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 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.

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 (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 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 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
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 :

• Une série de 7 articles sur la vulnérabilité climatique du système électrique (nucléaire, hydroélectricité, éolien, réseau...) 
• Des explications sur la modélisation des indisponibilités causées par le changement climatique dans les Futurs Energétiques 2050 de RTE
  
• Un article sur la gestion de l'aridité et de la chaleur dans le programme nucléaire espagnol
  

 

Publié le 15 mars 2023 par Thibault Laconde

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Vague de chaleur en Amérique de l'Ouest : quels impacts matériels ?

Pendant la dernière semaine de juin, une canicule de proportions historiques s'est abattue sur le nord-ouest du continent américain. Dans cet article un peu particulier, je cherche à recencer les dommages physiques causés par cet épisode. Cette liste est forcément non-exhaustive, si vous constatez que des impacts manquent n'hésitez pas à me l'indiquer en commentaire.

Pourquoi lister les dommages causés par la canicule ?

La vague de chaleur américaine de juin 2021 s'inscrit dans une liste déjà longue d'épisodes de chaleur très improbables au regard des températures historiques - en Sibérie en 2020, en Europe en 2019, au 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.

Parmi les évenements climatiques extrêmes, les vagues de chaleur occupent une place un peu particulière : elles nous touchent tous directement, mais en même temps leurs conséquences sont difficilement perceptible. Au contraire, vous avez peu de chance d'être frappé directement par une innondation ou un ouragan et pourtant vous pouvez certainement visualiser sans problème les dommages causés par ces phénomènes.

En appartée, je pense que si tant de médias ont des difficultés à illustrer leurs articles sur les vagues de chaleur, s'obstinant à mettre des photos de familles à la plage ou d'enfants mangeant une glace pour évoquer un phénomène meurtrier, c'est en partie à cause de cette spécificité des canicules. La grande majorité de la population est touchée modérément, occultant les vraies victimes et des dégats déjà peu visibles.

Dans cet article je cherche à lister autant d'exemples que possible de dommages matériels causés par la vague de chaleur. L'objectif est de les rendre un peu plus visible et peut-être de contribuer à la compréhension des impacts de ces événements.

Impacts matériels de la vague de chaleur américaine de juin 2021

Pour l'instant, il s'agit un peu d'une liste à la Prévert mais j'essaierai de la complèter et de l'organiser progressivement.

Electricité et énergie

• Des coupures d'électricité ont touché jusqu'à 15000 foyers dans l'état de Washington du 28 au 30 juin. Ces délestages ont apparemment été causés par une saturation du réseau de distribution, pas par un manque de production (1).
• Dans la région de Portland jusqu'à 6000 foyers ont été coupés d'électricité (1), ces coupures sont probablement liées à des défautts causé par l'augmentation de la température et de la consommation (2).
  
• Des coupures ponctuelles ont eu lieu ailleurs en raison de défauts causés par la chaleur (dont l'explosion d'un transformateur dans la région de Seattle) ou de contact entre les lignes et la végétation (1).
• Quelques centaines de foyers ont été coupés en Colombie Britannique (1, 2).
  
• L'augmentation de la consommation a entrainé une forte hausse du prix du gaz et de l'électricité : jusqu'à 334$/MWh pour cette dernière (1).

Routes et transports

• De nombreuses routes ont été endommagées par la chaleur. Au moins 6 cas de soulèvement se sont produit à Seattle (1), certaines réparations nécessitent une quinzaine de jour de travaux (2). Plusieurs autoroutes ont été touchés : Interstate 5 (3), State Route 544 (4), Highway 195 (5)
• A Portland, le trafic du métro a été totalement interrompu du 27 au 29 juin (1)
  
• La dilation des pièces métalliques peut empecher les ponts mobiles de fonctionner. A Seattle et Tacoma, des ponts ont du être refroidis par aspersion (1, 2).
• La chaleur à un impact sur la charge utile des avions et sur le personnel. La compagne Alaska Air a subi de nombreux retard et quelques annulations de vols (1, 2). La chaleur peut rendre certains petits aérodromes innacessibles (3).

Entreprises, activités économiques

• De nombreuses pannes de réfrigération ont été signalées dans la restauration et la distribution alimentaire (1, 2). Ces pannes ont entrainé des pertes de marchandises et contraint certains restaurants et commerce à fermer (3), d'autres ont fait le choix de cesser leur activité pendant la vague de chaleur pour préserver matériel et salariés (4).
• Dans au moins deux cas, des salariés ont cessé le travail pour protester contre la chaleur dans les locaux (1). Certains ont été licenciés (2).
  
