Palo Verde : anatomie d'une centrale nucléaire mythique

Posez la question de la gestion des risques climatiques dans l'industrie nucléaire et immanquablement ce nom vous reviendra en écho : Palo Verde ! C'est peu dire qu'on a là une centrale nucléaire extraordinaire : située au coeur du plus grand désert d'Amérique du Nord, le Sonora, dans une région sans cours d'eau permanent, où la température dépasse régulièrement les 40°C pendant la moitié de l'année, elle trouve pourtant le moyen de fonctionner... Et pas qu'un peu : Palo Verde est le plus gros producteur d'électricité des Etats-Unis !
 
Par quel miracle est-ce possible ? Et pouvons nous en apprendre quelque chose pour l'adaptation de nos propres centrales nucléaires face à des sécheresses et des canicules de plus en plus sévères ? C'est ce que je vous propose de voir en détails dans cet article.
 
Vue aérienne de la centrale nucléaire de Palo Verde et de son panache de vapeur
Vue aérienne de la centrale de palo Verde en fonctionnement (source)

La centrale nucléaire de Palo Verde à la loupe

Palo Verde (Palo Verde Nuclear Generating Station ou PVNGS) a beau posséder les seuls réacteurs nucléaires commerciaux au  monde sans accès à une masse d'eau naturelle, il est inutile d'y chercher une technologie révolutionnaire, un procédé unique ou un secret quelconque : la centrale en elle-même n'a rien de très original.
Comme les 2/3 des centrales nucléaires de la planète, elle est équipée de réacteurs à eau pressurisée, au nombre de 3 d'une puissance 1300MW chacun. Deux autres étaient prévus mais la demande d'autorisation a été retirée en 1979, apparemment pour des raisons économiques.

Vue détaillée de la centrale nucléaire de palo Verde
Détail de la centrale de Palo Verde (source)

En l'absence de cours d'eau, le refroidissement est évidemment effectué en cycle fermé, c'est-à-dire que l'eau utilisée pour refroidir la turbine et le réacteur est elle-même refroidie au contact de l'air puis réutilisée. 
 
Ici la centrale possède une petite originalité : elle utilise des cheminées ventilées mécaniquement plutôt que les classiques tours hyperboliques où l'air circule naturellement. Chaque réacteur en possède trois groupes comme on le voit sur la photo ci-dessus.
Cette particularité n'est pas unique : en France, la centrale de Chinon utilise le même système pour éviter que des tours trop hautes perturbent la vue des chateaux de la Loire. A Palo Verde, la préoccupation n'est pas esthétique : les aéroréfrigérants à tirage mécanique permettent simplement un meilleurs contrôle du refroidissement.
 
On peut aussi noter sur le côté de chacun des réacteurs deux bassins d'aspersion. Ce système est destiné à fournir un refroidissement de secour en cas de défaillance des aéroréfrigérants.
 
Les aéroréfrigérants à tirage mécanique d'un réacteur de la centrale de Palo Verde
Les aéroréfrigérants à tirage mécanique d'un réacteur de la centrale de Palo Verde (source)
Contrairement à ce qu'on pourrait penser, l'environnement aride de la centrale rend ce système particulièrement efficace : en effet le refroidissement de l'eau est assuré principalement par évaporation. L'air très sec, qui peut absorber beaucoup de vapeur, permet d'obtenir facilement une température bien plus basse que celle de l'air ambiant.

D'où vient et où va l'eau ?

La centrale de Palo Verde ne se distingue pas réellement de ce que l'on peut voir en France, par exemple à Chooz et ou Cattenom : réacteurs de conception et de puissance comparables, principe de refroidissement identique. Par conséquent, l'eau reste indispensable à son fonctionnement. Comme ses homologues françaises, Palo Verde a besoin d'évaporer de l'ordre d'une tonne d'eau par seconde et par réacteur pour se refroidir.

En plein désert, d'où vient cette eau ? Elle est tout simplement achetée, auprès de l'agglomération de Phoenix quelques 70 kilomètres à l'est de la centrale.
 
Bassin d'aspersion d'un des réacteurs de la centrale de Palo Verde
Bassin d'aspersion d'un des réacteurs de Palo Verde en fonctionnement (source)
 
Les quelques 5 millions d'habitants de l'agglomération de Phoenix sont alimentés en eau par canaux et pipelines depuis les rivières Salt et Verde, et dans une moindre mesure depuis le Colorado. Après utilisation, cette eau est envoyée vers les stations d'épuration de l'agglomération : dans le contexte très aride de la région, les eaux usées sont à 100% traitées et réutilisées. C'est l'une d'entres-elles, la station de 91st street, qui se charge d'alimenter la centrale en eau recyclée.
 
Une vue d'ensemble de la centrale permet de suivre le cheminement de cette eau :
 
Vue d'ensemble et fonctionnement de la centrale de palo Verde, de la station de traitement de l'eau et des bassins
Vue d'ensemble et fonctionnement du site de Palo Verde

L'eau, amenée par un pipeline souterrain de 3 mètres de diamètre, commence par passer dans une nouvelle usine de traitement destinée à assurer une qualité constante.
Une fois traitée, elle est envoyée vers les deux bassins situés à proximité. La centrale vient puiser dans cette réserve de 4 millions de mètres cubes comme elle le ferait dans un lac ou un océan.
 
Dans la centrale elle-même rien de particulier, on l'a déjà vu. Mais ensuite un nouveau problème se pose : comme toutes les centrales refroidies en circuit fermé, Palo Verde doit régulièrement changer l'eau de son circuit de refroidissement. Sinon chaque cycle d'évaporation aboutirait à concentrer de plus en plus les minéraux et les impuretés, jusqu'à boucher les canalisations. Dans une autre centrale, l'eau issues de ces purges de déconcentration serait diluée dans un fleuve ou dans l'océan. Cette possibilité n'existe pas à Palo Verde.
L'eau des purges est donc envoyée vers les grands bassins d'évaporation installés au sud. D'une superficie de 2.6km², un peu plus que la principauté de Monaco, ces bassins stockent l'eau jusqu'à ce qu'elle soit entièrement évaporée.
 
