒔 ∗ 𝛒 ∗ 𝛄 . Dans cet article, seules les toitures de bâtiments sontconsidérées comme surface d’installation des panneaux solaires photovoltaïques. H.Wittmann,P.Bajons,M.Doneus,H.Friesingerprouventque l’installationdepanneauxsolaires photovoltaiques sur les toits des bâtiments existants sont une ressourced’énergierenouvelableefficaceetviableàl’échelleurbaine10.LadéterminationdecettesurfacesefaitgrâceaulogicielArcGIS.Lebutestdesélectionnerlesbâtimentséligiblesàlaposedepanneauxsolaires.Une couche contenant tous les bâtiments de l’agglomération est nécessaire pour lasélectiondesbâtimentséligibles.Pourcela,troistypesdebâtissontprisencompte:

- Le bâti indifférencié, qui correspond aux bâtiments de plus de 20 m² nepossédantpasdefonctionparticulièrepouvantêtredécritdanslesautresclassesde bâtiments surfaciques: bâtiments d’habitations, d’enseignement, bergerie,borie, bungalow, bureaux, chalet, garage individuel, bâtiments hospitaliers,immeublescollectifs,lavoirscouverts,musée,prison,refuge,villagesdevacances.

- Le bâti remarquable, de plus de 20m², possédant une fonction, contrairementauxbâtimentsindifférenciés,etdontlafonctionestautrequ’industrielle.Ils’agitdesbâtimentsadministratifs,religieux,sportifs,etrelatifsauxtransports.

- Lebâtiindustriel,bâtimentdeplusde20m²àcaractèreindustriel,commercialouagricole.

10H.Wittmann,P.Bajons,M.Doneus,H.Friesinger.IdentificationofroofareassuitedforsolarenergyconversionsystemsMay1997,Pages25-36

7

La combinaison de ces trois bases de données permet d’obtenir la couche bâti_agglo,correspondantàtoustypesdebâtimentsconfondusauseindel’agglomération.Lesbâtimentsavecdeshauteursaberrantes(0,9999)ontétésupprimésde labasededonnées.Ensuite,onexclue lesbâtimentsdits«classés»,correspondantauxédifices inscritsouclassés au titre de monuments historiques. Conformément à la réglementation envigueur,ilestnécessairedecréerunezonedeprotectionautourdecesbâtiments,soitunrayonde500mètres.SurlelogicielArcGIS,oncréedoncdesbuffersde500mètres.Ainsi, touslesbâtimentscontenusdanscesbuffersnesontpaséligiblesà l’installationdepanneauxsolaires.Lasélectiondesbâtiséligiblessetraduitcommesuit:

Figure4:Méthodedesélectiondesbâtis

L’intersection de la couche Bâti_agglo avec les zones classées permet de supprimerl’ensembledesbâtimentsnonéligibleslégalement.Lacarte1enannexemontreunexemplederésultatdesélectionsurArcGIS.

III. Résultats

1. AgglomérationdeLyonetdépartementduRhônea. Eolien

En 2015, la production éolienne de l’agglomération est nulle. Le potentiel dedéveloppementdecettefilièreàl’échelledelamétropoleestfaible,dufaitdeladensitédu territoire. En effet, en respectant la distance minimale de 500 mètres entre unehabitation et une éolienne, le grand éolien n’a pas sa place sur le territoire duGrandLyon. La carte 2 en annexemontre les zones non-éligibles à l’installation d’éoliennes.Cettesélectionsebasesur l’hypothèsedeladistanceminimaleentreunehabitationetuneéolienne.On suppose alors que lamétropole peut être alimentée à partir de l’énergie éolienneproduiteparledépartementduRhône.Parlasuite,onélargitdoncl’étudedepotentielauniveaudépartemental.En tenant en compte les contraintes énoncées dans la méthodologie, à l’échelle dudépartement, troiszonespotentiellessont identifiées.Lacarte3enannexe illustre leszoneséligiblesàl’installationd’éoliennes.Letableausuivantregroupeceszonesetleurssurfaces.

