L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) se présente comme un moyen de choix dans l’évaluation de la performance environnementale d’un système. L’approche classique, à l’équilibre, présente des limites liées à l’absence de considération de la notion de temps. Cette vision n’est pas adaptée à la réalité de la transition énergétique, où beaucoup de paramètres évoluent et peuvent être moyennés.
Il convient d'étudier les phases de la transition énergétique pour lesquelles il sera nécessaire de déployer plus ou moins rapidement différentes sources de production avec toutes les infrastructures et les installations nécessaires. Ce nouveau type d’approche dynamique nécessite l’ajout d’une composante temporelle en découpant la vie de chaque installation par pas de temps auxquels sont associés des inventaires particuliers.
Approche dynamique
Plusieurs niveaux d’intégration ont été identifiés :
Le premier niveau consiste à décomposer le cycle de vie en différentes phases : construction, production, démantèlement pour les procédés, ce qui permet de prendre l'impact de chaque phase sur sa durée réelle
Le deuxième niveau, plus détaillé, consiste à développer un inventaire dynamique en prenant les instants réels des extrants moyennés sur une année.
Le troisième niveau consiste à développer des facteurs de caractérisation dynamiques afin de prendre en considération l'impact réel après une durée précise.
Il existe aussi des niveaux hybrides.
Etudes de cas
L’approche proposée est confrontée à plusieurs études de cas industriels.
Evaluation dynamique des impacts environnementaux d’émanation du radon des résidus miniers
La filière nucléaire est la plus impactante dans la catégorie rayonnement ionisant en raison de l’émanation de radon des résidus miniers.
Cette étude propose une estimation de l’inventaire dynamique du radon des résidus en prenant en compte les différents paramètres de chaque site minier : production annuelle, teneur du minerai, rendement d'attaque, épaisseur de demi-atténuation, durées des phases (exploitation, arrêt, évolution ultérieure), type, hauteur et taux de dégradation de la couverture.
Des facteurs de caractérisation dynamique ont été déterminés en fonction d’autres paramètres : hauteur des résidus, vitesse du vent, température, intensité de la pluie, distance de la population et son régime alimentaire.
Evaluation de l’impact de la construction du parc électronucléaire français
Une modélisation de la construction du parc français comportant 58 réacteurs de 2ème génération (REP) entre 1971 et 2000 a été engagée. L'évolution du mix électrique pendant cette période alimente dynamiquement la base de données, en fonction de la puissance installée, de la durée de la construction de chaque réacteur et de l'inventaire des principaux intrants.
L'évaluation d'impact a été faite avec SimaPro, la méthode ILCD et la base de données Ecoinvent actualisée.
Evaluation de l’impact du déploiement de scénarios de la transition énergétique
L'objectif consiste à caractériser les impacts des scénarios de la transition énergétique française, en prenant en compte :
L’état du parc existant
L’actualisation dynamique des bases de données
L’évolution des technologies
La capacité de stockage
La stabilité du réseau
Démantèlement et recyclage
La conclusion générale de la thèse récapitule les avantages et inconvénients des différents niveaux d’approche dynamique, en insistant sur leur complexité et leur pertinence par rapport à une approche statique inappropriée pour des systèmes évolutifs. |
The Life Cycle Assessment (LCA) is presented as a means of choice in the evaluation of the environmental performance of a system. The classical approach, at equilibrium, has limits linked to the lack of consideration of the notion of time. This vision is not suited to the reality of the energy transition, where many parameters change and can be averaged.
The phases of the energy transition should be studied for which it will be necessary to deploy different production sources more or less quickly with all the necessary infrastructures and installations. This new type of dynamic approach requires the addition of a temporal component by dividing the life of each installation into time steps with which specific inventories are associated.
Dynamic approach
Several levels of integration have been identified:
The first level consists of breaking down the life cycle into different phases: construction, production, dismantling for the processes, which makes it possible to take the impact of each phase over its actual duration
The second, more detailed level consists of developing a dynamic inventory by taking the real moments of the outputs averaged over a year.
The third level consists in developing dynamic characterization factors in order to take into account the real impact after a specific duration.
There are also hybrid levels.
Case studies
The proposed approach is confronted with several industrial case studies.
Dynamic assessment of the environmental impacts of radon emanation from mining residues
The nuclear sector has the most impact in the ionizing radiation category due to the emission of radon from mine tailings.
This study proposes an estimate of the dynamic inventory of radon residues by taking into account the different parameters of each mining site: annual production, ore grade, attack yield, half-attenuation thickness, phase durations (exploitation, stop, subsequent evolution), type, height and rate of degradation of the cover.
Dynamic characterization factors were determined based on other parameters: tailings height, wind speed, temperature, rain intensity, distance from the population and its diet.
Assessment of the impact of the construction of the French nuclear power plant
Modeling of the construction of the French fleet comprising 58 2nd generation reactors (PWRs) between 1971 and 2000 has been initiated. The evolution of the electricity mix during this period dynamically feeds the database, depending on the installed power, the duration of the construction of each reactor and the inventory of the main inputs.
The impact assessment was carried out with SimaPro, the ILCD method and the updated Ecoinvent database.
Assessment of the impact of the deployment of energy transition scenarios
The objective is to characterize the impacts of the scenarios of the French energy transition, taking into account:
The state of the existing fleet
Dynamic updating of databases
The evolution of technologies
Storage capacity
Network stability
Dismantling and recycling
The general conclusion of the thesis recapitulates the advantages and disadvantages of the different levels of dynamic approach, emphasizing their complexity and their relevance compared to an inappropriate static approach for evolving systems. |