• Un entrepots Amazon de l'état de Washington a suspendu ses opérations le 28 en raison d'une température trop élevée et de défauts de ventilation (1).
  

Agriculture

• La chaleur peut endommager les fruits et perturbe les récoltes (1).

Impacts indirects

• La fonte accélérée de la neige a entrainé un risque d'inondation et des évacuations au Canada (1).
• En Colombie Britannique, 106 incendies étaient actifs le 2 juillet dont celui qui a détruit le village Lytton (1). Des routes et des installations hydroélectriques ont été endommagées (2).
• Les conditions météorologiques ont entrainé des pics de pollution (1, 2).
  

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Pourquoi un monde qui se réchauffe peut conduire à des vagues de froid plus extrêmes ?

Les Etats-Unis connaissent ces jours-ci une vague de froid historique avec de nombreux records battus dans le centre du pays et des conséquences dramatiques : coupures d'électricité, puits de pétrole et de gaz gelés, centrales électriques et raffineries à l'arrêt...

Si cette vague de froid est exceptionnelle par sa sévérité, l'épisode n'est pas isolé : en janvier 2019 aussi le centre des Etats-Unis avait connu une période glaciale, en janvier 2017 la température sur 5 jours en Europe centrale et dans les Balkans est descendue jusqu'à 15°C sous les normales et en 2013-2014 un hiver particulièrement rude avait fait presque intégralement geler les grands lacs.

A chacun de ces épisodes, une question revient : comment un climat qui, globalement, se réchauffe peut-il donner naissance à des vagues de froids aussi extrêmes ?

Un effet du réchauffement accéléré des pôles 

Le dérèglement du climat peut rendre les hivers plus extrêmes dans les région tempérées via plusieurs mécanismes, mais tous partagent une même origine : le réchauffement accéléré de l'Arctique.

Aussi contre-intuitif que puisse paraitre ce phénomène, il est en fait relativement simple de comprendre pourquoi le réchauffement des régions polaires peut entrainer des périodes de froid extrêmes dans les régions tempérées d'Amérique du Nord, d'Europe et d'Asie.

La densité de l'air est fonction de sa température : si vous chauffez l'air contenu dans un ballon, le volume du ballon augmente, c'est le principe de la montgolfière. C'est aussi vrai sur notre planète : la même masse d'air occupera moins de place au pôle, où il fait plus froid, qu'à l'équateur. Le résultat c'est que, à une altitude donnée, la pression atmosphérique est plus faible dans les régions polaires que dans une zone plus chaude. Ou pour le dire autrement "l'atmosphère est en pente" : Si vous vous déplaciez de l'équateur vers le pôle nord sur une surface de pression constante, vous seriez presque toujours en train de descendre. Par exemple la limite des 0.3 bars est en moyenne autour de 10 kilomètres d'altitude à l'équateur et 8.5 au pôle.

Concrètement, cette dépression a tendance à attirer et retenir l'air. La différence de température fait que les mouvements de l'atmosphère vont globalement de l'équateur vers les pôles (en tourbillonnant de l'ouest vers l'est en raison de la rotation de la terre).

Comme les pôles se réchauffent environ deux fois plus vite que le reste de la planète, le différentiel de température qui est à l'origine de ce mouvement se réduit. L'attraction exercée par les pôles devient plus faible et il est plus facile pour des masses d'air froid de s'en échapper pour venir congeler des régions tempérées.

Perturbation du vortex polaire

Voilà pour l'intuition générale. Si on veut entrer un peu plus dans les détails, il existe principalement deux phénomènes à connaitre.

Le premier est le fameux vortex polaire.

C'est un phénomène qui se produit uniquement en hiver. Pendant la nuit polaire, l'atmosphère située au-dessus du pôle se refroidit rapidement en particulier dans la stratosphère qui est normalement réchauffée par l'énergie des UV absorbés par le couche d'ozone. Ce refroidissement entraine l'apparition d'une zone de basse pression autour de laquelle se forme un immense tourbillon : le vortex polaire.

En temps normal, le vortex polaire empêche l'air froid de s'échapper vers les moyennes latitudes. Mais son fonctionnement peut être perturbé par des courants d'air venus des régions plus chaudes.

