Etude comparative des effets environnementaux et sanitaires des diverses sources d'énergie

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1 Etude comparatve des effets envronnementaux et santares des dverses sources d'énerge Aperçu des conclusons d'un document de synthèse présenté à Helsnk par S. Haddad et R. Dones La comparason des effets envronnementaux et santares des dfférents systèmes de producton d'électrcté a été tentée pour la premère fos dans les années 70. A l'époque, l fallat prendre des décsons fondamentales quant au melleur moyen de répondre à une demande d'électrcté en crossance rapde. Ceux qu prrent l'ntatve de ces premères études comparatves cherchaent essentellement à établr une classfcaton undmensonnelle des rsques que les mpacts négatfs des dfférentes optons alors dsponbles présentaent pour l'ensemble de la populaton. Les premers travaux ont porté sur des centrales solées, car ce qu nquétat le plus le publc, c'état de devor vvre à proxmté de telle ou telle centrale nucléare. Le champ de ces études comparatves s'est élarg depus lors grâce à la mse au pont de méthodologes approprées. En effet, l est apparu très tôt que, pour comparer ratonnellement dfférentes optons de producton de l'électrcté, l fallat étuder tous les éléments du cycle de chaque système. L'étape suvante de ce genre d'études dot nclure le stade de la constructon et celu du démantèlement des nstallatons. De fat, l'analyse du problème a révélé que, pour nombre d'nstallatons, ce sont ces deux stades qu comportent le plus de rsques. L'ncluson du stade de la constructon a encore agrand le domane des comparasons qu englobe désormas les effets assocés à la producton des matéraux utlsés pour la fabrcaton des équpements. Dans cette perspectve élarge, la comparason des mpacts santares et envronnementaux rejont les consdératons macro-économques telles que l'nvestssement M. Haddad et M. Dones sont membres de la Dvson de la sûreté nucléare de l'aiea. Cet artcle se fonde sur le document de synthèse n 3 préparé par un groupe d'experts nternatonaux sous la présdence de M. J. Chadwck (Royaume-Un) pour le Colloque nternatonal d'experts de haut nveau sur l'électrcté et l'envronnement réun en ma 99 à Helsnk. Le texte ntégral de ce document sera reprodut dans le compte rendu du colloque que publera l'aiea. ou l'emplo et s'approche de la noton «d'évaluaton technologque». Avec la deuxème génératon d'études comparatves, le prncpal changement résde dans l'mportance accordée au contexte décsonnel du processus d'évaluaton comparatve du rsque. Le classement objectf des dfférents systèmes de producton d'électrcté est généralement vu comme un moyen de détermner les mértes respectfs des dvers systèmes. L'ntérêt se porte actuellement sur l'ntégraton des effets santares et envronnementaux dans dvers scénaros de la producton d'électrcté où sont ncluses dfférentes sources d'énerge, et sur la comparason de ces scénaros, compte tenu de contextes soco-économques détermnés, à l'échelon tant local que régonal ou natonal. A noter que les études comparatves fates jusqu'à ce jour ont porté beaucoup mons sur les mpacts envronnementaux que sur les effets santares. Evaluaton comparatve des rsques pour la santé Une étude crtque approfonde des premères évaluatons comparatves des rsques a été fate en 980 par le Health and Safety Executve (HSE) du Royaume-Un. Cette étude a ben ms en lumère les nconvénents qu'l y avat à ntégrer les dverses dmensons du rsque dans un seul ndcateur, ans que les ncerttudes dues à la quantfcaton de certans rsques qu peuvent ne pas se prêter à cette opératon, et notamment les ncerttudes que comporte la quantfcaton des rapports doseeffet, y comprs les effets dfférés et à long terme de l'exposton à des produts chmques. Le rapport du HSE montre que les rsques non nucléares sont souvent mons ben comprs que les rsques nucléares du même ordre, et recommande de se pencher davantage sur a) le sens des lmtes supéreures et nféreures des prétendus effets chronques du soufre; b) les effets à long terme des déchets non nucléares; 4 AIEA BULLETIN, 3/99