Lorsque c'est terminé, il reste une boue qui n'est pas radioactive mais concentre des résidus de produits chimiques utilisés à différentes étapes du processus. Cette boue est ensevelie dans des décharges situées à proximité.
 
Comme toute l'eau qui arrive à la centrale est évaporée, la consommation par kilowattheure produit est à peu près le double de celle d'une centrale ordinaire.
 

Une vraie-fausse solution pour face au manque d'eau

A ce stade, vous l'aurez compris, la centrale de Palo Verde a resolu le problème de sa dépendance à l'eau de la même façon que le scaphandrier a résolu sa dependance à l'air : en l'amenant pas un tuyaux dans un milieu où il n'y en a pas.
 
Il n'empêche que ce système ingénieux a fait des émules. Aux Etats-Unis, une cinquantaine de centrales électriques fonctionnent sur le même principe. C'est le cas notamment de plusieurs centrales à gaz voisines, par exemple Redhawk (1060MW, inaugurée en 2002), qui puise d'ailleurs dans les mêmes bassins que Palo Verde, ou Mesquite (1250MW, inaugurée en 2003).

Vue aérienne de la centrale à cycle combiné gaz de Mesquite et de la centrale nucléaire de Palo Verde
Vue aérienne de la centrale à cycle combiné gaz de Mesquite
voisine de la centrale nucléaire de Palo Verde (source)

Et là vous voyez certainement venir le gros problème de Palo Verde : la concurrence pour l'accès à l'eau.
 
En effet la ressource en eau recyclée de la région de Phoenix n'est pas extensible à l'infini, d'autant que l'approvisionnement en eau brute pour la production d'eau potable est lui-même problématique. Les eaux usées recyclées sont donc très demandées pour la production d'électricité, pour l'irrigation voire pour la consommation humaine - directement via la réinjection dans le réseau d'eau potable (autorisée depuis 2019), indirectement pour recharger des acquifères et des zones humides ou même via la production de bière...
 
Concrètement, cette concurrence se traduit par une forte augmentation des coûts pour la centrale. Celle-ci bénéficiait historiquement de tarifs très raisonnables : de l'ordre de 40$ pour mille mètres cubes, ce qui est comparable par exemple à la redevance pour prélèvement de la ressource en eau payée par les centrales équivalentes en France. 
Mais face a l'explosion des besoins, le tarif a été renégocié au tournant des années 2010 et augmente progressivement pour atteindre environ 250$ pour 1000m³ en 2025. Ensuite, il sera indexé sur le prix de l'énergie et de l'eau avec une tarification progressive : plus la centrale consommera, plus son eau sera chère. 
 
Dans ce contexte, Palo Verde cherche paradoxalement à s'affranchir du système pour lequel elle est si régulièrement citée en exemple.
 

Mais un exemple intéressant tout de même

Le site exploite déjà un aquifère souterrain pour l'eau destinée au circuit primaire, à la lutte contre les incendies et à la consommation humaine. Pour le plus gros morceau, l'alimentation des circuits de refroidissement, plusieurs voies sont explorées : l'utilisation d'eaux souterraines impropres à la consommation (projet abandonné après que le permis ait été refusé en 2019), un étage de refroidissement sec avant les aéroréfrigérants, une nouvelle usine de traitement qui permettrait de réutiliser l'eau des purges...
Face au risque de pénurie d'eau, cette recherche de solutions est louable. Et c'est une conséquence du modèle d'approvisionnement propre à cette centrale.

Car c'est là, à mon avis, que se trouve le vrai mérite de Palo Verde : elle a internalisé le coût du refroidissement.
Alors que la plupart des centrales nucléaire (et des industries) comptent sur la bonne volontée de mère nature et des autres utilisateurs des fleuves pour se refroidir, Palo Verde achète ce service. Elle est donc exposée financièrement à la raréfaction de la ressource et incitée à l'économiser.

Palo Verde est généralement citée comme la preuve qu'une centrale nucléaire peut être adaptée à toutes les conditions climatiques. Même si dans ce cas l'adaptation a plus porté sur l'intégration dans l'environnement que sur la centrale elle-même, c'est une réputation méritée.
Les données de l'AIEA permettent de le vérifier : depuis leurs mise en service, les réacteurs 1, 2 et 3 ont connu en moyenne 8, 2 et 25 heures par an d'arrêt total pour "cause extérieure liée à l'environnement", c'est-à-dire le plus souvent en raison de la météo. Pour comparer, en France, Bugey 3 aligne 97 heures d'arrêt par an en moyenne et Chooz 2 monte jusqu'à 315 !
 
Et parfois, malheureusement, c'est aussi dans ce contexte que Palo Verde est citée : pour relativiser les contraintes écologiques qui perturbent le fonctionnement des centrales françaises, par exemple lors de fortes chaleurs ou de sécheresses. Dans ce cas, il ne s'agit pas seulement d'un mauvais exemple, c'est un contre-sens : l'originalité de Palo Verde est précisément d'être construite autour de contraintes environnementales très fortes et d'en accepter les coûts.
 
Évidemment une telle démarche est plus difficile à mettre en place lorsque les conditions climatiques sont moins hostiles ou sur des installations existantes. Mais il y a peut-être là matière à réflexion.
 
 
Pour aller plus loin sur ces sujets, voici quelques suggestions de lectures :
 

Publié le 15 mars 2023 par Thibault Laconde

Canicules : comment adapter les réseaux d'infrastructures ?

J'étais auditionné hier par la mission d'information "Paris à 50°C" sur l'adaptation des réseaux critiques face aux températures extrêmes. A l'occasion, j'ai essayé de faire une synthèse sur le risque chaleur pour les infrastructures d'eau, de transport, de télécoms ou encore d'eléctricité, et les méthodes pour les maitriser, évidemment sans être exhaustif (je disposais de 30 minutes dont la moitié pour les questions).