Ces perturbations peuvent avoir des effets spectaculaires : inversion du sens de rotation du vortex, augmentation de la température au-dessus du pôle de plusieurs dizaines de degrés en quelques jours, déplacement du vortex vers le sud voire dislocation en systèmes plus petits... Tout cela entrainant souvent des vagues de froid durables aux moyennes latitudes.

A gauche : vortex polaire normal en novembre 2013 (une zone de basse pression centrée sur le pôle),
à droite : vortex perturbé en janvier 2014 à l'origine de vagues de froid en Asie et en Amérique

Les perturbations du vortex polaire ne sont pas en soi anormales mais elles semblent être devenues plus fréquentes au cours des dernières décennies, expliquant en partie les vagues de froids européennes et asiatiques. Ce phénomène pourrait être lié au recul de la banquise arctique. Cependant l'évolution future de ces perturbations du vortex polaire sous l'effet du dérèglement climatique n'est pas encore claire.

Affaiblissement du jet stream

Les jets streams ("courants de jet" en bon québécois) sont des couloirs de vent situés à une dizaine de kilomètres d'altitude, l'air y circule vers l'est à très grande vitesse. Chaque hémisphère a deux courants principaux : un situé autour de 30° de latitude (jet stream tropical), l'autre autour de 60° (jet stream polaire).

Même si la réalité est beaucoup plus compliquée que ça, ces courants matérialisent la limite entre des régions chaudes, tempérées et froides relativement isolées les unes des autres.

Mais ces limites ne sont ni fixes ni en ligne droite. Sous l'effet du relief et des différences de température au niveau de la surface, le jet stream forme des méandres se déplaçant lentement. C'est particulièrement le cas dans l'hémisphère nord où la disposition des terres émergées favorise ces variations. Il est donc possible pour une même région d'être parfois au sud et parfois au nord du jet stream ce qui va déterminer des conditions météorologiques très différentes.

Animation représentant l'évolution du jet stream polaire au-dessus du continent américain (NASA)

Comme les pôles se réchauffent plus vite que le reste de la planète, le différentiel de température qui met en mouvement les jets streams diminue. Cet affaiblissement a pour effet de rendre les courants plus sensibles aux phénomènes locaux. Pour le dire simplement : la frontière entre les zones froides et tempérée devient plus souple mais aussi moins mobile.

Résultat : il devient plus probable qu'une grande oscillation du jet stream polaire permette à de l'air froid de descendre loin en zone tempérée, ou à l'inverse entraine un épisode de chaleur anormal aux hautes latitudes. Ces périodes extrêmes ont aussi tendance à durer plus longtemps.

Quelle est la morale de l'histoire ?

Est-il possible d'imputer ou non une vague de froid au changement climatique ? Et peut-être s'attendre à des périodes de froids plus extrêmes en dépit d'une tendance au réchauffement ? Ces deux questions sont encore largement en débat : comme c'est souvent le cas au début, l'intensification de la recherche sur ces sujets a eu tendance à faire augmenter les incertitudes plutôt qu'à les réduire... 

Mais comme toujours lorsqu'on parle de gestion des risques, savoir ce qu'on ne sait pas est presque aussi important que savoir. La climatologue canadienne Katharine Hayhoe emploie à ce sujet une expression que je trouve intéressante : "global weirding" (bizarification ? climatique) plutôt que de "global warming" (réchauffement climatique).

En effet, lorsqu'on s'intéresse aux effets du changement climatique au-delà de raisonnements qualitatifs ou de grandes moyennes, on découvre des évolutions complexes et souvent équivoques. Pour ne citer qu'un exemple (sur lequel on reviendra) : saviez-vous que même si le changement climatique fait, globalement, augmenter le niveau de la mer, il existe des endroits où il devrait baisser au cours du XXIe siècle ?

De la même façon, il ne fait guère de doute que la température moyenne en hiver augmente et va continuer à augmenter au cours des prochaines décennies. Cependant la vague de froid qui frappe actuellement le centre des Etats-Unis doit être prise comme un avertissement par ceux qui voudraient en tirer des conclusions trop rapides.

Publié le 16 février 2020 par Thibault Laconde

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Comment l'armée américaine gère ses risques climatiques ?

Dans le courant de l'été, l'armée de terre américaine a publié un document apparemment inattendu : intitulé "Army Climate Resilience Handbook", manuel de résilience climatique de l'armée, il s'agit d'un guide destiné aux planificateurs militaires américains pour les aider à réduire les risques climatiques actuels et futurs.

Dans cet article, je vous propose un survol de ce document de presque 250 pages qui pourrait inspirer les spécialistes de la défense de ce coté-ci de l'Atlantique, mais aussi beaucoup d'entreprises ou d'organismes publics.