2 c) les accdents graves possbles assocés à certanes nstallatons non nucléares; d) la dstncton entre le rsque moyen nhérent à un système et le rsque assocé aux changements margnaux. L'étude de A.F. Frtzsche (989) est l'un des travaux les plus récents et les plus exhaustfs sur l'évaluaton comparatve des rsques nhérents à dfférentes sources d'énerge. Les conséquences du rsque sont fondées grosso modo sur les ouvrages et artcles parus dans le monde sur le sujet, lesquels sont passés en revue dans un esprt crtque. Les conclusons trées de cette étude font une nette dstncton entre les dverses dmensons du rsque, plus spécalement celles qu sont assocées aux condtons normales d'explotaton et aux accdents, et sont jugées représentatves des grandes centrales électrques modernes que l'on peut actuellement construre en Europe {vor les graphques). On peut classer les dvers systèmes énergétques selon les rsques qu'ls présentent pour la santé, mas l faut consdérer et nterpréter avec prudence les valeurs absolues, et leur accorder une mportance relatve, à cause des varatons des caractérstques technques et des technologes. Compte tenu de ces réserves, on peut, en se fondant sur les conclusons de l'étude de Frtzsche (d'où les accdents graves sont exclus), résumer comme sut l'mpact des dvers rsques pour la santé: Rsques professonnels mmédats. Pour le cycle au charbon, le rsque professonnel est nettement supéreur au rsque que présentent les cycles du pétrole et du gaz; l est du même ordre de grandeur que les rsques assocés aux systèmes utlsant les énerges renouvelables et de 8 à 0 fos supéreur aux rsques correspondants qu'mplquent les réacteurs à eau légère. Les progrès technques futurs de l'explotaton des sources renouvelables, solares et éolennes, peuvent aboutr à une réducton sensble du rsque professonnel mmédat assocé aux systèmes qu les exploteront (jusqu'à quatre fos). La producton hydroélectrque comporte des rsques professonnels mmédats relatvement mportants. Rsques professonnels dfférés. Les décès dfférés sont généralement assocés à l'extracton du charbon et de l'uranum et ls sont du même ordre dans les deux cas. S'l s'agt de mnes souterranes, l'extracton du charbon est néanmons plus meurtrère, semble-t-l, que celle de l'uranum, par unté normalsée d'électrcté produte. Rsques mmédats pour le publc. Ces rsques sont, pour la plupart, dus aux accdents de transport et sont foncton, dans une large mesure, des dstances parcourues et du mode de transport utlsé. Le rsque à ce ttre de l'opton nucléare est entre 0 et 00 fos mondre que le rsque nhérent aux autres optons, surtout parce que les quanttés de matères à transporter, par unté d'électrcté produte, sont relatvement fables. Vu sous cet angle, le cycle Rsque de mortalté dû à la producton d'électrcté Rsque de mortalté professonnelle Rsque dffère (malade) 0 0, 0,0 0,0 ^rrttttz^va WMW////////,V/, 9 9 Rsque mmédat (accdents) 0, 0 ^ Pétrole ^ ^» * ^ W/Â^W/Z/MM^^ Bos Hélothermque Photovoltaïque Eolenne '//////, Hydraulque *ÛÊÈL«^ M ^ % ^LWR; / HTR 0,0 0.0 Deces par GW(e) a Rsque de mortalté pour le publc Rsque dffère (malade) 0 0, 0,0 FBR""---^ V frm*.. \ ""^^T^ ** ^_ y//////mva^ Rsque mmédat (accdents) ,00 0, , Deces par GW(e) a Notes: Les évaluatons tennent compte de tous les stades du cycle du combustble, mas excluent les accdents graves. LWR = réacteur à eau légère; HTR = réacteur à haute température; FBR = réacteur surgénérateur rapde. Source: D'après A.F. Frtzsche, "The Health Rsks of Energy Producton*, Rsk Analyss 9. n 4 (989). au charbon présente plus de rsques mmédats pour le publc à cause des volumes consdérables qu'l faut transporter. Rsques dfférés pour le publc. Les estmatons de cette catégore de rsques pour toutes les sources d'énerge sont très sujettes à cauton. Il convent donc d'nterpréter les résultats avec la plus grande prudence. On constate néanmons que les rsques dfférés pour le publc pour le nucléare et le gaz naturel sont du même ordre de grandeur, et au mons 0 fos mondres que les rsques assocés au charbon et au pétrole. Notons par alleurs que ces rsques dfférés sont relatvement mportants en ce qu concerne certanes sources d'énerge renouvelables, mas on s'attend que l'évoluton de la technque permettra de les rédure très sensblement. Ces graphques rendent compte des dfférences dues à la varété des sources de données, des nstallatons, des opératons et des fréquences d'accdents: les barres hachurées correspondent à des données ben fondées, les barres en blanc à des données sujettes à cauton et les bseaux ndquent l'étalement des données. AIEA BULLETIN, 3/99 5