Bâtimentsclassés Buffer500m Zoneclassée

Bâtiagglo

Intersection Bâtinonclassé

8

Tableau1:Surfaceselligibles

Surface(m²)Zonepotentielle1 22478829Zonepotentielle2 26383731Zonepotentielle3 20847559

Surfacetotale 78337475

Avec une surface totale de7800 hectares, on obtient une puissance installée de3,9MWetuneproductionannuelledeseulement25GWh.Lenombred’éoliennesinstalléesvarie selon le type d’éolienne. Le tableau suivant montre la puissance installée, lenombred’éoliennesetlaproductionannuelleselonletyped’éolienne.Tableau2:Productionselonletyped’éolienne

Typed’éolienne Puissanceinstallée(MW)

Nombred’éoliennes

Production(MWh)

70m 3,9 50 25075125m 3,9 15 25075Enchoisissantdeséoliennesde70mètres,onpeuteninstaller50contreseulement15pourleséoliennesde125mètres.

b. SolaireEn2015, laproductionsolairede l’agglomérations’élèveà27GWh, cequi représenteseulement1,27%delaproductiond’énergierenouvelable.LetableausuivantrecenselesrésultatsdelasélectionsurArcGIS:

Tableau3:Surfacedetoitureéligibleàl'installationdepanneauxphotovoltaïques(Agglomération)

Ensembledesbâtis

Bâtisclassés

Bâtis nonclassés

Surface(m²)

Surface(m²)

Surface(m²)

Bâtiindifférencié

31890740 12253422 19637918

Bâtiindustriel

14467463 2500839 11966624

Bâtiremarquable

887164 313164 574000

Total 47245367

15067425

32177942

Cetableaumontrequesur47245367m²desurfacedetoitures,32177942m²soit68%destoituressontéligiblesàl’installationdepanneauxphotovoltaïques.

9

Cependant,enmoyenne,81%delasurfacetotaledutoitdechaquebâtimentcorrespondàlasurfacedisponiblepourl’installationdepanneauxphotovoltaïque11.Enprenantencomptecettevaleur,onobtientunesurfaceéligiblede26064133m².Eninstallantdespanneauxphotovoltaïquessur latotalitédecettesurface,onobtientuneproductionannuellede15000GWh.Deuxscénarios sontétablispourvérifier si aveccesproductionséolienneset solaires,l’agglomération peut atteindre son objectif de porter la part d’énergie renouvelable à20%.Scénario1:Ce scénario porte sur l’hypothèse qu’on comble le manque de production del’agglomérationde1776GWhavecuneproduction100%éolienne.Figure5:Scénario1:100%éolien(Agglomération)

Legraphiquecidessusmontrelaproductionàrajouterpouratteindrel’objectifdes20%et la production éolienne estimée. La production éolienne ne couvre cependant que1,4%delaproductionmanquante.Avecunscénario100%éolien,ilestimpossiblepourl’agglomérationd’atteindresonobjectifàl’horizon2020.Scénario2:Ce scénario porte sur l’hypothèse qu’on comble le manque de production del’agglomérationde1776GWhavecuneproduction100%solaire.

11Quantifyingrooftopphotovoltaicsolarenergypotential:Amachinelearningapproach,DanAssouline,NahidMohajeri,Jean-LouisScartezzini.January2017,Pages278-296

1776

250

200400600800100012001400160018002000

Productionmanquante Productionéolienne

Production(GWh)

Scénario1:100%éolien

10

Figure6:Scénario2:100%solaire(Agglomération)

Le graphique ci-dessusmontre la production à rajouter pour atteindre l’objectif et laproductionsolaireestimée.Onpeutvoirquelaproductionsolaireestiméeestneuffoissupérieureà laproductionmanquante.Ensupposantque laproductionmanquanteneseracombléequ’avecde l’énergiesolaire, ilestpossibledeporter lapartdesénergiesrenouvelablesà20%d’ici2020.Celaestfaisableennecouvrantque12%delasurfaceéligiblesélectionnéeprécédemment,soit3086000m².

2. RégionAuvergneRhôneAlpesa. Eolien

En2015,laproductionéoliennedelarégionAuvergneRhôneAlpess’élèveà799GWh.L’étudedepotentieléoliendelarégionmontrequedixzonessontenmesured’accueillirdesparcséoliens.Letableausuivantpermetdevoirlessurfacesdechaquezone.

Tableau4:Surfacedeszonespotentielles

Zone Surface(m²)1 2925428552 37278474013 15066306914 2613276295 3690716516 10658029807 1490565298 5668228429 11242595510 673487649

Lacarte4enannexemontrecesdifférenteszones.