 

Les risques climatiques, un sujet ni étrange ni nouveau pour les militaires américains

D'abord, il est peut-être utile de remettre ce guide dans son contexte. La gestion des aléas météorologiques fait évidemment partie intégrante des missions d'une armée mais on peut s'étonner de voir la question du changement climatique abordée aussi ouvertement dans le contexte américain.

En réalité, le changement climatique est clairement identifié comme une menace dans les spécialistes de la défense aux Etats-Unis. Pour ne citer que les jalons principaux :

• La Revue quadriennale de défense de 2014 accordait une place significative aux effets du changement climatique et annonçait, entre autres, une évaluation systématique des risques pour toutes les installations militaires - objectif repris dans une feuille de route publiée peu après.
• En 2016, sur ordre du président Obama, le département de la défense a publié une directive sur "l'adaptation au changement climatique et la résilience", qui répartissait les responsabilité et affectait des moyens pour évaluer et gérer les risques climatiques.
  
• Lors du vote du budget de la défense pour l'année 2018, le Congrès a reconnu le changement climatique comme une menace directe pour la sécurité des Etats-Unis et demandé une évaluation des vulnérabilités à l'horizon des 20 prochaines années. Il est intéressant de noter que le Sénat comme la Chambre des représentants étaient à majorité républicaine lorsque ce texte a été adopté.

En parallèle, toute une série d'événements ont illustré la vulnérabilité des installations et des opérations militaires américaines. Là aussi une liste exhaustive serait trop longue mais pour citer quelques cas marquants :

• 
  en août 2013, le centre d'entrainement de Fort Irving en Californie subit pour plusieurs millions de dollars de dégât suite à un épisode de pluie intense.
• en juin 2016, 9 soldats meurent dans une inondation à Fort Hood (Texas).
  
• en octobre 2018, la base aérienne de Tyndall en Floride est ravagée par l’ouragan Michael, près de 484 bâtiments sont détruits ou irréparables, 11000 personnes et tous les avions en état de voler sont évacués.
• en mars 2019, un tiers de la base aérienne d'Offut est inondé, 130 bâtiments sont endommagés, le coût de reconstruction estimé à près d'un demi milliard de dollars.
• en août 2020, la base aérienne de Travis est évacuée sous la menace d'un des incendies qui embrasent la Californie.

Ajoutez à cela, le nombre rapidement croissant des coups de chaleur à l'entrainement, et il n'est vraiment plus surprenant que les armées se préoccupent des risques climatiques actuels et futurs. La marine a d'ailleurs devancé l'armée de terre : la Navy a publié son propre manuel sur l'adaptation et la résilience des installations dès 2017.

Quatre étapes pour identifier et réduire les risques climatiques

Le manuel de l'US Army s'adresse aux planificateurs. L'objectif de leur fournir une demarche pour identifier et réduire les risques climatiques lors de la création ou de la révision de schémas directeurs immobilier, plan eau et énergie, plan de gestion des urgences, etc.

L'approche proposée passe par 4 étapes :

1. Définir le périmètre et les objectifs

Quelle est la situation actuelle ? L'emplacement des installations et leurs rôles ? Les cartographies et les informations topographique dont on dispose ? Les risques déjà connus et les mesures de mitigation existantes ?

Et qu'est-ce que l'on souhaite faire à l'horizon 20-50 ans ? Des extensions ou de nouvelles constructions sont-elles envisagées ? Certaines zones peuvent-elles être réaffectées ? Etc.

2. Identifier les risques climatiques observés et futurs

Cette étape est probablement la plus importante. Elle se décompose en deux sous-parties.

D'abord, on va recenser systématiquement les problèmes déjà observés et les événements climatiques extrêmes passés ainsi que les tendances connues. Ces observations sont synthétisées dans un tableau et des fiches assez brêves dont le manuel fournit plusieurs exemples.

La deuxième partie consiste à évaluer l'évolution des risques sous l'effet du changement climatique. Cette évaluation passe par un outil informatique, l'Army Climate Assessment Tool ou ACAT, qui est certainement l'aspect le plus innovant de la démarche.