Voici à peu près ce que j'ai dit :

Les conséquences de la chaleur sur les réseaux : exemples récents

Incident sur le réseau de distribution électrique causé par la chaleur
Le système électrique est probablement le réseau dont les déboires sont les plus médiatisés en période de canicule. L'attention porte plutôt sur la production mais les réseaux de transport et de distribution sont aussi concernés.
Il est facile de trouver des exemples récents : 5 défauts simultanés sur le réseau de distribution marseillais le 21 juin 2022, défaut d'un poste RTE près du Creusot... En remontant plus loin, la canicule de 2003 avait causé de nombreux problèmes sur les lignes électriques enterrées en Ile de France, entrainant des coupures pour 240.000 foyers. RTE avait aussi relevé un doublement du nombre de court-circuits sur son réseau.

L'impact de la chaleur sur les réseaux de transports en commun, notamment ferré, est aussi connu. Beaucoup de ralentissements et d’incidents sont causés par la dilatation des caténaires ou la déformation des rails. Sans parler des malaises...
Mais la route n'est pas épargnée : soulèvement de chaussées, bitume qui se décolle... Les pannes automobiles augmentent aussi avec la température : selon les assureurs, les déclarations de sinistres ont augmenté de 20% environ pendant la canicule de juin 2022.

On peut également penser à la production et à la distribution d'eau : la chaleur entraine une dégradation de la ressource à la fois en quantité et en qualité. En théorie, par exemple, on ne peut pas produire d'eau destinée à la consommation humaine avec une eau dont la température dépasse 25°C.
Moins fréquent, la chaleur peut aussi endommager directement les infrastructures. On en a eu au moins un exemple l'été dernier.

Enfin, les réseaux de télécommunication et de données sont aussi vulnérables aux épisodes caniculaires. On en a eu exemple spectaculaire et potentiellement dramatique en 2022 à Londres : les datacenters de deux hopitaux ont été mis hors-service, perturbant fortement les soins en pleine vague de chaleur.

Plein de problèmes différents mais des causes communes

Certains de ces phénomènes ont une certaine inévitabilité physique. Les matériaux se dilatent quand il fait chaud, le rendement des machines thermiques baisse, le chlore libre est moins stable… Il n’y a pas grand-chose que l’on puisse y faire.
Cependant, souvent, les incidents sont causés par le dépassement d'hypothèses de température utilisées à la conception. Ces hypothèses peuvent être explicites (figurer dans les cahiers des charges ou les modèles de dimensionnement…) ou implicites ("on a toujours fait comme ça et ça a toujours marché").

Les systèmes de refroidissement sont un bon exemple : ils sont dimensionnés historiquement pour une température maximale de 32°C, et encore en 2019 de 35. Lorsque ces seuils sont dépassés, les systèmes font défaut, avec un possible effet domino sur les équipements qu'ils protégeaient.

Adapter un système technique aux vagues de chaleurs, c'est donc avant tout se demander :
  1. Jusqu'à quelle température il a à l'origine été conçu pour fonctionner ?
  2. A quelle température maximale il peut maintenant être exposé ? 

 

Quels sont les outils (et les obstacles) pour anticiper ?


La réponse à la première question dépend du système et de son histoire. Pour la deuxième, il existe des outils statistiques permettant d'extrapoler les températures maximales, notamment avec la théorie des valeurs extrêmes.

Ces méthodes posent une question importante à l'exploitant ou son régulateur : quelle probabilité de dépassement, est-on prêt à assumer ?
Si par exemple, on se dimensionne sur une vague de chaleur centennale, on accepte encore un risque de défaut d’environ 26% sur 30 ans, ce qui est loin d’être négligeable pour un système critique.

De plus, avec le changement climatique, l'étude d'observations passées ne suffit plus : elle nécessite un échantillon de températures trop important qui est déjà obsolète lors de l'étude. Si par exemple on s'aligne sur les standards de l'OMM pour le calcul de normales et on utilise un échantillon de 30 ans commençant une année en 1, on peut au mieux étudier le climat moyen de 2005 (1991-2020).

Il est possible d'utiliser des projections climatiques pour anticiper les futures extrêmes de températures. Au-delà des problématiques scientifiques et techniques, ces méthodes posent plusieurs questions à l'utilisateur :

  1. Quelle est la durée de vie de l’équipement ? Et donc l'horizon à prendre en compte. Pas toujours évident au départ comme le montre en ce moment le cas des centrales nucléaires de 2e génération.
  2. Comment gérer les incertitudes de modélisation ? Il s'agit de simulation, différents modèles (et même différents run avec le même modèle) peuvent donner des résultats significativement différents sans qu'il soit possible de dire lesquels sont plus probables.
  3. Quel est le scénario d’émissions, ou l’ampleur du changement climatique, auquel on s’attend ? Sur des horizons lointains, ce facteur tend à devenir la principale source d’incertitude, or il dépend de trajectoires politique et économiques futures fondamentalement incertaines.
    Ici on est en plein dans l'actualité avec l'annonce par Christophe Béchu que le prochain PNACC prendra en compte un scénario à +4°C. Sans juger sur le fond, les infrastructures évoluent lentement et ont besoin d'une stratégie d'adaptation stable.


Ces questions ne concernent pas seulement les chercheurs et les ingénieurs. Les réponses dépendent largement d'un compromis entre la réduction des risques et l'augmentation des coûts, en fin de compte : un arbitrage politique. 

 Publié le 2 février 2023 par Thibault Laconde

 

ChatGPT peut-il aider à informer sur les risques causés par le changement climatique ?

Si vous me suivez depuis longtemps, vous vous souvenez peut-être que la toute première appli d'évaluation des risques climatiques que j'ai réalisée était un chatbot capable de répondre à des questions simples sur l'évolution locale du climat.

La génération automatique de texte a toujours eu un rôle à jouer pour démocratiser l'étude des effets du changement climatique. Même si cela peut sembler marginal par rapport aux étapes de traitement des projections ou de modélisation d'impact, qui sont le coeur technique et scientifique du projet, c'est bien le rapport produit à la fin -sa précision, sa fluidité et son intelligibilité- qui va déterminer si les résultats seront compris par l'utilisateur, et pourront être réellement mis au service d'une démarche d'adaptation.