1776

15000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Productionmanquante Productionsolaire

Production(GWh)

Scénario2:100%solaire

11

Avec une surface éligible totale de 8 725 016182 m², on estime une puissance totaleinstalléede443MWetuneproductionannuellede2820 GWh.Le nombre d’éoliennesinstalléesvarieselonletyped’éolienne.Letableausuivantmontrelapuissanceinstallée,lenombred’éoliennesetlaproductionannuelleselonletyped’éolienne.Typed’éolienne Puissance

installée(MW)Nombred’éoliennes

Production(GWh)

70m 439 5667 2820125m 439 1777 2820En choisissant des éoliennes de 70mètres, on peut en installer plus de 5600 contreseulement1700pourleséoliennesde125mètres.

b. SolaireEn2015,laproductionsolairedelarégions’élèveà784GWh.LetableausuivantrecenselesrésultatsdelasélectionsurArcGIS:

Tableau5:Surfacedetoitureéligibleàl'installationdepanneauxphotovoltaïques(Région)

Ensembledesbâtis

Bâtisclassés

Bâtis nonclassés

Surface(m²) Surface(m²) Surface(m²)

Bâtiindifférencié

321609518 118759044 202840473

Bâtiindustriel

141886552 24294737 116961814

Bâtiremarquable

9459103 2932322 6526781

Total 472955174 146616104 326339070

Ce tableaumontrequesur472955 174m²desurfacede toitures,326339 070m²sontéligiblesàl’installationdepanneauxphotovoltaïques.Cependant,commevuprécédemment,enmoyenne,81%delasurfacetotaledutoitdechaque bâtiment correspond à la surface disponible pour l’installation de panneauxphotovoltaïque12.On obtient alors une nouvelle surface éligible de264 334 647 m². En installant despanneaux photovoltaïques sur la totalité de cette surface, on estime une productionannuellede189TWh.Commedanslecasdel’agglomération,troisscénariossontétablispourvérifiersiaveccesproductionséoliennesetsolaires, larégionpeutatteindresonobjectifdeporter lapartd’énergierenouvelableà29%.Scénario1:Cescénarioportesurl’hypothèsequ’oncomblelemanquedeproductiondelarégionde6437GWhavecuneproduction100%éolienne.

12Quantifyingrooftopphotovoltaicsolarenergypotential:Amachinelearningapproach,DanAssouline,NahidMohajeri,Jean-LouisScartezzini.January2017,Pages278-296

12

Figure7:Scénario1:100%éolien(Région)

Legraphiquecidessusreprésentelepremierscénario.Sionsupposequelaproductionmanquante est complétée avec une production 100% d’origine éolienne, elle n’estcombléequ’àhauteurde43,8%. L’éolien seul nepermetpas à la régiondeporter sapartdeproductiond’énergierenouvelableà29%.Scénario2:Cescénarioportesurl’hypothèsequ’oncomblelemanquedeproductiondelarégionde6437GWhavecuneproduction100%solaire.

Figure8:Scénario2:100%solaire(Région)

Le graphique ci-dessus représente le scénario 2. Si on considère que la productionmanquanteestcomplétéeavecuneproduction100%d’originesolaire, larégionseraiten mesure d’atteindre son objectif. Seulement 9002762 m² de toitures sontnécessairespourproduire6437GWhetpermettreainsiàlarégiondeportersapartdeproductiond’énergierenouvelableà29%.

6437

2820

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Productionmanquante Productionéolienne

Production(GWh)

Scénario1:100%éolien

6437

189000

020000400006000080000100000120000140000160000180000200000

Productionmanquante Productionsolaire

Production(GWh)

Scénario2:100%solaire

13

IV. ConclusionDeux étudesdepotentiel dudéveloppement éolien et solaire sont faites à l’échelle del’agglomérationetlarégion.Pourcesdeuxterritoires,lepremierscénarionesemblepasêtre favorable pour l’atteinte de leurs objectifs. Néanmoins, le second scénario leurpermet de compléter la production d’énergie renouvelablemanquante et ainsi porterrespectivementleurpartd’énergierenouvelable,à20%et29%.Cependant,laméthodeutiliséepourl’étudedepotentielsolairesebaseuniquementsurlasélectiondetoitsdisponibles,enneprenantquelaprotectiondesbâtimentsclasséscomme contrainte. D’autresméthodes sont utilisables pour affiner la sélection de cessurfaces, notamment la sélection grâce à la typologie des toitures qui se fait grâce àd’autreslogiciels.Danscecas, lasurfaceéligibleseraitnettementplusfaibleetdonclaproductionannuelleégalement.Parailleurs,lescourbesdechargedeproductionutiliséesdanscetarticle,fourniesparRTE,neprennentencomptequelesproductionssupérieuresà20MW.Cetteétudedepotentielnécessited’êtreaccompagnéeparuneétuded’impactsdecesinstallationssurlesterritoires,pourconfirmerleszoneséligibles.

