But de l’étude :
L’objectif global de ce rapport est d’évaluer les impacts
environnementaux du cycle de vie des divers moyens de production d’électricité.
Cela a été effectué en effectuant une ACV sur les inventaires mis à jour du
cycle de vie de certaines technologie : houille, gaz naturel,
hydroélectricité, solaire à concentration, photovoltaïque, énergie éolienne,
nucléaire ont été évalués en fonction des indicateurs suivants: changement
climatique, eutrophisation de l’eau douce, rayonnements ionisants, toxicité
humaine, occupation des terres, eau dissipée, ainsi que l’utilisation des
ressources.
Production par moyen de production :
Les technologies photovoltaïques :
Quelques chiffres et données clés
1) Emissions de gaz à effet de serres : le nucléaire champion toutes catégories
En ce qui concerne les émissions de GES, le charbon affiche les scores les plus élevés, avec un minimum de 751 g CO# eq./kWh (IGCC, USA) et un maximum de 1095 g CO# eq./kWh (charbon pulvérisé, Chine). Équipé d’une installation de captage du dioxyde de carbone et tenant compte du stockage du CO#, ce score peut tomber à 147-469 g CO# eq./kWh (respectivement).
Une centrale à cycle combiné au gaz naturel peut émettre de 403 à 513 g de CO# eq./kWh du point de vue du cycle de vie, et entre 49 et 220 g CO# eq./kWh avec le CSC..
Les émissions du cycle de vie de l’énergie nucléaire sont estimées à 5,5 g CO# eq./kWh en moyenne mondiale, la plupart des émissions se produisant dans les processus frontaux (extraction, conversion, enrichissement de l’uranium et du combustible fabrication). Cette valeur est comparable à la fourchette inférieure des valeurs de la littérature en raison des hypothèses suivantes : intrants énergétiques révisés pour l’exploitation minière et l’usinage, enrichissement par centrifugation uniquement, durée de vie plus longue supposée pour la centrale nucléaire (60 ans au lieu de 40).
Les centrales
solaires à concentration présentent une grande variabilité en raison des
conditions locales. En fait, les valeurs les plus élevées correspondent à des
régions où le solaire à concentration ne serait pas économiquement viable,
comme l’Europe du Nord ou le Japon. Sous une irradiation solaire suffisante, le solaire à concentration émet 35 à 40 g
de CO# eq./kWh sur le cycle de vie. Les technologies solaires
photovoltaïques et éoliennes affichent également de faibles émissions, la
plupart des GES étant incorporés dans les infrastructures. À l’exception du
silicium polycristallin PV dans certaines régions, aucune technologie ne
dépasse 35 g CO# eq./kWh.
Les éoliennes offrent des émissions faibles ( 16 et 23 g CO# eq./kWh pour le onshore et le offshore respectivement). Une partie de ma différence provient de l’utilisation de bateaux et plates-formes flottantes pour la construction et l’entretien.
Les variations prévues d’ici à 2050 sont faibles…et c’est le nucléaire qui devrait encore le plus améliorer ses performances (-25%)
2) Toxicité pour l’homme ( non cancérogène)
La
toxicité non cancérogène pour l’homme
s’est avérée fortement corrélée aux émissions d’ions arsenic liées à la mise en
décharge des résidus miniers (de charbon, de cuivre), ce qui explique le score
élevé de l’énergie au charbon sur cet indicateur.
En ce qui concerne les effets non cancérigènes, le charbon affiche les scores les plus élevés, avec des moyennes de 54-67 CTUh/TWh et 74-100 CTUh/TWh sans et avec Carbon Capture respectivement. La principale substance contributive est l’arsenic (sous forme ionique), émis dans les eaux de surface et souterraines, par l’extraction du charbon et le traitement des cendres de houille dans les décharges. La deuxième moyenne la plus élevée est celle du photovoltaïque sur toit en poly-Si, avec 14 CTUh / TWh, en raison des apports de cuivre relativement élevés, induisant des émissions d’ions arsenic provenant du traitement des scories de cuivre dans les décharges. Les autres technologies émettent également de petites quantités d’ions arsenic dans l’eau par la production de fonte, de ferronickel et d’alliages d’acier.
NB : CTUh/TWh : Unité toxique comparative pour l’homme : unité d’évaluation d’impact exprimant l’augmentation estimée de la morbidité dans la population humaine totale par unité de masse d’un produit chimique émis ( par kilogramme)
3) Toxicité pour l’homme (cancérogène)
Les effets cancérigènes dépendent fortement des émissions de chrome VI liées à la production d’acier inoxydable– ce qui se traduit par un score modérément élevé pour le solaire à concentration qui nécessite des quantités importantes d’acier par rapport à l’électricité produite
En ce qui concerne les effets cancérigènes, aucun score moyen ne dépasse 8,0 CTUh/TWh. Cette valeur est atteinte par le solaire à concentration, en raison de la quantité relativement élevée d’acier inoxydable requise pour l’infrastructure).