J'ai donc naturellement été attentif au buzz provoqué depuis quelques semaines par ChatGPT. Cette technologie pourrait-elle venir compléter notre boite à outil ? Peut-elle être mise au service de la lutte contre le changement climatique ?

Vous avez des questions ? ChatGPT a des réponses !

Si vous habitez dans une grotte, ChatGPT est un robot conversationnel développé par l'entreprise américaine OpenAI. Il s'appuie en réalité sur le modèle de language GPT-3, existant depuis 2020, mais avec la différence majeure qu'il est accessible via une interface simple. N'importe quel internaute peut créer un compte et venir dialoguer de tout et de rien avec le système.

Vous avez une question sur les effets du changement climatique ? Pas de problème, il sera ravi de vous répondre :

Cette réponse est à la fois impressionnante et decevante.

Impressionnante parce qu'elle hierarchise correctement les informations et avance une recommandation tout-à-fait raisonnable. 

Même si ce n'est pas explicitement demandé dans la question, le deuxième paragraphe aborde logiquement le changement climatique. Les valeurs numériques et la référence sont irreprochables : dans le 5e rapport du GIEC, la borne inférieure de l'intervalle de confiance à 95% de l'élévation moyenne du niveau de la mer à la fin du siècle dans le scénario d'émissions le plus bas (RCP2.6) est effectivement de 26 cm et la borne supérieure de l'intervalle de confiance à 95% dans le scénario d'émissions le plus haut (RCP8.5) est bien de 82 cm.

Des informations publiques, anciennes et... aléatoires

Le premier problème de cette réponse, c'est qu'elle ne répond pas à la question.

Ce n'est pas vraiment une surprise : le modèle est entrainé sur des textes disponibles sur le web en 2021. ChatGPT ne peut donc vous donner que des informations suffisamment anciennes et publiques pour qu'il ait effectivement pu les rencontrer dans son jeu de données d'entrainement.

Les projections du niveau de la mer au Havre (ou dans la plupart des villes côtières du monde) n'en font pas partie. Elles existent mais confinées dans des bases de données scientifiques, elles n'ont pas été assez discutées sur internet pour que le modèle puisse en avoir connaisance. Le choix de la source (le 5e rapport du GIEC sorti en 2013) est peut-être aussi lié au jeu de données d'entrainement : le modèle a sans doute été peu exposé aux projections plus récentes, publiées avec le 6e rapport du GIEC mi-2021.

Inutile cependant d'analyser trop précisément cette réponse parce qu'elle est générée aléatoirement : si on lui repose la même question, le système produira un autre texte. Celui-ci peut-être une simple reformulation ou bien être entièrement différent.

C'est un problème plus fondamental de ChatGPT, ses réponses ne sont pas stables. Une fois il nous dira que, selon l'Organisation météorologique mondiale, le niveau de la mer pourrait augmenter de 0,3 à 0,7 mètre, une autre fois que l'Institut français de la biodiversité anticipe une élévation de 10 centimètres. A moins que ce ne soit l'ANDRA ? Les projections du GIEC, souvent citées, seront parfois de 20 à 60 centimètres, parfois de 0.26 à 0.55, parfois de 30 centimètres à un mètre... Et occasionnellement, il peut dire que la prévision est impossible et conclure, philosophe, que "en fin de compte, seul le temps nous dira comment le niveau de la mer au Havre évoluera".

Une utilisation en data-to-text est-elle envisageable ?

ChatGPT n'est donc pas en mesure de fournir des informations actualisées et fiables. Mais s'il échoue sur le fond, peut-il aider sur la forme ? Si on lui donne des chiffres, peut-il en rédiger l'explication ou l'interprétation ?

Pour essayer de répondre à cette question, j'ai réalisé des tests avec l'API de GPT3. J'ai donné explicitement des valeurs d'élévation du niveau de la mer sur 2 horizons de temps et deux scénarios et j'ai demandé au modèle de me proposer 5 textes à partir de ces données. 

Résultat, sur les 5 textes :

  • Trois reprennent correctement les données fournies,
  • Un se trompe (proposition 1)
  • Un est complétement aux fraises (proposition 4)

On attend au minimum que les données soit reprises complétement et sans erreur - le critère pourrait être par exemple qu'un lecteur ordinaire puisse reconstituer les données fournies au modèle. Dans le contexte de l'étude des effets du changement climatique, avec des risques humains et matériels importants, je ne vois pas comment on pourrait utiliser un système qui n'est pas irréprochable sur ce point. Et clairement GPT est loin du compte...

Probablement que la requête pourrait être améliorée. Et les textes étant générés aléatoirement, on n'a peut-être pas eu de chance au tirage... Mais justement la dimension aléatoire du résultat implique que même si une requête semble marcher, on ne pourra jamais garantir que le texte généré sera toujours exempt d'erreur.

Prendriez-vous des conseils de gestion des risques climatiques auprès d'une IA ?

Si on lui demande des chiffres, ChatGPT (ou GPT-3) régurgite de façon plus ou moins exacte des bouts d'information auxquelles il a été exposé pendant son entrainement. Si on lui donne les chiffres, il peut les reprendre fidélement comme il peut se tromper du tout au tout. 

Qu'est-ce qui décide du succès ? C'est en partie aléatoire, en partie le résultat de mathématiques complexes dans la grande boite noire qu'est un réseau de neurones profond.

Rien n'est fiable, rien n'est reproductible, rien n'est explicable.

Quelque soit votre domaine, c'est évidemment un problème si vous imaginez que GPT va pouvoir se substituer à un expert. En matière de risques climatiques, c'est tout simplement inenvisageable : si vous prétendez dire à quelqu'un ce qui va lui arriver en 2050 ou 2100, sans vérification possible avant des décennies, la confiance est clé. Tout doit être explicable, sourcé et transparent.