Etudesdecasn°2:Impactdel’implantationd’uneUIOMsurlalogistiquedecollectedanslamétropoledeLyon

I. INTRODUCTIONLa première partie de cet article permet de démontrer que le potentiel dedéveloppementd’uneUIOMpropreautraitementdesorduresdelamétropoledeLyonne se justifie pas. En effet, la proportion de déchet non valorisé et stocké représenteenviron72tonnesparjoursoit26000tonnesparan.Pourexemple,l’UIOMdeGerlandSudtraiteàelleseule237000tonnesdedéchetparan.Néanmoins, l’étudedepotentieldémontreque l’implantationd’uneouplusieursUIOMenchargedutraitementdesorduresménagèresdelaRégionAuvergne-Rhône-Alpesestjustifiée.Eneffetletonnagededéchetnonvaloriséreprésente2195tonnes.Enthéorie,ilestdoncpossibled’implanter4UIOMdecapacitésemblableàl’UIOMdeGerlandSud.L’articleportedansunpremiertempssurlechoixd’implantationd’unenouvelleUIOM.PuissurlesimpactsdesonimplantationsurlamodélisationduréseaudecollectedelaMétropoledeLyon.Commentleparcdevéhiculedesdifférentesrégiesderamassageva-t-ilévoluer?

II. ENONCEDUPROBLEMEETMETHODOLOGIEAfin que cette nouvelle UIOM capte le flux supplémentaire de déchet stocké de lamétropoleetprofiteduréseaudelogistique,notammentlaproximitédescentresdetrideRillieux-La-PapeetSaint-Fons.Sonemplacement théoriquese trouvedans la limiteintérieure gauche de la métropole de Lyon à proximité immédiate du reste du

14

département.LesUIOMsesituentengénéraledansdeszonesspécifiquesàfortedensitémaisquidisposetoutdemêmed’importantsespaceslibres.13Mêmesi,auseindelamétropoleletonnagecaptéparcettenouvelleUIOMesttrèsfaible,son implantation va obliger certaine régie de collecte à y réacheminer le surplus dedéchets non valorisé. Ce changement peut conduire à une augmentation ou unediminutiondestempsdecircuitetparconséquentuneaugmentationouuneréductionduparcdevéhicule.Lebutdecetarticleestdoncdedéterminerdansquellesmesurescechangement va s’opérer.L’emplacementprécisdel’UIOMestdéterminégrâceàlatranspositionsurlelogicieldecartographie ArcGIS, des lois réglementaires en matière de distance de sécurité parrapportauxhabitations.LesUIOMsontdes InstallationClasséespour laProtectiondel’Environnement(ICPE).Pourtoutesnouvellesconstructionsunedistancedesécuritéde300mètresdoitêtreappliquéeentrel’usineetlebâtiexistant.Lacartesuivantereprésentelesairesdeprotectionde300mètresautourdel’ensembledesbâtisdelaMétropoleetdescommuneslimitrophes.Lescommuneslimitrophessontprisesencompteafind’éviterleseffetsdebord.Carte1:Zoned’implantationdel’UIOMpotentielle

13MarieLynnMiranda,BrackHale,Wastenot,wantnot:theprivateandsocialcostsofwaste-to-energyproduction.EnergyPolicy:Elseiver,May1997

15

Sourcedonnées:BDTOPO.IGN

Lacollectedesorduresménagèresestassuréeparquatrerégies.Troisrégiesprivées,lessociétésSuez,PizzornoetNicollinet larégiepubliquedelamétropole.Chacuneestencharged’unterritoiredecollecteprédéfini.LasociéteSUEZcollecteLyon(1er),Lyon(2e),Lyon(4e)etLyon(7e).LasociétePIZZORNOcollecteLyon(3e),Lyon(6e),Lyon(8e),Bron,VilleurbanneetVaulx-en-Velin.LasociéteNICOLLINcollecteLyon(5e),Lyon(9e)etTassin-la-Demi-Lune.Enfinlarégiemunicipalequiestdiviséeentroissousrégies(CaluireetCuire,VilleurbanneetVénissieux)collecteles54communesrestantesL’affectation théorique des communes aux sous régies est effectuée en fonction de ladistancetempslaplusfaible,affectéeauréseau,entrelecentroïdedelacommuneetledépôtdes sous régie.Afindedéterminer la distance tempsun réseau topologique estcréé. Il affecte une vitesse à chaque tronçon de réseau en fonction desontype(Autoroute,routeàunechaussée..).Cettevitesseestdéterminéeaupire.Grâceà l’attribut longueurdu tronçonil est possiblededéterminer la duréedeparcoursdechaquetronçon.