Cet outil n'est pas accessible mais un guide utilisateur et quelques captures d'écran sont fournis dans le manuel et permettent de se faire une idée assez précise de son fonctionnement. L'ACAT s'appuie sur le 5e rapport du GIEC et le projet CMIP5 : il exploite des projections à l'horizon 2050 et 2085 réalisées par plusieurs dizaines de modèles américains et internationaux pour deux scénarios d'émissions (RCP8.5 et 4.5). Ces projections sont régionalisée avec une résolution spatiale qui descend à 8km et servent à calculer une trentaine d'indicateurs locaux : aridité, submersion, érosion côtière, cumul maximal de précipitations sur 1 jour et 5 jours, fréquence des épisode de chaleur supérieur à 95°F/35°C, etc. Les sources et les modes de calcul pour chaque indicateur sont détaillés en annexe.

A partir de ces indicateurs, 8 risques sont évalués : sécheresse, submersion marine, inondation, chaleur, consommation d'énergie, incendie, érosion des sols et événements extrêmes. Une valeur est affectée à chacun de ces risques par moyenne pondérée des indicateurs pertinents. Par exemple, le risques "événement extrême" est égal à 1.7 fois la fréquence des ouragans + 1.5 fois les précipitations maximales annuelles sur le bassin versant + 1.4 fois la fréquence des tornades + 1.4 fois la fréquence de vents supérieur à 50 noeuds (93km/h) , etc.

3. Identification des vulnérabilités

En croisant les informations collectées pendant les deux étapes suivantes, les installations et les infrastructures sont classées en fonction du niveau d'exposition (3 niveaux) et des capacités d'adaptation (2 niveaux).

Le manuel fournit des règles précises pour le classement de façon à réduire le degré de subjectivité. Par exemple un bâtiment ne peut être classé dans la catégorie "pas d'exposition" que s'il n'a jamais subi de dommage lors d'évènements climatiques passés et ne peut être considéré "exposition basse" que si les dommage ont été minimaux, dans tous les autres cas il doit être classé en "exposition élevée".

4. Identification des mesures de réduction des risques et de préparation

Un catalogue avec plus d'une soixantaine de mesures possibles est fourni ainsi que quelques "success stories" (le saviez-vous ? on peut économiser pas mal d'eau en lavant les tanks avec des eaux grises).

Qu'en penser ?

Ce qui est sans doute le plus marquant, c'est que ce manuel est finalement assez banal. A l'exception peut-être de la quatrième étape, il pourrait en grande partie être transposé à une activité civile : aucun des indicateurs et des risques évalués n'est propre au secteur de la défense et les outils décrits pourraient être parfaitement adaptés à une entreprise ou une collectivité.

L'effort de pédagogie est par ailleurs sensible avec des explications détaillées sur les différents impacts du changement climatique ou le fonctionnement et les incertitudes des modèles climatiques.

 

En conclusion, ce manuel n'invente rien mais se rattache à une tendance beaucoup plus générale : opérationnaliser la gestions des risques climat avec des méthodologies solides et des outils quantitatifs. Même si beaucoup d'éléments seraient discutables, je pense qu'il faut se réjouir de ce travail et qu'il peut contribuer à faire enfin émerger une approche systématique et rigoureuse de l'adaptation au changement climatique.

Publié le 6 octobre 2020 par Thibault Laconde

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Dans le rétroviseur : le charbon, bientôt propre depuis un siècle

Dans son premier discours sur l'état de l'union, en janvier, Donald Trump a fait l'éloge du "beau charbon propre" ("beautiful, clean coal") américain.
Cette oxymore - même dans l'imaginaire collectif le charbon est associé à la saleté - ne surprend même plus. Le charbon propre c'est celui dont la combustion n'émettra plus de gaz à effet de serre, ni d'autres polluants atmosphériques, qui ne produira plus de cendres contaminant les rivières... bref qui ne polluera plus. Il est devenu une des tartes à la crème des discussions sur l'énergie ou le climat.
Mais l'histoire du "charbon propre" est sans doute plus ancienne que vous l'imaginez...

Même lavé, le charbon n'est pas propre...

En France, l'expression "charbon propre" se rencontre depuis le début de la Révolution Industrielle, mais dans le sens originel de l'adjectif : le charbon est propre à tel ou tel usage. Le bois de bourdaine, par exemple permet de produire un charbon léger propre à la fabrication de poudre, raison pour laquelle un arrêté de l'an II en interdit la vente.

Au début du XXe siècle, un nouveau sens apparaît : dans des publications techniques, charbon propre commence à désigner un charbon à faible teneur en cendre, c'est-à-dire un charbon qui va donner moins de résidus solides après sa combustion et qui, par conséquent, aura une meilleure densité énergétique.
C'est aussi à cette époque que le terme clean coal apparait dans le monde anglophone avec une signification comparable, comme en témoigne par exemple cette étude parue aux États-Unis en 1918 (et disponible en ligne ici) : "Charbon propre : les effets de la teneur en cendre sur l'efficacité thermique".