4) Toxicité pour l’homme : radioactivité
Les impacts
des rayonnements ionisants sont causés par l’exposition de l’homme à la
radioactivité. Les émissions radioactives provenant des radionucléides sont
regroupées indépendamment de la quantité ou du temps d’exposition (comme c’est
le cas pour les émissions d’autres substances) de facto selon une approche
linéaire sans seuil). Les graphes montrent nettement que l’exposition générale
et professionnelle à la radioactivité est moins forte pour le nucléaire….que
pour le charbon. Des recherches récentes suggèrent également des
expositions publiques non négligeables pour l’énergie géothermique et une
exposition professionnelle notable pour le photovoltaïque (pendant la phase
minière).
5) Demande en matériaux critiques
Les résultats montrent de grandes disparités entre les technologies. La consommation de matériaux critiques est élevée pour les technologies photovoltaïques (300 à 600 g de métaux non ferreux par MWh), et pour l’énergie éolienne (environ 300 g de métaux non ferreux par MWh). Les technologies thermiques se situent dans la plage de 100 à 200 g, avec un excédent lorsqu’elles sont équipées de captage du carbone. Le nucléaire est par contre très économe en matériaux critiques, le principal étant le cuivre utilisé...pour l'élimination des déchets
6) Occupation
du territoire
L’occupation (ou l’utilisation) des terres comprend à la
fois l’occupation des terres agricoles et urbaines, directe et indirecte. Pour
l’énergie au charbon, l’occupation des terres se fait principalement à la phase
d’extraction, soit par l’infrastructure minière elle-même (à ciel ouvert ou
souterraine) et l’utilisation d’étançons en bois dans les mines souterraines
(le bois est toujours un choix populaire de matériau pour le soutien de toiture
dans les mines), ce qui entraîne des impacts sur l’utilisation des terres de la
foresterie. Le gaz naturel n’entraîne pas une grande utilisation des terres,
car extrait du sous-sol et les centrales électriques n’utilisent pas beaucoup
d’espace. Les projets hydroélectriques, ont des caractéristiques propres au
site, y compris pour l’occupation des terres; la topologie de la rivière, de la
vallée et du réservoir peut faire varier les indicateurs d’utilisation des
terres de plusieurs ordres de grandeur. Cet indicateur est exprimé en points,
ce qui donne un score pour la qualité des terres.
NB : l’occupation au sol des éoliennes fortement
minimisée car prise au sens strict, c’est-à-dire le socle et la partie sous
l’éolienne car il est assumé que le reste de l’espace peut continuer à être
utilisé…Il s’agit de “direct impact area”
et non de “total project area” (les terres peuvent être utilisées à
d’autres fins (p. ex. l’agriculture) ne nécessitant pas de constructions)
7) Utilisation de l’eau
L’eau dissipée comprend toutes les utilisations qui
privent immédiatement l’environnement local d’utiliser l’eau. Par exemple,
l’eau immédiatement retournée dans l’environnement (dans les rivières, les
océans ou les eaux souterraines) n’est pas comptabilisée dans les « eaux
dissipées »; tandis que l’eau utilisée comme ingrédient pour un produit
chimique, ou évaporée, l’est. Les centrales thermiques ont des besoins élevés
en eau dissipée car elles privent leur environnement immédiat d’eau facilement
disponible pour le refroidissement. Ces besoins (en moyenne) vont de 1,0 m3 par
MWh, ou l/kWh (gaz naturel sans CSC), à 2,4 m3 par MWh (énergie nucléaire), à
5,0 m3 par MWh (charbon pulvérisé avec CSC). Pour les énergies renouvelables,
les technologies solaires ont une empreinte eau modérée
8) Quelques résultats particuliers pour l’UE :
8a) Impacts sur les écosystèmes
L’eau dissipée comprend toutes les utilisations qui
privent immédiatement l’environnement local d’utiliser l’eau. Par exemple,
l’eau immédiatement retournée dans l’environnement (dans les rivières, les
océans ou les eaux souterraines) n’est pas comptabilisée dans les « eaux
dissipées »; tandis que l’eau utilisée comme ingrédient pour un produit
chimique, ou évaporée, l’est. Les centrales thermiques ont des besoins élevés
en eau dissipée car elles privent leur environnement immédiat d’eau facilement
disponible pour le refroidissement. Ces besoins (en moyenne) vont de 1,0 m3 par
MWh, ou l/kWh (gaz naturel sans CSC), à 2,4 m3 par MWh (énergie nucléaire), à
5,0 m3 par MWh (charbon pulvérisé avec CSC). Pour les énergies renouvelables,
les technologies solaires ont une empreinte eau modérée
8) Quelques résultats particuliers pour l’UE :
8a) Impacts sur les écosystèmes
Le changement climatique contribue de manière écrasante aux impacts sur les écosystèmes, avec de légers impacts de la transformation naturelle des terres pour l’hydroélectricité. L’influence du CSC sur les centrales à combustibles fossiles est claire car elle réduit les dommages aux écosystèmes de 60 à 77%. L’occupation des terres apparaît à peine, mais c’est le plus important contributeur après le changement climatique
8b) Impact sur
la santé humaine
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