16

Lacartesuivantereprésentelarépartitiondescommunesparrégie.Carte2:Répartitiondescommunesparrégies

Sourcedonnées:BDTOPO.IGN

Aprèsavoir lié les communesà leurs régies respectives, il fautdéterminerversquelleUIOMoucentrede tri lesdéchetssontacheminés.Sur le territoirede lamétropoledeLyonilexistedeuxUIOM(GerlandetRillieux-La-Pape)etdeuxcentresdetri(Rillieux-La-Pape et Saint-Fons). Dans un premier temps l’hypothèse suivante a été effectuée.«Chaque régie achemine ses déchets récoltés vers l’UIOM la plus proche en distancetemps.»

17

Dansundeuxièmetempsl’affectationrégie-UIOMetrégie-centredetriestrééquilibréeenfonctiondelacapacitédetraitementjournalièredesUIOMetdescentresdetri.Le tonnage journalier apporté par chaque régie est déterminé grâce au planning desjoursderamassage,parcommuneetpartypededéchets.Lesorduresménagèressontacheminéesvers lesUIOMet lacollectesélectiveestacheminéevers lescentresdetri.LapopulationparcommuneestensuitecoupléeàlaproductiondedéchetsparhabitantdeLyonmétropole(environ300Kg/hab/anpourlesorduresménagères).Onobtientletonnagedecollectejournalierdechaquerégie.Lapremièrecartereprésentel’affectationauxl’UIOMetlasecondecarteauxcentresdetri.Cetteaffectationestdéterminéeparladistancetempslapluscourte,corrigéeparlacapacitéjournalièredetraitementdesUIOMetdescentresdetri.Carte3:AffectationdescommunesauxUIOMCarte4:Affectationdescommunesauxcentresdetri

Sourcedonnées:BDTOPO.IGN

Lenombredevéhiculesoptimalnécessaireàlaréalisationdel’ensembledestournéesestmodéliségrâceaulogicielToastercarstocketl’outilToasterTooldesign.Lesystèmelogiqueestlesuivant.

Figure9:Logigrammecarstock

18

Lestock(S)dépenddel’heurededépartdelaflottedevéhicules(h),deladuréedelatournée(δt)etdunombredevéhiculesaudépart(f).Cesystèmeestappliquéàchaquerégiedecollecte.Les résultatspar régie sontensuite regroupésafind’obtenir le stocktotaldevéhiculessurl’ensembledeLyonmétropole. L’outilcomplémentaireArcGIS,NetworkAnalystpermetdedéterminerletempsd’une«tournéedevéhicules».Néanmoinsl’utilisationdecetoutilnécessiteladéterminationde l’ordre des points de collecte. Afin de les obtenir, il est nécessaire de suivre unetournéeentempsréel.Dansunsoucidesimplification(le territoired’étudecouvre59communes) il est choisi de se positionner sur l’hypothèse suivante. Le temps deréalisation théoriqued’une collecte correspondà la sommedesdurées enminutesdechaque tronçon. Il est ajouté à cette durée le temps nécessaire de ramassage d’unebenneàordures.Ilestestiméquelevéhicules’arrête15secondesafindecollecterunebenne.Lenombredebennesthéoriqueestégalaunombredelogementsprésentssurlacommune. Il est ajouté à cette durée le temps de parcours moyen vers l’UIOM ou lecentredetridontdépendlarégie.Laduréeenminutesdel’ensembleduréseaudechaquecommuneestdisponiblegrâceauréseautopologiquecrééprécédemment.

19

III. RESULTATSCette partie présente les résultats par régie de collecte. Les résultats dépendent deshypothèsessuivantes:

- L’ensemblede lacollecte journalièredoitêtreeffectuéeentre6het13hsoituncréneaude7h.

- L’ordredecollectes’effectuedelacommunelaplusprocheàlapluséloignéedudépôt.

- Lacollectedesorduresménagèreset la collectesélectivesonteffectuéespar lemêmetypedevéhicules.

- Unvéhiculeàunecapacitéderamassagede19T- Le jour de référence correspond au jour qui nécessite le plus de véhicules

effectifs.

