Rapports d'étude


Ce rapport présente l’analyse du retour d’expérience menée par l'INERIS en préalable à l'analyse préliminaire des risques sur la sécurité des véhicules électriques. L'analyse est focalisée sur les nouveaux systèmes de stockage et de gestion de l’énergie électrique (batteries au Lithium principalement, supercapacités) pour lesquels la forte densité énergétique, et le principe de fonctionnement même, engendrent un danger intrinsèque d’emballement thermique et de scénarios accidentels associés (incendies, fuites d’électrolytes, explosion) qui doit être parfaitement évalué et géré. En sus du risque chimique, le risque électrique dans toute sa dimension doit également être pris en compte. En effet, la maîtrise de ces risques dans les conditions d’exploitation à forte puissance du VE et au-delà de l’utilisation sur tout le cycle de vie de la filière est au cœur de la réflexion sécurité suscitée par le déploiement du Véhicule électrique en France.
Tout stockage d’énergie engendre un risque plus ou moins élevé de libération accidentelle de cette énergie (le réservoir de carburant du véhicule thermique n’échappe pas à la règle). Mais pour ce qui concerne les technologies lithium, chacun a en mémoire les quelques accidents peu nombreux, mais largement rapportés par les médias, qui ont affecté différents appareils portables (ordinateurs principalement), dont les batteries reconnues défectueuses ont fait l’objet de rappels multiples et extrêmement coûteux pour les fabricants. On notera au demeurant que ces incidents bien connus sont survenus environ 15 ans après le lancement, par Sony, de la commercialisation des batteries rechargeables basées sur le système électrochimique lithium-ion. Ce constat montre qu’il est important de rester attentif aux questions de sécurité tant lors de ruptures technologiques importantes que lors d’une montée en puissance d’une technologie donnée, en réponse aux attentes du marché.
Au-delà de la prise de conscience que ces systèmes de stockage d’énergie performants engendrent de manière intrinsèque une problématique sécurité à prendre en compte à sa juste mesure, il est plus qu’utile d’examiner de manière systématique l’accidentologie connue en matière de fabrication, stockage, utilisation, transport, charge et recyclage des accumulateurs d’énergie électrochimique, en mettant bien sûr l’accent sur les technologies les plus proches de celles qui sont ou seront très prochainement utilisées dans le cadre de la montée en puissance de la filière véhicule électrique. Cette analyse est l’objet essentiel de ce rapport.

Le déploiement à grande échelle de la filière « véhicule électrique » implique pour les transports individuels et collectifs, des bouleversements profonds au-delà de l’électrification des véhicules proprement dite, aussi bien des habitudes de conduite, que des différentes infrastructures à mettre en place (stations de charges, installations de maintenance et de réparation…) ou de filières de recyclage, encore quasiment inexistantes pour les nouvelles technologies envisagées dans les véhicules.
Ces modifications vont s’accompagner de l’émergence de nouveaux risques qu’il est primordial d’identifier rapidement afin de pouvoir les évaluer et proposer les principales mesures à mettre en place pour pouvoir les prévenir.
La présente étude a pour principal objectif de :

  • réaliser une identification et une analyse préliminaire des risques de cette filière technologique (pur électrique et hybride) sur l’ensemble de son cycle de vie,
  • envisager des ébauches de solutions pour maîtriser les risques les plus critiques ceci dès la mise sur le marché des premiers véhicules.
  • Les nouveaux systèmes de stockage et de gestion de l’énergie électrique (batteries au Lithium, supercapacités…) et leurs interfaces avec le train propulseur du côté véhicule et les bornes de charge du côté réseau constituent les technologies clés, en pleine mutation, dont la maturité conditionne le déploiement de la filière électrique.
    Les enjeux de sécurité déjà mis en évidence lors de la commercialisation des premières piles au lithium et batteries au lithium rechargeables destinés aux équipements de grande consommation (ordinateurs portables, téléphonie mobile, lecteurs de DVD -voir le rapport sur le REX-) n’ont fait que se renforcer avec l’augmentation des densités énergétiques massiques et volumiques des batteries.
    Ainsi, l'INERIS a constitué une synthèse présentant quelques données de base sur ces technologies, comprenant un bref aperçu historique du développement, ainsi que quelques éléments contextuels sur les développements en cours.