3 Au Japon, l'énerge nucléare et l'énerge hydraulque sont les deux prncpales sources utlsées pour la producton d'électrcté. Sur notre photo, la centrale hydroélectrque de Tedorgawa Dach. (Photo: JAERI) Evaluaton comparatve des rsques pour l'envronnement Les effets sur l'envronnement des dfférents cycles ne peuvent se prêter au même tratement comparatf que les effets sur la santé. La multtude des organsmes cbles, le fat que les untés à consdérer sont des écosystèmes détermnés et non des ndvdus, des populatons ou des espèces spécfques, ans que la nécessté de dstnguer entre les effets des dfférentes substances sur les fonctons et la structure des écosystèmes font que les comparasons numérques drectes sont pratquement mpossbles. Jusqu'à présent, on ne s'est ms d'accord sur aucune caractérstque fonctonnelle ou structurelle qu. s elle état modfée, donnerat leu à des varatons quanttatves utlsables aux fns de comparasons sgnfcatves. C'est pourquo d'autres moyens de comparason sont proposés. Evaluaton hérarchsée. Cette méthode permet de fare des comparasons générales. Il ne s'agt pas de donner une mesure globale des effets, mas plutôt de présenter qualtatvement sous forme de matrce les mpacts envronnementaux des dfférentes perturbatons causées par les dfférentes étapes des cycles du combustble. Dans une certane mesure, c'est là une caractérstque ntéressante de ce genre de représentaton, car les dfférences qu seraent dssmulées par un chffre unque apparassent au contrare clarement. 6 AIEA BULLETIN, 3/99

4 Quanttés émses et ndces de la qualté du mleu ambant. On peut utlser les quanttés émses et les effluents pour évaluer les mpacts potentels de dvers combustbles et technologes (vor les graphques). Ce regroupement met en évdence certanes observatons ntéressantes, comme le fat que les émssons atmosphérques exprmées en masse totale par unté d'énerge sont presque dentques quel que sot le combustble fossle (charbon, pétrole et gaz), ou le fat que les émssons de SO x sont relatvement élevées dans le cas du cycle du gaz naturel (elles ont leu prncpalement au stade de l'extracton) par rapport à celles des autres sources d'énerge, à l'excepton du charbon (où elles ont leu prncpalement au stade de la converson). Les émssons totales de C0 2 par GWe/an pour la totalté du cycle des combustbles fossles sont envron 00 fos supéreures à celles qu provennent de n'mporte quel autre cycle. Dans le groupe des combustbles fossles, les émssons totales de C0 2 par GWe/an (pour l'ensemble du cycle) sont envron deux fos plus élevées pour les cycles au charbon que pour les cycles du pétrole ou du gaz. L'approche de la charge cble ou crtque. Cette approche consste à comparer les charges (ou teneurs) cbles ou crtques, affectées à certans secteurs d'une régon, aux dépôts (ou concentratons) réels. Le dépassement de la quantté cble (ou crtque) par dépôt, par exemple, peut être consdéré comme mesure quanttatve de l'mpact. Cette approche peut encore être affnée. Le résultat de dverses stratéges de réducton (par exemple, l'applcaton de toutes les technologes possbles à une centrale) peut être comparé en termes de dépassement (et la réducton globale ans que le coût total peuvent être précsés). On peut alors comparer le résultat avec des cartes de dépassement obtenues par smulaton d'autres stratéges (ou sans stratége) (vor le tableau). Comparasons ntégrées des effets sur l'envronnement. L'absence de méthodologes éprouvées pour comparer les effets sur l'envronnement des cycles des dvers combustbles ne sgnfe pas qu'l est mpossble de fare des comparasons utles. Il est d'alleurs probable qu'une méthodologe fable se développera à mesure que les données se multpleront. Les progrès des évaluatons du dépassement de la quantté crtque et l'étude des relatons doseréponse