Au-delà de ce cas, c'est la raison pour laquelle je suis très prudent vis-à-vis des utilisations de l'intelligence artificielle pour l'adaptation au changement climatique en général, et chez Callendar en particulier. A mon avis, l'IA ne doit être envisagée que comme dernier recours et en privilégiant des modèles simples, peut-être moins précis mais dont on maitrise parfaitement le fonctionnement.

 

Si vous êtes intéressé par l'élévation du niveau de la mer, vous pouvez consulter cet article qui explique l'origine des incertitudes et comment les gérer ou tester l'application développée par Callendar pour estimer la date de submersion à votre adresse :


 Publié le 19 décembre 2022 par Thibault Laconde

Canicule : faut-il inscrire une température maximale dans le Code du Travail ?

En l'espace d'à peine un mois, nous venons de vivre deux vagues de chaleur historiques, et le mot n'est pas aussi galvaudé qu'on pourrait le croire. Les épisodes de températures caniculaires de juin et juillet 2022 ont en commun d'avoir enfoncé les records de tout l'ouest et le nord de la France mais le premier avait une autre caractéristique plus discrète et peut-être plus inquiétante : sa précocité. Dès le jeudi 16 juin, bien avant la pause estivale et en semaine, 12 départements se sont réveillés en vigilance rouge "canicule"... et brusquement la question de l'organisation de travail en période de forte chaleur a pris une tournure beaucoup plus concrète.

Chaleur et travail : que dit le droit ?

chaleur et travail : faut-il modifier la loi
Ce n'était que la 4e fois depuis sa création en 2004 que l'alerte "canicule" était placée au plus haut niveau. La vigilance rouge signifie que Météo France prévoit "des phénomènes dangereux d'intensité exceptionnelle" et impose une "vigilance absolue". Mais concrètement, qu'est-ce que cela veut dire pour les travailleurs exposés à la chaleur ?

La réponse du Code du Travail : débrouillez-vous.

La protection des salariés contre la chaleur est sous la responsabilité de l'employeur dans le cadre de son obligation générale d'évaluation et de prévention des risques. Cependant le droit du travail français ne fixe aucun seuil de température. Il n'existe ni limite de température de l'air interdisant le travail en extérieur, ni température d'ambiance maximale pour les ateliers, les bureaux, etc.

Pour l'anecdote, l'article R4121-1 du Code du Travail, celui-là même qui impose à l'employeur d'évaluer les risques, n'en mentionne explicitement qu'un seul : les risques "liés aux ambiances thermiques". C'est bien qu'ils doivent être un peu importants...

Cette obligation d'évaluation et de prévention est tout de même renforcée dans les départements placés en vigilance rouge canicule. Selon les instructions du Ministère du Travail, l'employeur doit "procéder à une réévaluation quotidienne des risques encourus par chacun des salariés" et aménager le travail en conséquence, par exemple en diminuant la charge de travail, en modifiant les horaires, en élargissant le télétravail... L'INRS met à disposition des recommandations dans ce sens.
Si ces mesures sont insuffisantes pour garantir la santé et la sécurité des salariés, l'employeur doit arrêter le travail.
 

Droit de retrait

Si l'employeur ne prend pas les mesures nécessaires pour protéger les travailleurs face à la canicule, c'est l'heure du droit de retrait. Il faut pour cela "un danger grave et imminent pour la vie ou la santé" des salariés (art. L4131-1 du Code du Travail). Mais là aussi aucune indication claire.
La jurisprudence n'aide pas à s'y retrouver. Le seul exemple a ma connaissance c'est cet arrêt de la Cour de Cassation de 2010 qui donne raison a un couvreur licencié après avoir arrêté le travail pendant la canicule de 2003.
 

En théorie, le Code du Travail est très protecteur pour le salarié qui exerce son droit de retrait : l'employeur ne peut pas s'y opposer, le sanctionner ou retenir son salaire. En pratique, cela reste une décision très difficile surtout en l'absence de règles ou de précédents.

Il y a eu quelques exemples d'exercices du droit de retrait pendant la vague de chaleur de juin 2022, par exemple à l'usine Toray d'Abidos (suite à un accident du travail) ou aux abattoirs Bigard de Quimperlé. Ce n'est probablement pas un hasard s'il s'agit de sites avec une forte population ouvrière et des syndicats solidement implantés, on peine à imaginer l'utilisation de ce dispositif par des salariés précaires - ce que reconnait d'ailleurs explicitement la CGT de Quimperlé - ou simplement isolés par un travail en extérieur. Or ce sont souvent eux les plus exposés.

 

Le Code du Travail devrait-il prévoir une température maximale ?

En résumé, le droit du travail n'indique pas à partir de quand la chaleur est considérée comme dangereuse. La décision d'arrêter le travail en cas de canicule est laissée à l'appréciation de l'employeur et, en dernier recours, du salarié via l'exercice du droit de retrait.

Question évidente : la loi devrait-elle fixer une température au-delà de laquelle l'employeur doit arrêter le travail ? A mon avis, la réponse est oui.

Il est difficile de fixer une température en dessous de laquelle il n'y a pas de danger. Il existe des exemples de coups de chaleur mortels avec une température inférieure à 30°C... La température acceptable depend en effet de nombreux facteurs : conditions météorologiques, notamment humidité, ensoleillement et vent, âge, état de santé et acclimatation, niveau d'effort physique, port d'équipements de protection individuels, etc. 

Par contre, il est assez facile de fixer une température au-delà de laquelle le travail est toujours dangereux. C'est le sens que devrait avoir selon moi l'inscription d'une température maximale dans la loi : donner une borne supérieure. Un repère qui permet à l'employeur, son représentant ou le salarié de regarder une carte météo ou un thermomètre et dire : "OK, la décision ne m'appartient plus, il faut arrêter".

Cette inscription ne devrait évidemment pas priver l'employeur et le salarié de la possibilité de cesser le travail si les conditions deviennent dangereuses avec des températures inférieures.