a) RégiemunicipaleCaluireetCuireLarégieestaffectéeàl’UIOMetaucentredetrideRillieux-La-Pape.Cetterégiecouvre32communesLyoncequireprésenteuneduréedetournéede468heures.Le jourderéférencenécessite59véhicules.Lamodélisationcarstockdéterminelaflotteoptimaleà50véhiculesafindecompléterleplanninghebdomadairedecollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)b) RégiemunicipaleVilleurbanneLarégieestaffectéeàl’UIOMetaucentredetrideRillieux-La-Pape.Cetterégiecouvre4communesdeLyoncequireprésenteuneduréedetournéede145heures.Le jourderéférencenécessite22véhicules.Lamodélisationcarstockdéterminelaflotteoptimaleà26véhiculesafindecompléterleplanninghebdomadairedecollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)c) RégiemunicipaleVénissieuxLa régie est affectée à l’UIOM de Gerland et au centre tri de Saint-Fons. Cette régiecouvre17communesLyoncequireprésenteuneduréedetournéede579heures.Lejourderéférencenécessite66véhicules.Lamodélisationcarstockdéterminelaflotteoptimaleà58véhiculesafindecompléterleplanninghebdomadairedecollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)d) RégieNicollinLarégieestaffectéeàl’UIOMdeRillieux-La-PapeetaucentredetrideSaintFons.Cetterégie couvre 3 arrondissements et 1 commune Lyon ce qui représente une durée detournée de 266 heures. Le jour de référence nécessite 44 véhicules. La modélisationcarstock détermine la flotte optimale à 38 véhicules afin de compléter le planninghebdomadairedecollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)e) RégiePizzornoLarégieestaffectéeà l’UIOMdeGerlandetaucentrede trideSaintFons.Cette régiecouvre 3 arrondissements et 3 communes de Lyon. Cela représente une durée detournéede1071heures.Le jourderéférencenécessite179véhicules.Lamodélisationcarstockdétermine la flotte optimale à 154 véhicules afinde compléter leplanninghebdomadairedecollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)

20

f) RégieSuezLa régie est affectée à l’UIOMpotentielle et au centre de tri de Saint FonsCette régiecouvre 4 arrondissements de Lyon ce qui représente une durée de tournée de 445heures.Lejourderéférencenécessite74véhicules.Lamodélisationcarstockdéterminela flotte optimale à 66 véhicules afin de compléter le planning hebdomadaire decollecte.(cf.enannexeplanningdetournée)g) ComparaisondesrésultatsLe tableau suivant répertorie les variation de flotte par régie en entre la flotteactuellement en place sur la Lyonmétropole et la flotte théorique après implantationd’uneUIOM.

Tableau6:Comparaisondesrésultatsdelaflottedevéhicule

Régie Flotteactuelle Flottethéorique VariationM.CaluireetCuire 50 M.Villeurbanne 147 26 +13M.Vénissieux 58 Nicollin 16 38 +22Pizzorno 60 154 +94Suez 50 66 +16

SOMME 273 392 +119Toutes les régies enregistrent une augmentation. La régie de Pizzorno enregistrel’augmentationlaplusforteavecl’ajoutde94véhiculesparrapportàsaflotteactuelle.Ces augmentations peuvent s’expliquer par le choix des hypothèses de modélisation.Notammentpourletempsdetournéeparcommunequidépenddemoyennesréaliséesavecunetoléranceélevée.

IV. CONCLUSIONL’étude de potentiel développée dans la première partie de cet article démontre quel’implantationd’uneUIOMdestinéeexclusivementaustockdedéchetnonvalorisédelamétropole de Lyon n’est pas justifié. Néanmoins en positionnant cette usinestratégiquement,ellepeutêtreencapacitédecollectercefluxnonvaloriséainsiquelesflux extérieurs à la métropole. L’implantation de cette usine engendre donc desmodificationssurlestournéesdecollectedesrégiesdeLyonMétropole.Les résultats précédents démontrent que le parc de véhicule doit augmenter de 119entités. Cependant, il reste difficile d’évaluer si cette augmentation est exclusivementdueàl’implantationdecettenouvelleUIOM.Encause,lechoixdeshypothèsesquisonteffectuées à une échelle macroscopique.Eneffetladéterminationdesvéritablescollectedechaquerégiepourchaquecommune(réseauempruntéounon,tempsd’arrêtetnombredebennes)diminueralenombredevéhiculesnécessaireaujourderéférenceetdonclenombredevéhiculeoptimal.

21

D’autrepartiln’estpasprisencomptelesestimationsderéductionsdeproductiondedéchet sur l’ensemble des territoires, en accord avec la loi Grenelle 2. Les UIOMdisposeront de moins de déchets et devront réduire leur capacité de traitement. Onenregistre déjà un déclin pour l’incinération des déchets au niveau nationale.14 Enparallèlelesrégiesaurontmoinsdematièreàcollecter.14KostasAndiosopoulos,StephanSilvestre,Frenchenergypolicy:agradualtransition.EnergyPolicy:Elseiver,July2017

22

ANNEXESCarte1:créationdupérimètredeprotectionCarte2:résultatcréationdesbuffersde500msurl’agglomérationCarte3:leszoneséligiblessurledépartementCarte4:leszonespotentiellesdelarégionTableau1:tournéedecollectedelarégiemunicipaleCaluireetcuireTableau2:tournéedecollectedelarégiemunicipaleVilleurbanneTableau3:tournéedecollectedelarégiemunicipaleVénissieuxTableau4:tournéedecollectedelarégieNicollinTableau5:tournéedecollectedelarégiePizzornoTableau6:tournéedecollectedelarégieSuez