"Charbon propre" est à l'époque plus ou moins un synonyme de "charbon lavé" : à la sortie de la mine, le charbon est plongé dans un liquide de densité assez élevée pour qu'il y flotte alors que les pierres et les impuretés elles tombent. Ce processus, apparu au milieu du XIXe siècle, permet de diminuer les résidus restant après la combustion.
Mais en dépit du lavage, la teneur en cendre du charbon reste toujours d'au moins quelques pourcents, parfois plus de 10%. La gestion de ce résidu est un des problèmes environnementaux majeurs posés par l'utilisation de charbon : les cendres peuvent contenir de nombreux éléments toxiques comme du plomb ou de l'arsenic. Le charbon même lavé est donc loin d'être propre...

Même si il est un peu éclipsé par la pollution atmosphérique et les émissions de gaz à effet de serre, ce problème n'est pas réglé aujourd'hui : en 2016, les États-Unis ont produit un peu plus de 100 millions de tonnes de cendres de charbon. La moitié environ finissent dans des décharges ou des bassins de rétention et l'administration Trump souhaite autoriser leur rejet dans les rivières...

Le charbon propre, phénix marketing

Au début du XXe siècle, le charbon propre est évidemment un argument commercial : un charbon avec une faible teneur en cendre contient plus d'énergie pour le même poids. L'expression "clean coal" se retrouve ainsi dans la publicité. C'est le début d'une longue carrière commerciale pour le "charbon propre" :

Propre et préparé avec soin... Ça donne envie, non ? Et c'est de bonne guerre puisque à l'époque l'adjectif propre désigne réellement une caractéristique du charbon vendu.

L'expression "charbon propre" fait un retour dans les années 70 avec l'apparition de filières concurrentes pour la production d'électricité et la montée des préoccupations écologiques - épuisement des ressources, pluies acides, pollutions atmosphérique et encore marginalement climat.
Cependant l'expression a changé de sens : elle fait de moins en moins référence à une qualité du charbon et de plus en plus aux performances environnementales supposé de son utilisation. Désormais, tous les charbons peuvent être propres à condition d'employer les bonnes technologies. Par conséquent, le charbon propre cesse d'être un argument mis en avant par une entreprise pour se différencier des autres producteurs et devient le slogan de tout un secteur.
C'est par exemple le cas avec cette campagne de 1979 :

"Le charbon peut-il être nettoyé avant d'être brûlé ? Oui. Aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur" clame cette campagne publiée dans le Wall Street Journal. Laver le charbon, nous dit l'annonce, n'est pas nouveau. Mais cela devient plus efficace et plus rentable grâce à une nouvelle méthode - méthode qui certes est encore en phase de test.
C'est une autre grande caractéristique du charbon propre depuis cette période : il n'est pas encore tout-à-fait propre mais il est va le devenir d'un instant à l'autre...

En 2003, le discours n'a toujours pas bougé : un encart paru dans le New York Times annonce "aussi bien le Département de l'Energie que les experts du secteur privé pensent qu'une centrale à charbon zéro-pollution sera prête à entrer sur le marché dès 2020" :

Si le discours reste remarquablement constant, le sens qu'il donne au terme "charbon propre" évolue : dans les années 2000, il est de plus en plus clairement associé à une technologie : la capture et la séquestration du carbone.
En 2005, GE préfigure le "beautiful coal" de Trump et rend le charbon "plus beau tous les jours" à coup de porno soft sur fond d'une chanson folk de 1946 dénonçant l'exploitation des mineurs. Du grand art...



En 2007, l'industrie du charbon s'engage même à laver plus blanc que blanc ("beyond clean") :

L'heure de gloire du charbon propre

Cette dernière publicité a été payée par une association appelée Americans for Balanced Energy Choices, littéralement Américains pour des choix énergétiques équilibrés... Vous l'aurez compris il s'agit d'un lobby pro-charbon.
En 2008, l'association décide de se renommer American Coalition of Clean Coal Electricity (Coalition américaine pour l'électricité au charbon propre). On est en plein dans la campagne présidentielle américaine qui amènera Barack Obama au pouvoir et pendant la préparation de la conférence sur le climat de Copenhague, alors le lobby ne regarde pas à la dépense : l'ACCCE dépense plusieurs dizaines de millions de dollars de pour faire la promotion du charbon propre (dont au moins 35 pour peser sur les élections américaines).

