La révolution des systèmes d’éclairage, qui a vu la technologie LED être largement adoptée, a permis de faire des progrès considérables en termes d’efficacité énergétique pendant la phase d’utilisation et a ainsi participer à réduire les impacts environnementaux et les coûts associés aux systèmes d’éclairage. Ce travail discute des aspects de durabilité et d’efficacité ainsi que des différents impacts directs ou indirects que l’usage des systèmes d’éclairage génère sur l’Homme et son environnement.
Tout d’abord, une analyse systémique des enjeux de l’Anthropocène et de ce qu’ils impliquent pour la transition sociétale met en avant un impératif de sobriété matérielle et énergétique indispensable pour la résolution la crise climatique. S’en suit un premier bilan à propos des apports et des risques relatifs au développement des nouvelles technologies de l’éclairage. Malgré des avancées majeures en termes d’efficacité énergétique, de nombreux questionnement sont apparus au sujet des impacts sur notre environnement, notre santé, bien être et productivité qui ne sont pas considérés et qui ne doivent plus être négligés. Une étude bibliographique recense chacun de ces impacts, allant des risques photo-biologiques à la pollution lumineuse en passant par différents aspects sociotechniques liés aux usages de l’éclairage. Différentes méthodes d’analyse d’impacts, existantes ou en développement, sont également présentés, afin d’en identifier les avantages et les limites. Alors que l’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est probablement l'outil le plus performant et le plus reconnu pour l’étude des impacts environnementaux des produits et des services, ses évolutions, l’Analyse de Cycle Vie Sociale (ACV-S) et l’Analyse Durable du Cycle de Vie (ADCV), sont encore en plein développement et nécessiteront probablement encore quelques années avant d’être uniformément reconnues et utilisées. Ce travail préliminaire a finalement mis en avant les limites de ces méthodes lorsqu’il s’agit d’évaluer les différents impacts directs ou indirects de l'usage de l'éclairage, mais également la possibilité de mieux prendre en compte les conditions réelles d’usages.
Par la suite, différentes études de cas permettent de mieux prendre en compte ces conditions d’usages mais également de discuter des impératifs de durabilité et d’efficacité à travers notamment l’influence des mixes électriques sur les résultats et les conclusions de l’ACV des systèmes d’éclairage. Le Megalumen.heure maintenu est tout d’abord introduit comme unité fonctionnelle, puis différents profils énergétiques sont mis en évidence, ainsi que la présence d’un point de bascule en France qui tend à voire la phase de fabrication contribuée plus aux impacts potentiels que la phase d’utilisation. Dans un second temps, une méthode d’analyse du coût du cycle de vie (CCV) confirme cet impératif de durabilité en définissant un optimum économique de durée de vie environ deux fois supérieur à la moyenne des lampes que l’on trouve actuellement sur le marché.
Pour finir ce travail se concentre sur une analyse multicritère d’un usage émergent des systèmes d’éclairage : les serres horticoles. Une ACV est tout d’abord réalisée pour évaluer les performances et les impacts de différentes lampes horticoles en considérant les produits et les conditions d’usages spécifiques à ce domaine. Ensuite différentes méthodes sont proposées pour évaluer la pollution lumineuse sur les parois et à l’extérieur de la serre. Elles mettent en évidence les systèmes qui contribuent le plus aux nuisances lumineuses nocturnes ainsi que les moyens de s’en prémunir. Puis une étude de retour sur investissement évalue les performances économiques des différentes configurations testées. Enfin une analyse multicritère basée sur le processus d’analyse hiérarchique (AHP) a permis de déterminer quels systèmes d’éclairage est le plus pertinent en fonction de tous les paramètres et résultats précédents. |
The recent revolution in lighting systems, which has seen LED technology being widely adopted, has led to considerable progress in terms of energy efficiency during the use phase and has thus helped to reduce the environmental impacts and costs associated with lighting systems. This paper discusses the sustainability and efficiency aspects as well as the different direct and indirect impacts that the use of lighting systems generates on humans and their environment.
First of all, a systemic analysis of the challenges of the Anthropocene and what they imply for the societal transition highlights the need for material and energy sobriety, which is essential for resolving the climate crisis. This is followed by an initial assessment of the contributions and risks relating to the development of new lighting technologies. Despite major advances in terms of energy efficiency, many questions have arisen about the impacts on our environment, health, well-being and productivity which are not considered and which must no longer be neglected. A bibliographical study lists each of these impacts, ranging from photo-biological risks to light pollution and various socio-technical aspects linked to the use of lighting. Various impact analysis methods, both existing and under development, are also presented, in order to identify their advantages and limitations. While Life Cycle Assessment (LCA) is probably the most effective and recognised tool for studying the environmental impacts of products and services, its evolutions, Social Life Cycle Assessment (S-LCA) and Sustainable Life Cycle Assessment (SLA), are still in the process of being developed and will probably require a few more years before they are uniformly recognised and used. This preliminary work has finally highlighted the limitations of these methods when it comes to assessing the various direct or indirect impacts of lighting use, but also the possibility of better taking into account the real conditions of use.
Subsequently, different case studies allow to better take into account these conditions of use but also to discuss the imperatives of sustainability and efficiency through, in particular, the influence of electrical mixes on the results and conclusions of the LCA of lighting systems. A first study on indoor lighting introduces the Megalumen.hour maintained as a functional unit and highlights different energy profiles as well as the presence of a tipping point in France which tends to see the manufacturing phase contributing more to potential impacts than the use phase. Secondly, a life cycle cost analysis (LCC) method confirms this sustainability imperative by defining an economic optimum of life span approximately twice as long as the average lamp currently on the market.
Finally, this work focuses on a multi-criteria analysis of an emerging use of lighting systems: horticultural greenhouses. First, an LCA is carried out to evaluate the performance and impacts of different horticultural lamps considering the products and the specific conditions of use in this field. Then, different methods are proposed to evaluate the light pollution on the walls and outside of the greenhouse. They highlight the systems that contribute the most to night-time light pollution and the means of preventing it. Then a return on investment study evaluates the economic performance of the different configurations tested. Finally, a multi-criteria analysis based on the hierarchical analysis process (HAP) was used to determine which lighting systems are the most relevant according to all the above parameters and results. |