 

Où fixer la limite ? Quelques sources d'inspiration

Une température maximale au travail, ça n'est pas inédit, y compris dans des pays qui ne sont pas connus pour leur droit social progressiste. Pour ne citer que quelques exemples : 

  • En Arabie Saoudite, le travail en extérieur est interdit en été entre midi et 15h et doit être suspendu si la température atteint 50°C
  • Le Qatar s'est doté récemment, après moult pressions, d'une règle interdisant le travail en extérieur lorsque la température de thermomètre globe humide (une variante de la température humide tenant compte en plus de l'ensoleillement et du vent) dépasse 32.1°C.
  • En Chine, le travail en extérieur est interdit lorsque la température maximale journalière dépasse 40°C et réglementé au-dessus de 35 (durée maximale, interdiction des heures supplémentaires...). Et il ne s'agit pas que de limites théoriques : la suspension du travail en extérieur a par exemple été mise en oeuvre à Shanghai cette année.
    Les travailleurs chinois ont aussi droit à une (petite) prime de chaleur.

Il existe même une norme internationale sur le sujet : l'ISO 7726. Comme la législation quatari, elle fixe des seuils en température de thermomètre globe humide (WBGT en anglais) et différenciés selon le niveau d'effort physique et l'acclimatation. Par exemple pour un travailleur non acclimaté, elle recommande de limiter l'activité à partir d'une température WBGT de 23°C et de cesser toute activité à à 33°C.

Le graphique ci-dessous donne une approximation des limites de l'ISO 7726 en fonction de la température et de l'humidité :

ISO 7726 : Température maximale recommandée au travail
 

Aux taux d'himidité usuels, la limite se situe autour de 40°C. S'il fallait inscrire un seuil dans la loi, je pense que cette valeur serait un bon candidat.

 

 Publié le 25 juillet 2022 par Thibault Laconde

Vague de chaleur de juin 2022 : quels dommages matériels en France ?

Vague de chaleur : Carte de température moyenne les 17 et 18 juin 2022
Fermez les yeux et essayez de visualiser les dommages causés par une tempête. Vous y arrivez sans problème. Maintenant faites la même expérience pour une canicule : quelles sont les images qui vous viennent à l'esprit ? C'est probablement beaucoup plus flou...

Les conséquences matérielles et humaines de la chaleur sont diffuses, souvent difficilement perceptibles et il n'est pas toujours possible de les imputer de façon certaine à la température. Au point qu'elles peuvent parfois sembler inexistantes. Pourtant une vague de chaleur comme celle du 15 au 19 juin 2022 est bel et bien un phénomène météorologique extrême avec ses victimes et ses dommages matériels. 

Vous en voulez la preuve ? J'ai réuni dans cet article quelques unes des conséquences concrêtes de la dernière vague de chaleur.

Coupure d'eau et d'électricité, panne de transport, accident du travail, pertes agricoles... Cette liste est forcément très incomplète, d'autant que je n'ai retenu que des exemples sourcés et précis. Beaucoup d'effets connus de la chaleur ne sont pas mentionnés pour cette raison.

Vous pouvez aider à compléter en signalant en commentaire des exemples manquants.

 

Accident du travail et droit de retrait

A Abidos (64), des salariés de l'usine Toray ont exercé leur droit de retrait jeudi 16 juin après un accident du travail, entrainant l'arrêt d'une ligne de production. Selon les représentants CGT de l'établissement, la température dépassait 60°C sur certains postes de travail.

Vendredi 17 en fin de matinée, des salariés de l’usine Bigard de Quimperlé (29) ont exercé leur droit de retrait en raison de la chaleur dans les ateliers. Selon la CGT, 70% des salariés en CDI des abattoirs porc et bœuf ont cessé le travail.
 

Production, transport et distribution d'électricité

A Montdidier (80), la chaleur a causé une panne générale d'électricité vendredi 17 juin à 17h. La coupure duré 3 à 4h et touché 6000 personnes, l'hôpital (secouru), des industries… Le rôle de la chaleur est confirmé par la maire.
 
Dans le 14e arrondissement de Paris, le 17 à 22h, la chaleur a provoqué plusieurs explosions sur un équipement électrique souterrain, entrainant un affaissement de la chaussée. Environ 5000 foyers ont été privés d'électricité, le courant est rétabli le 18 à 2h30.
 
En Saône-et-Loire, une défaillance sur un poste RTE a entrainé deux coupures d'électricité touchant environ 45.000 personnes chacune dans le nord-ouest du département dimanche. La première le 19 de 4h à 6h30, la seconde la nuit suivante. Selon la préfecture, la panne était "liée de toute évidence aux fortes chaleurs". La chaleur semble aussi avoir retardé les réparations.
 
A Marseille, le 21 juin, 5 défauts simultanés ont privé 10.000 foyers d'électricité pendant environ 24h. En cause, selon Enedis : "la chaleur caniculaire emmagasinée dans les sols goudronnés, additionnée à une forte consommation électrique".
Pour les lignes enterrées, il n'est pas rare que les incidents se produisent après la fin de la période de chaleur en raison de l'inertie thermique du sol.
 

Eau

Vendredi 17 dans l’après-midi, la chaleur a endommagé la canalisation principale alimentant Condé-Northen (57) et privé 700 personnes d'eau courante pendant plus de 24 heures. Des agriculteurs ont aussi été touchés.
 
La chaleur favorise la prolifération de pathogène dans l'eau.  Dans la région de Toulouse, par exemple, la baignade et les activités nautiques ont été interdites à la base de loisir du lac de Sesquières à partir du samedi 18 : les analyses ont révélée la présence de cyanobactéries le lac.
 
Le réchauffement des cours d'eau a aussi entrainé une surmortalité des poissons, par exemple en Loire Atlantique ou en Suisse.
 

Transports

Mercredi 15 juin vers 15h, le téléphérique urbain de Toulouse a subi une panne suite à la surchauffe d'un local électrique. Une trentaine de voyageurs ont du être évacués. Le téléphérique, inauguré il y a à peine un mois, a été remis en service jeudi.
Le téléphérique de Brest est également tombé en panne mercredi 15 juin dans la soirée, il est resté hors service jusqu'au 25. Selon l'opérateur, RATP Développement, parce que "les changements importants de température entraînent une variation de tension du câble". 
 