A défaut de convaincre, cela fait au moins parler : l'historique des recherches sur Google montre que le terme "clean coal" n'a jamais été aussi recherché qu'en 2008 :

Le charbon propre, chimère politique

L'intérêt est ensuite retombé rapidement. Il faut dire que derrière l'enthousiasme des communicants, les projets de charbon propre ont une longue tradition d'échec :

• FutureGen dans l'Illinois a réussi l'exploit d'être annulé par l'administration Bush puis à nouveau par Obama, 
• En Australie, le projet ZeroGen a été liquidé en 2011 malgré un budget de près de 3 milliards d'euros,
• AEP, le plus gros consommateur de charbon aux Etats-Unis a abandonné l'idée après une expérimentation ratée dans sa centrale de Huntington, 
• celle d'Edwardsport dans l'Indiana fonctionne mais pour un coût prohibitif de 3.5 milliards de dollars, 
• de même au Canada Boundary Dam a surtout démontré que le charbon propre n'a pas de modèle économique, 
• le projet de Kemper County dans le Mississipi a été abandonné après 7.5 milliards de dollars de dépense, 
• au Texas les fonds publics destinés à développé le charbon propre ont servi à payer des voyages en première classe et de l'alcool. 

Cette liste n'est certainement pas exhaustive...

Si malgré ces échecs le charbon propre revient périodiquement à la mode, c'est parce qu'il a une répond à un problème politique bien précis : l'incapacité à faire un choix entre l'évidence du changement climatique et un attachement économique, stratégique ou affectif au charbon. Pour que ces deux réalités puissent coexister, il faut que le charbon propre existe. Et s'il n'existe pas il faut l'inventer.
C'est particulièrement évident dans cette vidéo australienne :



C'est également pour cette raison que Donald Trump vante lui aussi le charbon propre. Lorsqu'il a annoncé sa décision de sortir de l'Accord de Paris, il l'a fait au nom des industries fossiles américaines mais sans remettre en cause l'existence du changement climatique. Lui, et son administration, ressentent cette dissonance cognitive, pour la résoudre il faut bien que les énergies fossiles puissent devenir propres.

Le mythe du "charbon propre" ne disparaîtra qu'avec l'attachement que certains pays et communautés vouent au charbon lui-même. Le problème, c'est que les négociations internationales sur le climat s'efforcent d'être neutres technologiquement : elles prétendent fixer des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre sans jamais parler du sort des activités qui les émettent, et de leurs salariés. Ce non-dit créé une tension propice à l'apparition de fausses solutions comme la capture du carbone.
S'il y a quelque chose à apprendre de l'attitude de Trump sur le climat et du retrait américain de l'Accord de Paris, c'est peut-être ça : il est temps que les discussions portent aussi sur les moyens.

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Pour une discussion sur la réalité du "charbon propre", vous pouvez consulter cet article. Et celui pour des explications sur les technologies utilisées.
Plusieurs publicités utilisées dans cette article viennent du musée des horreurs compilé par Greenpeace

Publié le 2 mai 2018 par Thibault Laconde

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Pourquoi le conflit commercial sino-américain pourrait affecter durablement le secteur de l'énergie

Après des mois de tensions, la Chine et les États-Unis semblent décidés à en venir aux mains : le 23 mars, les États-Unis ont imposé un droit de douane de 25% sur les importations d'acier et d'aluminium - en exemptant leurs principaux partenaires commerciaux à l'exception de la Chine, le 2 avril celle-ci a répliqué avec des taxes sur 128 produits importés des États-Unis, le 4 l'administration Trump a annoncé des droits de douanes supplémentaires sur 1033 produits, la Chine a immédiatement riposté en ciblant cette fois l'agriculture américaine...

On pourrait regarder d'un oeil amusé cette escalade entre la Chine et les États-Unis, l'un et l'autre se menaçant d'ériger des droits de douanes sur  ̶5̶0̶ ̶m̶i̶l̶l̶i̶a̶r̶d̶s̶   ̶1̶0̶0̶  150 milliards de dollars de produits importés. Tout cela ne nous concerne pas, non ? Non ?