Carte1:créationdupérimètredeprotection

SourceBTTOPO/IGN

23

Carte2:Résultatcréationdesbuffersde500msurl’agglomération

SourceBTTOPO/IGN

24

Carte3:leszoneséligiblessurledépartement

SourceBTTOPO/IGN-CORINELANDCOVER

Zonespotentielles ZNIEFF

Zoneshabitées

ZPPAUP(sitesinscrits)

Territoireagricole

Forêtsetmilieuxsemi-naturels

1

2

3

1

25

Carte4:leszonespotentiellesdelarégion

SourceBTTOPO/IGN-CORINELANDCOVER

Zonespotentielles ZNIEFF Zoneshabitées ZPPAUP(sitesinscrits) Éoliennesen

1 2 3

4

5

6 7 8

9 10

1

Tableau1:tournéedecollectedelarégiemunicipaleCaluireetcuire

Destination Heurededépart Durée(H) FlotteCaluireetcuire 6 6 16Charbonnières-les-Bains 12 1 10Couzon-au-Mont-d'Or 12 1 5Ecully 12 1 1Ecully 6 6 6Sathonay-Camp 12 1 6Sathonay-Camp 6 6 1Sathonay-Village 12 1 1Sathonay-Village 6 4 1Albigny-sur-Saône 10 3 1Albigny-sur-Saône 6 2 1Craponne 8 5 4Craponne 6 2 1Fontaines-sur-Saône 8 5 1Fontaines-sur-Saône 6 1 1Saint-Didier-au-Mont-d'Or 7 6 1Saint-Didier-au-Mont-d'Or 6 6 1Saint-Didier-au-Mont-d'Or 6 2 1Rillieux-La-Pape 8 5 1Rillieux-La-Pape 6 6 9Francheville 12 1 9Francheville 6 6 3Fleurieu-sur-Saône 12 1 3Genay 6 6 2Limonest 12 1 2Limonest 6 6 1Limonest 6 1 1LaTour-de-Salvagny 7 6 1LaTour-de-Salvagny 6 3 1Champagne-au-Mont-d'Or 9 4 1Champagne-au-Mont-d'Or 6 6 1Champagne-au-Mont-d'Or 12 1 1Champagne-au-Mont-d'Or 6 2 1Poleymieux-au-Mont-d'Or 8 4 1Lissieu 12 1 1Lissieu 6 6 1

27

Tableau2:tournéedecollectedelarégiemunicipaleVilleurbanne

Destination Heurededépart Durée(H) FlotteMeyzieu 6 6 10DécinesCharpieu 12 1 10DécinesCharpieu 6 6 7Chassieu 12 1 7Chassieu 6 6 2

Tableau3:tournéedecollectedelarégiemunicipaleVénissieux

Destination Heurededépart Durée(H) FlotteVénissieux 6 6 19Irigny 12 1 17Saint-Fons 12 1 2Saint-Fons 6 6 5LaMulatière 12 1 5LaMulatière 6 6 2Saint-Priest 12 1 2Saint-Priest 6 6 14Charly 12 1 9Solaize 12 1 5Solaize 6 3 1Corbas 9 4 1Corbas 6 6 3Grigny 12 1 3Grigny 6 6 3Mions 12 1 3Mions 6 6 3Vernaison 12 1 3Vernaison 6 5 1Sainte-Foy-lès-Lyon 11 2 1Sainte-Foy-lès-Lyon 6 6 7Tableau4:tournéedecollectedelarégieNicollin

Destination Heurededépart Durée(H) FlotteLyon5 6 6 17Lyon9 12 1 17Lyon9 6 6 16Tassin 12 1 16Tassin 6 6 5

28

Tableau5:tournéedecollectedelarégiePizzornoDestination Heurededépart Durée(H) Flotte

Lyon8 6 6 32Lyon3 12 1 32Lyon3 6 6 36Lyon6 12 1 36Lyon6 6 6 16Bron 12 1 16Bron 6 6 11Villeurbanne 12 1 11Villeurbanne 6 6 55Vaulxenvelin 12 1 55Vaulxenvelin 6 6 5

Tableau6:tournéedecollectedelarégiesuezDestination Heurededépart Durée(H) Flotte

Lyon7 6 6 34Lyon2 12 1 34Lyon2 6 6 8Lyon1 12 1 8Lyon1 6 6 11Lyon4 12 1 11Lyon4 6 6 12