pour ces dépassements permettront d'avancer sur la voe des comparasons quanttatves. Pour le moment, on peut fare des comparasons qualtatves avec les quanttés émses ou l'ndce combné de ces quanttés. Les dfférences entre les émssons dans l'atmosphère dues à l'utlsaton de combustbles fossles ou à l'explotaton de l'énerge solare ou autres sources sont évdentes. Les dfférences entre combustbles d'une même catégore le sont tout autant. Les valeurs de dépassement permettent à leur tour de hérarchser les mpacts et, à grande échelle, cet exercce fat de même Comparason des quanttés émses et des effluents Emssons et résdus de dfférentes sources Charbon Pétrole Gaz naturel Tourbe Schstes btumneux Sables asphaltques Nucléare Géothermque Bomasse Hydauhque Partcules Déchets soldes Emssons au stade de la Cha bon Pétole Gaz naturel Tourbe Schstes btumneux Sables asphaltques Nucléare Géothermque Bomasse Hydaulque Patcules Déchets soldes NC. t converson NO * II SO, SO Sol Sol CO, et Notes: Ces graphques ne sont pas strctement à l'échelle. Les émssons d'anhydrde carbonque pour la tourbe, le schste btumneux et les sables asphaltques n'ont pas été été évaluées. En termes de masse, les déchets soldes du cycle de converson nucléare sont de tros à quatre ordres de grandeur nféreurs à ceux du cycle au charbon. Source: D'après «The envronmental Impacts of Producton and Use of Energy*, Parte IV, Programme des Natons Unes pour l'envronnement, Rapport ERS-4-85, Narob (985). clarement apparaître les prncpaux mpacts des dverses technologes. Par exemple, les émssons de C0 2 révèlent très nettement les effets potentels à l'échelle mondale de l'utlsaton des combustbles fossles par rapport à d'autres technologes, ans que les mpacts potentels pour l'atmosphère au nveau régonal. Cela permet aux planfcateurs de se concentrer sur les aspects les plus préoccupants. Le rsque d'accdents graves Tous les systèmes énergétques, à tous les stades de leur cycle du combustble, comportent un rsque d'accdent grave (généralement défn comme présentant un rsque mportant hors du ste pour les personnes, les bens et l'envronnement). Les accdents peuvent être dus à des défallances structurelles ou mécanques, au dérèglement d'une opératon, aux erreurs humanes ou à des événements extéreurs tels que les phénomènes naturels (sésmes et cyclones). S on se reporte aux chffres normalsés par unté d'électrcté produte, l apparaît que l'opton hydroélectrque a causé plus de décès mmédats, dans le cadre d'accdents graves, que toute autre source d'énerge. S l'on veut comparer les accdents graves assocés aux dfférents systèmes énergétques, l faut tenr compte de certanes consdératons précses: Ces graphques comparent les émssons des dverses sources d'énerge. Les données sont fondées sur les résultats d'une étude écologque comparatve réalsée par le PNUE (Programme des Natons Unes pour l'envronnement). AIEA BULLETIN, 3/99 7

5 Emssons de soufre en Europe en l'an 2000 avec applcaton des mesures de réducton maxmale des émssons par le secteur de l'électrcté Pays Sans réducton Soufre élmné % Coût Albane Allemagne, Rép. féd. d' * Autrche Belgque Bulgare Danemark Espagne Fnlande France Grèce Hongre Irlande Itale Luxembourg Norvège Pays-Bas Pologne Portugal Rép. dém. allemande * Roumane Royaume-Un Suède Susse Tchécoslovaque Turque URSS Yougoslave Total Notes: Les émssons sont exprmées en mllers de tonnes et les coûts en mllons de dollars des Etats-Uns (985). Source: MJ. Chadwck. Stockholm Envronment Insttute (990). * Estmatons étables avant l'unfcaton de l'allemagne en octobre 990. Deux mportantes consdératons méthodologques s'mposent: premèrement, l convent de présenter et comparer les rsques ndépendamment des rsques résultant des opératons normales; deuxèmement, l faut évter de comparer drectement les données fondées sur les nformatons hstorques (effectves) avec les données fondées sur des prévsons probablstes d'événements vrasemblables dans le futur. La comparason ne peut être fate unquement sur la base des conséquences des accdents prs solément. La probablté de survenue dot également être prse en compte; par conséquent, l est pertnent d'estmer la