Un cas d'école : la guerre du poulet entre la CEE et les Etats-Unis

Au milieu du XXe siècle, l'élevage s'industrialise rapidement aux États-Unis et la volaille devient un aliment quotidien bon marché. La viande américaine commence à traverser l'Atlantique par conteneurs frigorifiés et les européens qui sortent à peine des privations de la l'après-guerre se jettent sur ces poulets à bas prix et de piètre qualité : bientôt Jean Ferrat chantera cette génération qui doit "rentrer dans son HLM et manger son poulet aux hormones".Les gouvernements européens veulent aider leur production domestique qui commence tout juste à sortir de l'artisanat et s'inquiètent de la concurrence américaine. En 1962, l'entrée en vigueur de la Politique Agricole Commune s'accompagne de tarifs minimum pour le poulet importé en Europe. C'est le début de la "chicken war"...

Les États-Unis répliquent l'année suivante en imposant un droit de douane de 25% sur des produits européens. Comme c'est presque toujours le cas, les produits visés sont choisis pour leur portée symbolique. Il y aura par exemple les alcools, un grand classique lorsque la France est ciblée... Et puisqu'il faut aussi sanctionner l'Allemagne, quel produit plus symbolique aurait-on pu trouver dans les années 60 que le fameux combi Volkswagen ? Les États-Unis vont donc instaurer un droit de douane de 25% sur ce qu'ils appellent les "light trucks" en ciblant ostensiblement les vans de hippies importés de RDA.

Beaucoup d'eau est passé sous les ponts depuis mais cette taxe reste en vigueur. Depuis plus d'un demi-siècle elle empèche les constructeurs automobiles basés hors des Etats-Unis (ou de l'ALENA) d'accéder au marché américain des "light trucks", une catégorie qui comprend les mini-bus mais aussi les pick-ups ou les SUV. Résultat : les fabricants américains se sont spécialisés sur ce segment où ils sont protégés de la concurrence étrangère.

Petite distorsions de marché et grosses bagnoles 

Dans les années 70, plus des trois quarts des véhicules vendus aux Etats-Unis étaient des voitures. Aujourd'hui, c'est l'inverse : les "light trucks" occupent près de 60% du marché, soit environ 10.000.000 d'unités par an.
En 2017, les deux véhicules les plus vendus aux États-Unis étaient :

A gauche, le n°1 : la Ford F, 5.9 mètres de long dans sa version la plus modeste, près de 2 tonnes à vide, 14.7 litres aux 100km... à peu près aussi utile pour se déplacer qu'un fusil mitrailleur AR15 pour la chasse au dindon sauvage. A droite, le n°2 : Chevrolet Silverado, 13.1 litres aux 100.
Pour comparaison, la voiture la plus vendue en France est la Clio IV qui, selon son fabricant, consomme 4.1L aux 100km.

Les américains vous diront qu'ils achetent ce type de véhicules parce qu'ils transportent souvent du matériel, vivent en plein air, héritent ce goût de leurs ancètres pionniers ou fermiers... Bullshit : ils les achètent parce que l'industrie automobile US s'est progressivement spécialisée sur ce segment et a façonné la demande à sa convenance. 
Si les habitudes de route américaines sont un tel désastre énergétique et écologique, c'est en partie à cause d'une obscure dispute commerciale des années 60 dont plus personne ne se souvient...

Dans leur escalade commerciale avec la Chine, les Etats-Unis visent l'énergie

Imposer des droits de douanes sur des produits spécifiques crée une distorsion du marché et peut avoir des effets secondaires durables et imprévus.

Le conflit commercial en cours entre les Etats-Unis et la Chine, pourrait lui aussi affecter  durablement la consommation d'énergie ou les émissions polluantes. En effet, consciemment ou non, les droits de douanes américains ciblent des produits en lien avec la production ou la consommation d'énergie.
Au total, 50 à 60 milliards de dollars d'importations chinoises sont visés par le projet annoncé le 4 avril, parmi celles-ci 20 milliards d'équipement destinés au secteur de l'énergie et près de 15 milliards d'appareils et de matériel électrique. Une part complétement disproportionnée...

Quelles sont les importations chinoises ciblées par Donald Trump ? Très majoritairement des équipements destinés au secteur de l'énergie... pic.twitter.com/S0uMifdJFO

— Thibault Laconde (@EnergieDevlpmt) 5 avril 2018

Difficile de prévoir lesquelles mais si ces droits de douane devaient rester en place, ils auraient certainement des conséquences importantes sur la façon dont les américains produisent et consomment de l'énergie...


Publié le 23 avril 2018 par Thibault Laconde

Illustration : By Dackelpaul [CC0], from Wikimedia Commons

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