Selon le groupe IMA, la chaleur a provoqué une forte augmentation du nombre de pannes automobiles. Entre jeudi et dimanche, 16.500 demandes d'assistance ont été traitées, environ 20% de plus qu'en temps normal.
 
En Belgique, samedi 18 en début de soirée, un soulèvement de chaussée a entrainé la fermeture d'une bretelle de l'autoroute A8 à hauteur de Tournai.
 
En Suisse, la déformation des rails sous l'effet de la chaleur a entrainé l'interruption du trafic ferroviaire entre Neuchâtel et Chambrelien, dimanche 19 à partir de 14h30.

Agriculture et agroalimentaire


Selon Christiane Lambert, présidente de la FNSEA, la chaleur et la sécheresse sont responsables de récoltes précoces : "trois jours de canicule terrible ont fait le travail de mûrissement de 10-15 jours". Elle craint une perte de rendement entre 10 et 30% selon les régions.
 
Le jeudi 16 juin, le système de réfrigération des abattoirs d'Alès est tombé en panne. Après vérification des services vétérinaires, une cinquantaine de carcasses stockées sont jugées impropres à la consommation. Le préjudice est évalué entre 150 et 200.000€.
 
A Trungy (14), un hangar agricole contenant 300 à 400 tonnes de ballots de lin a brulé samedi 18 vers 2h du matin. La piste d'une combustion spontanée causée par la chaleur est privilégiée.
 
 

Evénements, loisirs, lieux publics

De nombreuses manifestations ont été annulées. Parmi beaucoup d'autres : fan zone à Castres pour la demi-finale du top14, étape de la Route d'Occitanie dans le Tarn, marathon relais d’Angers, festival Freemusic de Montendre, championnat du monde de class40 à la Rochelle...
Certaines préfectures ont interdit toute manifestation en extérieur ou dans des espaces non-climatisés. Par exemple : Charente-Maritime, Deux-Sèvres, Gironde, Vienne, Landes... D'autres se sont contenté de recommander l'annulation.
 
A Parthenay (79), une panne de climatisation au palais des congrès a entrainé l'annulation d'un spectacle samedi soir. Le problème a été résolu dimanche par l'arrosage de l'unité extérieure.
 
Plusieurs piscines et centres aquatiques ont subi des intrusions ou des bousculades, entrainant l'évacuation et la fermeture du site. Par exemple à Gouvieux (60), à Tours (37) ou à Hagondange (57).
 
 

En conclusion : pourquoi lister les dommages causés par la canicule ?

La vague de chaleur de juin 2022 s'ajoute à une liste déjà longue d'épisodes caniculaires très anormaux au regard des températures historiques : Amérique du Nord en juin 2021, Sibérie en 2020, Europe en 2019, Japon en 2018, pour ne citer que quelques exemples. Et il ne fait guère de doute qu'elle en annonce d'autres tout aussi extraordinaires : il existe beaucoup d'incertitudes sur les conséquences du changement climatique mais l'apparition de canicules de plus en plus intenses n'en fait pas partie.

On ne peut pas s'adapter à ces événements si on n'en comprend pas les conséquences. Rendre visible les impacts des vagues de chaleur actuelles aide à péraprer celle de demain.

 
Publié le 29 juin 2022 par Thibault Laconde

Il est temps de parler sérieusement de la climatisation

Dernier exemple d'une stupéfiante série de records, la France vient de connaitre son mois de mai le plus chaud jamais enregistré. Et si cette vague de chaleur précoce peut paraitre assez bénine, ce n'est certainement pas le cas de celle qui a frappé le sous-continent indien en avril, ou de celle de juin dernier au Etats-Unis et au Canada, ou des trois vagues caniculaires de l'été 2020 en France...

Alors que la liste continue à s'allonger, parfois avec des températures approchant des limites physiologiques humaines, et que la protection contre la chaleur devient enjeu de santé publique, il temps de poser sérieusement la question de la climatisation. 


En finir avec un tabou : l'usage de la climatisation augmente en France, et il va continuer à augmenter

Vous vous souvenez probablement de la canicule nord-américaine, à la fin de juin 2021, et de l'image choc des "cooling centers", les refuges climatisés mis en place, par exemple, à Seattle et Vancouver pour acceuillir les habitants exténués par la chaleur. En France, nous n'avons pas encore vu ces images mais, depuis 2005, les établissements acceuillant des personnes agées doivent disposer d'une "zone refuge" où les pensionnaires peuvent se rafraichir. Et pour les autres personnes vulnérables, âgées, malades ou handicapées ? On leur recommandera, sans ironie, de se transporter dans un lieu public climatisé.

Si vous êtes pris par surprise et que vous devez gérer dans l'urgence une vague de chaleur inattendue, toutes ces idées sont raisonnables. Mais enfermer les personnes à risque dans une unique pièce climatisée ou leur demander d'aller passer leurs journées dans une galerie commerciale est un bien triste substitut à une vraie prévention... ne serait-ce que parce que l'impact sanitaire est autant causé par les chaleurs nocturnes que diurnes. Face à l'aggravation chronique des canicules, la seule solution durable pour les personnes vulnérables est de disposer d'un logement rafraîchi.

Appareils de climatisation en vente dans un supermarché français pendant la canicule
En parallèle, l'équipement en climatisation "de confort" augmente aussi à grande vitesse : en 2020, 800.000 climatiseurs ont été vendus en France. Pour comparaison en 2000 à peine plus de 300.000 foyers en étaient équipés ! Selon une enquête réalisée par l'ADEME, près d'un quart des particuliers possédaient un climatiseur en 2020, contre 14% en 2017.