29

BibliographieAgencedel’EnvironnementetdelaMaitrisedel’Energie.ITOM:lesinstallationsdetraitementdesorduresménagèresenFrance.Octobre2012.[28mars2018].Disponiblesurhttp://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/85925_itom-fascicule-2010.pdfDanAssouline,NahidMohajeri,Jean-LouisScartezzini-Quantifyingrooftopphotovoltaicsolarenergypotential:Amachinelearningapproach.January2017,Pages278-296[28mars2018].Disponiblesurhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038092X16305850#b0380Dabbaghiyan.[EvaluationofwindenergypotentialinMorocco'scoastalregionsMay2017,Pages311-324][28mars2018].Disponiblesurhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032117300448Étudedelégislationcomparéen°247-septembre2014-Lesloisrelativesàlaprotectiondesmonumentshistoriques.[28mars2018].Disponiblesurhttp://www.senat.fr/lc/lc247/lc247_mono.htmlGrandLyoncommunautéurbaine.Pland’actionsstratégiquedelagestiondesdéchets.2007-2017.Novembre2017[28mars2018].Disponiblesurhttps://www.grandlyon.com/fileadmin/user_upload/media/pdf/proprete/20080408_gl_planactionsgestiondechets_2007-2017.pdfGrandLyonlamétropole.Rapportannuel2016:surleprixetlaqualitéduservicepublicdepréventionetgestiondesdéchetsménagersetassimilés.Décembre2017.[28mars2018].Disponiblesurhttps://www.grandlyon.com/fileadmin/user_upload/media/pdf/proprete/rapports/20171221_gl_proprete-rapportannuel_2016.pdfH.Wittmann,P.Bajons,M.Doneus,H.Friesinger.IdentificationofroofareassuitedforsolarenergyconversionsystemsMay1997,Pages25-36.[28mars2018].Disponiblesurhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148196001164KostasAndiosopoulos,StephanSilvestre.Frenchenergypolicy:agradualtransition.EnergyPolicy:Elseiver.July2017.[28mars2018].Disponiblesurhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421517302380MargauxBouilloux.LacollectedesorduresménagèresàLyon:constructionhistoriqueetcontemporained’unserviceurbainsingulier.Septembre2010.[28mars2018].Disponiblesurhttp://doc.sciencespo-lyon.fr/Ressources/Documents/Etudiants/Memoires/Cyberdocs/MFE2010/bouilloux_m/pdf/bouilloux_m.pdfMarieLynnMiranda,BrackHale.Wastenot,wantnot:theprivateandsocialcostsofwaste-to-energyproduction.EnergyPolicy:Elseiver,May1997.[28mars2018].

30

Disponiblesurhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421597000505Sindra.ObservatoiredesdéchetsenAuvergneRhône-Alpes.TraitementdesdéchetsménagersetassimilésenAuvergne-Rhône-Alpes:enquête2017,données2016.Décembre2017[28mars2018].Disponiblesurhttp://www.sindra.org/wp-content/uploads/2017/12/SINDRA-observatoire-dechets-traitement-Auvergne-Rhone-Alpes-2016.pdf

31

TabledesillustrationsFiguresFigure1:Logigrammedelacourbedecharge.......................................................................................3Figure2:Logigrammedelacourbedechargedelaproductionéolienne.................................4Figure3:Logigrammedelacourbedechargedelaproductionéolienne.................................6Figure4:Méthodedesélectiondesbâtis.................................................................................................7Figure5:Scénario1:100%éolien(Agglomération).........................................................................9Figure6:Scénario2:100%solaire(Agglomération).....................................................................10Figure7:Scénario1:100%éolien(Région).......................................................................................12Figure8:Scénario2:100%solaire(Région)......................................................................................12Figure9:Logigrammecarstock.................................................................................................................17TableauxTableau1:Surfaceselligibles........................................................................................................................8Tableau2:Productionselonletyped’éolienne....................................................................................8Tableau3:Surfacedetoitureéligibleàl'installationdepanneauxphotovoltaïques

(Agglomération)........................................................................................................................................8Tableau4:Surfacedeszonespotentielles............................................................................................10Tableau5:Surfacedetoitureéligibleàl'installationdepanneauxphotovoltaïques

(Région).....................................................................................................................................................11Tableau6:Comparaisondesrésultatsdelaflottedevéhicule....................................................20CartesCarte1:Zoned’implantationdel’UIOMpotentielle.........................................................................14Carte2:Répartitiondescommunesparrégies..................................................................................16Carte3:AffectationdescommunesauxUIOM....................................................................................17Carte4:Affectationdescommunesauxcentresdetri....................................................................17