    Se posant la question du classement en 1510 d’un stockage de vin, le Ministère en charge de l'Ecologie a proposé de se baser sur le pouvoir calorifique supérieur (PCS) du vin en prenant en compte les différents degrés d’alcool dans le vin. En effet, une note du SEI du 24 octobre 1995 avait donné une manière de classer les huiles et lubrifiants et avait déclaré que pour être classé incombustible (ou M0 à l'époque) un matériaux doit avoir un produit calorifique supérieur (PCS) inférieur à 600 Kcal/kg.
    L’INERIS dans cette note se propose d’estimer succinctement si ce critère pourrait être utilisé pour le vin.

    Cette campagne d’essais de détecteurs de flamme a été réalisée dans le cadre d’un programme d'appui aux pouvoirs publics relatif à l’évaluation des performances des Barrières Techniques de Sécurité (BTS) mises en oeuvre dans l’industrie pour réduire les risques d’accidents majeurs. Les détecteurs de flamme sont utilisés à des fins de sécurité incendie, leur fonction étant de détecter la naissance d’un feu et de déclencher une alarme. Ils sont généralement implantés pour protéger des installations industrielles telles que :
    - les raffineries,
    - les plateformes de forage et de production offshore,
    - les dépôts pétroliers,
    - les installations de traitement et de stockage GNL/GPL,
    - les turbines à gaz,
    - les hangars d’avions.
    L’objectif de cette campagne a été de mener une évaluation comparative des performances et des limites d’utilisation des détecteurs de flamme mis sur le marché pour un usage industriel à l’air libre (industrie de process type « oil & gas » - secteur pétrolier/chimie). Les paramètres de performance ont été étudiés, dans des conditions d’utilisation maîtrisées en laboratoire et dans des conditions d’utilisation réelles, pour différents types de feux1. La robustesse des détecteurs de flamme face à des conditions climatiques et des perturbations électromagnétiques sévères, ainsi que la sensibilité aux sources de fausses alarmes, ont également été appréhendées.
    Les résultats doivent servir à éclairer les utilisateurs et les pouvoirs publics quant aux points importants à considérer pour ne pas altérer l’efficacité des détecteurs de flamme, notamment lorsqu’ils sont pris en compte dans les études de dangers en tant que composant d’une barrière technique de sécurité.
    Les essais ont été réalisés entre 2009 et 2010 en collaboration avec SP Technical Research Institute of Sweden. Cinq constructeurs ont apporté leur concours et une trentaine de détecteurs ont été mis à l’épreuve.