fréquence des accdents. A cette fn, l faut dsposer de rensegnements fables sur les accdents smlares passés et sur leurs effets et/ou sur l'applcaton de méthodes probablstes prévoyant la probablté de leur survenue future. Il est dffcle d'évaluer et de comparer la fréquence et les dommages pour l'envronnement et la santé des accdents graves, car l n'y a pas de collecte systématque et centralsée de ces données au nveau natonal ou nternatonal. Cela est vra en partculer des systèmes énergétques non nucléares. Les données sur les ncdents et les accdents pour le cycle du combustble nucléare sont plus faclement et plus systématquement dsponbles que pour les autres systèmes énergétques. Il n'y a pratquement pas de données sur les effets santares dfférés des accdents graves mputables aux systèmes énergétques non nucléares en partculer. Les données dspo- 8 AIEA BULLETIN, 3/99

6 nbles concernent toujours les décès mmédats et parfos les blessures mmédates. Cela rend une comparason complète dffcle, pusqu'l peut y avor sous-estmaton de l'mpact total. Les effets ultmes à long terme sur l'envronnement, en partculer ceux qu résultent d'accdents graves, sont dffcles à précser. L'exposton des écosystèmes à des émssons accdentelles se produsant une seule fos ou étant peu fréquente, l peut être dffcle de détermner s l'effet est rréversble ou s une récupératon est possble. Conclusons générales Les évaluatons comparatves des rsques nhérents aux dfférents systèmes énergétques utlsés pour la producton d'électrcté montrent que, dans les condtons normales d'explotaton, les systèmes explotant l'énerge nucléare ou les sources d'énerge renouvelables se stuent plutôt vers le bas de l'échelle des rsques santares, tands que les systèmes énergétques au charbon ou au pétrole apparassent à l'autre extrémté. La gravté du rsque peut varer pratquement de un à dx. Cela dt, lorsque tous les cycles du combustble sont dotés des derners perfectonnements technques, ls peuvent produre l'électrcté moyennant des rsques santares et envronnementaux relatvement fables. Le C0 2 éms par les combustbles fossles fat excepton. Auss vent-l en tête des préoccupatons écologques. L'évaluaton comparatve des rsques est appelée à jouer un rôle de plus en plus mportant dans la planfcaton énergétque, car elle apporte aux décdeurs une nformaton d'mportance crtque quant au chox et au dosage des modes de producton d'électrcté. Il va fallor, sans plus attendre, établr une base de données exhaustve et coordonnée au nveau nternatonal sur les effets santares et envronnementaux des dverses sources d'énerge. Taux de mortalté normalsé pour les accdents graves ( ) Opton énergétque Nombre d'événements Décès/ Evénement Total des décès Energe produte (GW-a) Charbon Catastrophe mnère 'étrole Chavrement Incende de raffnere Pendant le transport Gaz naturel Incende/Exploson Hydroélectrcté Nucléare ND = Non dsponble ND Décès/ Energe produte (Décès/GW-a) Notes: L'estmaton de la quantté totale d'énerge produte à partr de combustbles fossles a été multplée par 0,35, ce qu donne son équvalent en énerge électrque produte et permet, par conséquent, de fare la comparason avec l'électrcté d'orgne hydraulque et nucléare. Les décès sgnalés sont les décès mmédats; les décès dfférés, notamment pour l'accdent de Tchernobyl, ne sont pas nclus Source: D'après A.F. Frtzsche, «The Health Rsks of Energy Producton-, Rsk Analyss 9, n 4 (989) ,34 0,02 0,08 0,7,4 0,03 Les évaluatons approxmatves ndqueraent que le rsque santare pour l'être human assocé aux accdents graves dans les systèmes utlsant l'énerge nucléare, le pétrole et le gaz naturel est du même ordre de grandeur, et nféreur de deux ordres de grandeur au rsque nhérent à l'opton hydroélectrque. Avant de conclure, l faut néanmons tenr compte de pluseurs facteurs mportants: les accdents non sgnalés survenus dans les cycles des combustbles fossles et la rareté relatve des accdents de centrales nucléares font que les résultats sont peu sgnfcatfs du pont de vue statstque. Les récents décès dus au cancer après l'accdent de Tchernobyl et les effets tardfs des accdents non nucléares n'ont pas été consdérés. AIEA BULLETIN, 3/99 9