Transport : de l'évolution à la projection en passant par la modélisation
Thèse ou mémoire / Thesis or Dissertation
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Mots-clés
- Transport
- Électrification
- Integrated assessment model
- Évolution du parc automobile
- Analyse de données
- Modélisation globale
- Modèle d'évaluation intégré
- Electrification
- Fleet evolution
- Data analysis
- Global modeling
Organisme subventionnaire
Résumé
Résumé
Le secteur des transports est l'un des principaux contributeurs aux émissions mondiales de gaz à effet de serre, ce qui le place au cœur des efforts de décarbonation des prochaines décennies. Réduire ces émissions est impératif, et plusieurs stratégies sont envisageables pour y parvenir. Parmi elles, l'électrification des véhicules légers, qui constituent la majeure partie des émissions de ce secteur, se distingue comme une solution particulièrement prometteuse. Toutefois, cette transition entraînera des répercussions significatives sur les systèmes énergétiques et économiques, nécessitant une mise en œuvre soigneusement planifiée.
Ce mémoire se divise en deux sections. La première partie, composée des Chapitres 1, 2 et 3, examine la transition vers les véhicules électriques dans la province de Québec en analysant les données sur les voitures en circulation de 2011 à 2021. Le premier chapitre débute par une présentation des défis et des solutions mises en œuvre à travers le monde pour réduire les émissions du secteur des transports. Il aborde ensuite les enjeux spécifiques à la situation du Québec. Le Chapitre 2 quantifie l'augmentation du nombre et de la masse moyenne des véhicules. Cette analyse permet de projeter la composition future d'une flotte électrifiée en fonction des objectifs gouvernementaux et d'estimer la demande en électricité associée selon différents scénarios d'évolution du parc automobile. Cette étude prend également en compte la réduction d'autonomie des véhicules électriques en hiver, lorsque les températures plus basses affectent leur performance. De plus, grâce au mixte énergétique très faible en émissions du Québec, les bénéfices environnementaux de cette transition sont mis de l'avant. Le Chapitre 3 termine cette section en approfondissant certains aspects méthodologiques, notamment en abordant les incertitudes liées aux données analysées.
Ces trois premiers chapitre servent d'ailleurs de mise en contexte vers la seconde partie de mon mémoire, présentée au Chapitre 4. Ce chapitre traite de l'implémentation d'un module de transport des passagers dans un modèle d'évaluation intégré nommé MERGE. Ce modèle sert notamment à modéliser l'économie, l'énergie et le climat en séparant le monde en 15 régions et permet de projeter l'effet de politiques environnementales jusqu'en 2100 par incrément de 10 ans. Après une revue de la littérature d'autres modèles similaires ayant déjà une composante de transport, la méthodologie sélectionnée est présentée en détail. L'implémentation du secteur des transports dans MERGE est par la suite validée par l'analyse de résultats selon différents scénarios de décarbonation globale et sectorielle.
Dans l'ensemble, ce mémoire offre une compréhension approfondie des défis actuels associés au transport routier des passagers. À l'échelle régionale, il fournit une analyse détaillée de l'évolution de la flotte de véhicules au Québec et projette la demande d'électricité des véhicules électriques. À l'échelle mondiale, il explore les implications économiques, énergétiques et environnementales de cette transition à travers l'ajout d'un module de transport dans un modèle d'évaluation intégré.
The transportation sector is a major contributor to global greenhouse gas emissions, making it central to decarbonization efforts in the coming decades. Reducing these emissions is essential, and several strategies can be pursued to achieve this goal. Among these, the electrification of light-duty vehicles, which account for a significant portion of sector emissions, emerges as a particularly promising solution. However, this transition will have substantial impacts on energy and economic systems, requiring careful planning and implementation. This work is divided into two main sections. The first part, comprising Chapters 1, 2, and 3, focuses on the shift to electric vehicles in the province of Quebec by analyzing vehicle registration data from 2011 to 2021. The first chapter begins with an overview of the challenges and solutions implemented worldwide to reduce emissions in the transportation sector. It then addresses the specific issues related to Quebec’s situation. Chapter 2 quantifies the increase in both the number and average weight of vehicles, this analysis projects the future composition of an electrified fleet in line with government targets and estimates the associated electricity demand under various fleet evolution scenarios. The study also considers the reduced range of electric vehicles in winter, when colder temperatures affects performance. Additionally, given Quebec's low-emission energy mix, the environmental benefits of this transition are highlighted. Chapter 3 concludes this section by elaborating on certain methodological aspects, particularly addressing the uncertainties related to the analyzed data. These initial chapters provide the context for the second part of the work, detailed in Chapter 4. This chapter addresses the integration of a passenger transport module into the MERGE integrated assessment model. MERGE divides the world into 15 regions to model the economy, energy, and climate and allows for projections of environmental policy impacts through 2100 in 10-year increments. After reviewing similar models with existing transport components, the selected methodology is outlined in detail. The implementation of the transportation sector in MERGE is validated by comparing results across various global and sectoral decarbonization scenarios. Overall, this thesis offers a comprehensive understanding of the current challenges associated with passenger road transport. At the regional level, it offers a detailed analysis of the evolution of the vehicle fleet in Quebec and projects the electricity demand of electric vehicles. On a global scale, it explores the economic, energy, and environmental implications of this transition through the integration of a transport module into an integrated assessment model.
The transportation sector is a major contributor to global greenhouse gas emissions, making it central to decarbonization efforts in the coming decades. Reducing these emissions is essential, and several strategies can be pursued to achieve this goal. Among these, the electrification of light-duty vehicles, which account for a significant portion of sector emissions, emerges as a particularly promising solution. However, this transition will have substantial impacts on energy and economic systems, requiring careful planning and implementation. This work is divided into two main sections. The first part, comprising Chapters 1, 2, and 3, focuses on the shift to electric vehicles in the province of Quebec by analyzing vehicle registration data from 2011 to 2021. The first chapter begins with an overview of the challenges and solutions implemented worldwide to reduce emissions in the transportation sector. It then addresses the specific issues related to Quebec’s situation. Chapter 2 quantifies the increase in both the number and average weight of vehicles, this analysis projects the future composition of an electrified fleet in line with government targets and estimates the associated electricity demand under various fleet evolution scenarios. The study also considers the reduced range of electric vehicles in winter, when colder temperatures affects performance. Additionally, given Quebec's low-emission energy mix, the environmental benefits of this transition are highlighted. Chapter 3 concludes this section by elaborating on certain methodological aspects, particularly addressing the uncertainties related to the analyzed data. These initial chapters provide the context for the second part of the work, detailed in Chapter 4. This chapter addresses the integration of a passenger transport module into the MERGE integrated assessment model. MERGE divides the world into 15 regions to model the economy, energy, and climate and allows for projections of environmental policy impacts through 2100 in 10-year increments. After reviewing similar models with existing transport components, the selected methodology is outlined in detail. The implementation of the transportation sector in MERGE is validated by comparing results across various global and sectoral decarbonization scenarios. Overall, this thesis offers a comprehensive understanding of the current challenges associated with passenger road transport. At the regional level, it offers a detailed analysis of the evolution of the vehicle fleet in Quebec and projects the electricity demand of electric vehicles. On a global scale, it explores the economic, energy, and environmental implications of this transition through the integration of a transport module into an integrated assessment model.
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