    Fondée sur les témoignages de terrain autant que sur une étude bibliographique, cette étude a eu pour intérêt de démontrer que l’intégration du FOH dans les pratiques quotidiennes ne se résume pas à importer tel quel des concepts et des outils existants dans d’autres secteurs : le développement d’une approche spécifique aux risques technologiques est indispensable.
    Les experts de l’Institut ont choisi de mener leur réflexion en opérant une comparaison avec deux autres secteurs, l’aviation et le nucléaire, où les questions de FOH ont été très tôt l’objet d’attention, à partir du début des années 1980.
    Comparer la situation des ICPE vis-à-vis du FOH à ces secteurs est d’autant plus riche d’enseignements que la gestion globale des risques n’est pas du tout organisée de la même façon dans l’aviation et dans le nucléaire. C’est notamment le cas au regard de la répartition des rôles (pouvoir de régulation, autorité de contrôle, capacité d’expertise), et au regard des technologies mises en œuvre (plus variées dans le cas des sites SEVESO).
    La gestion globale des risques s’est développée au rythme des accidents majeurs qui se sont produits. Dans le secteur de l’aviation et du nucléaire, le questionnement autour du rôle de l’action humaine et de l’organisation du travail dans la prévention des risques a émergé et s’est déployé quasi-exclusivement grâce au processus d’analyses d’accidents. Il s’agit des accidents de Ténérife (1977), du Mont Saint Odile (1992), de Linate (2001) et Uberligen (2002) pour l’aviation ; pour le nucléaire, la réflexion a démarré avec les catastrophes de Three Mile Island (1979) et de Tchernobyl (1986).
    Par contraste, dans les ICPE la démarche FOH n’a pas bénéficié de la dynamique des analyses d’accidents, qui ont pourtant contribué à structurer l’approche globale de la gestion des risques. Le FOH n’a pris son essor qu’au début des années 2000, sous l’influence des réflexions menées dans le domaine des risques professionnels. L’approche FOH, centrée sur la « fiabilité humaine », est principalement perçue comme un complément à l’étude des barrières techniques de sécurité exigée par la réglementation environnementale.

    Le Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable a confié à l’INERIS une étude sur les risques liés à l’utilisation du biogaz dans les installations de combustion par rapport au gaz naturel. L’objectif était de fournir les éléments nécessaires pour une prise de décision sur les possibilités de relèvement du seuil d’autorisation utilisant ce type de combustible.

    L’étude a été menée sur la base d’un cahier des charges qui a été défini par le Ministère en charge de l’Écologie. Conformément à la demande du Ministère, elle ne prend en compte que les risques accidentels ; les risques sanitaires sont donc exclus de l’étude.

    Pour atteindre les objectifs de la transition énergétique en matière d'énergie renouvelable intermittente, de nouveaux procédés de production d'hydrogène sont développés. Une étude a été réalisée par l'INERIS afin de :

    - présenter les différentes technologies mises en œuvre concernant les électrolyseurs et stockages d'hydrogène ;
    - identifier les risques liés à ces installations et les principales fonctions de sécurité associées ;
    - comparer les réglementations, guides et normes applicables en France et à l'international.

    Après l'identification des textes de référence, l'étude explicite les raisons de l'évolution du cadre normatif et en quoi le contexte réglementaire doit être adapté aux spécificités de l'hydrogène-énergie.

    Cette étude a également fait l'objet d'une synthèse.

    Dans le contexte d’implantation de futures unités d’épuration de biogaz, situées en aval des unités de méthanisation et de production de biogaz, il est intéressant de pouvoir estimer dès les premières étapes de la conception les principales conséquences accidentelles en fonction des installations envisagées afin de sélectionner les emplacements des futures installations, les technologies à retenir et les principales contraintes de sécurité à prendre en compte. Ces données seront alors particulièrement utiles aux pouvoirs publics et aux industriels. L’INERIS a identifié des scénarios majorants à retenir et a calculé des distances d’effets (explosion, thermiques et dispersion toxique) pour les principaux cas types rencontrés sur des unités industrielles d'épuration de biogaz et d'injection de biométhane.
    Cette étude évalue des distances d’effets (explosion, incendie, dispersion toxique) utiles pour de nombreux industriels ou les pouvoirs publics.

    Aujourd’hui, des études technico-économiques sont parfois réalisées pour décider si une mesure doit être mise en œuvre ou non. Il reste cependant difficile d’en interpréter les résultats pour prendre une décision informée. C’est à cette difficulté que veut répondre la méthode proposée par l’INERIS dans ce guide. Il s’agit d’un outil d’aide à la décision. Le guide s’adresse aux exploitants de sites industriels et aux inspecteurs des installations classées, auxquels il propose une démarche structurée pour justifier de la réduction d’un risque. Il permet ainsi d’orienter la décision de mettre en place une mesure de réduction du risque additionnelle ou non.