Ces chiffres sont discutables : en 2018, l'Agence Internationale de l'Energie évaluait encore le taux d'équipement des foyers français à 5%. Mais il est clair que la climatisation se diffuse rapidement en France, comme d'ailleurs dans tout le sud de l'Europe. Toujours selon l'AIE, 12 millions de climatiseurs sont vendus chaque années dans l'UE, les 3/4 à usage résidentiel. Le nombre de climatiseurs en Europe aurait ainsi doublé entre 1990 et 2016 et devrait encore tripler avant 2050 pour atteindre 275 millions.

 

Les limites de la réglementation thermique

Même si la France a encore le climatiseur honteux, l'explosion de l'usage de la climatisation est déjà en cours. Et ce n'est pas la réglementation thermique des bâtiments qui sera en mesure d'infléchir cette tendance.

Jusqu'à récemment, elle écartait à demi-mot la climatisation pour les nouveaux logements. En effet, les consommations d'énergie maximales autorisées par mètre carré étaient a priori incompatibles avec son usage en dehors du pourtour méditerranéen. Cependant la climatisation n'était pas explicitement interdite et, dans la pratique, ces règles ne faisaient souvent que repousser son installation de quelques mois : beaucoup de logements neufs se retrouvaient très vite équipés après leur livraison.

La toute nouvelle réglementation environnementale 2020 reconnait cette réalité et change d'approche. Elle introduit le concept de "climatisation fictive" dans le calcul de la performance énergétique des futurs bâtiments : même si le projet ne la prévoit pas, une climatisation est comptabilisée dans la consommation d'énergie lorsque la température intérieure dépasse certains seuils.

Le message de la RE2020 : "Vous avez un projet de construction neuve non climatisée ? Bravo citoyen ! Mais on a vu vos plans et on sait que vous allez changer d'avis à la première vague de chaleur." La nouvelle réglementation thermique prend acte que l'équipement de certains logements ne pourra pas être évité.

 

Comment anticiper les effets de l'équipement en climatisation ?

C'est déjà un progrès puisque cette reglementation sanctionne indirectement les concepteurs de nouveaux projets qui n'assurent pas un confort thermique minimal en été. Malheureusement, elle ne porte que sur les logements neufs, c'est-à-dire sur une toute petite partie du problème. Pour les logements existants, les rayons des supermarchés sont déjà encombrés de climatiseurs mobiles attendant la prochaine vague de chaleur, et la ruée...

Est-ce que cela signifie qu'il est impossible d'endiguer l'usage de la climatisation ? Je pense que oui : avec la multiplication des vagues de chaleur estivales, il est illusoire d'espérer que les français vont arrêter d'acheter des climatiseurs et, une fois qu'ils seront équipés, il est illusoire de penser qu'ils ne les utiliseront pas.

La bonne question est plutôt : est-ce que les conséquences de cet usage croissant sont gérables, et comment peut-on en limiter les effets négatifs ? Une étude publiée récemment par Callendar et Colombus apporte un début de réponse.

Pour cette étude, nous avons simulé la consommation électrique d'un quartier du sud de la France pendant un été des prochaines décennies. Le quartier est composé de 100 logements climatisés dont les caractéristiques (surface, nombre de pièces, performance thermiques, etc.) sont basées sur une ville moyenne de la région Sud. Les besoins journaliers en électricité sont calculés à partir de ces caractéristiques et de conditions météos issues d'une projection du climat 2021-2050 réalisée par Météo France. 

Pour évaluer l'impact technique, économique et social de l'équipement en climatiseurs, nous avons réalisé plusieurs dizaines de simulations en faisant varier la vitesse de rénovation des logements, la façon dont la climatisation est utilisée, la performance des appareils, etc.

 

Climatiser sans drame : quelques pistes

Première conclusion : dans tous les cas, l'équipement en climatisation entraine une hausse de la consommation d'électricité et de la thermosensibilité. Climatiser a donc toujours un coût pour l'utilisateur et pour le système électrique, pas de surprise ici... Cependant il apparait très vite que le même niveau d'équipement en climatisation peut avoir des impacts très différents selon les hypothèses choisies.

Augmentation de la puissance électrique consommée par un quartier à cause de la climatisation
Puissance nécessaire à la climatisation du quartier pour différents scénarios (rénovation thermique, rendement des climatiseurs, etc.),
en fonction de la température moyenne de la journée
L'idée la plus immédiate est sans doute de mieux isoler les logements, mais ce n'est pas la meilleure. Cette solution est couteuse, longue à mettre en oeuvre et seule la rénovation complète des pires passoires thermiques permet des gains vraiment importants. Elle peut aussi être à double tranchant : une bonne isolation permet certes de maintenir la fraicheur à moindre coût dans les périodes les plus chaudes, mais l'absence de ventilation naturelle peut aussi inciter à abuser de la climatisation.

Améliorer l'efficacité des climatiseurs offre probablement un meilleurs rapport coût/efficacité surtout si cela peut être fait pendant que le taux d'équipement est encore limité. Et même sans progrès technique, il existe une réelle marge de progression. En Europe, la performance moyenne des climatiseurs reste faible par rapport à l'offre disponible. Equiper notre quartier avec les climatiseurs les plus performants disponibles sur le marché plutôt qu'avec le climatiseur moyen actuel permettrait par exemple de diviser par deux la consommation d'énergie nécessaire !

Enfin, les simulations montrent que le comportement de l'utilisateur est crucial : bien régler la température de commande, aérer avant de climatiser, fermer les volets en journée... Des actions simples et peu contraignantes permettent de réduire significativement la consommation d'électricité.

Ce dernier axe est particulièrement important, tout simplement parce que lorsque vous brancherez votre premier climatiseur, il n'y a aucune raison que vous sachiez l'utiliser efficacement : on vous a appris à bien utiliser l'éclairage ou le chauffage mais jamais la climatisation... Pour préparer les étés caniculaires des prochaines décennies, il est donc indispensable de développer l’éducation à l’utilisation efficace de la climatisation, et plus généralement la sensibilisation aux effets de la chaleurs et aux moyens de s’en protéger.

Publié le 31 mai 2022 par Thibault Laconde