Technical study report


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.

    L’objectif de l'étude est de disposer d’une meilleure vision des différentes méthodes de type Risk-Based Inspection, appliquées dans le cadre de l’extension des périodicités d’inspection pour les équipements sous pression, utilisées par les industriels. Pour cela une investigation des paramètres utilisés dans ces différentes méthodes a été menée afin de faire ressortir les similitudes et singularités des méthodes employées dans différents secteurs d’activité qui pourraient justifier la variabilité des périodes d’inspection d’un industriel à un autre. L'étude a fait l’objet de visites de SIR (Services d’Inspection Reconnus) d’établissements volontaires pour le déroulement de cette étude, de novembre 2016 à mars 2017, ayant chacune fait l’objet de compte-rendu anonyme. Ces visites ont eu pour objectif d’échanger sur les aspects suivants des méthodologies RBI (Risk-Based Inspection) mises en œuvre, afin d’établir un état des lieux comparatif des différentes méthodologies utilisées sur plusieurs sites industriels :
    • L’approche méthodologique ;
    • La prise en compte des modes de dégradations ;
    • Les paramètres pris en compte pour la quantification de la défaillance des équipements sous pression ;
    • Les paramètres de détermination de la criticité de ces équipements.
    Les techniques d’inspection utilisées. Les résultats de ces échanges sont l’objet du présent rapport.

    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.

    Dans le contexte actuel de la transition énergétique, la production d’hydrogène est une des voies privilégiées pour stocker et réutiliser les surplus d’électricité produits par les énergies renouvelables (éoliennes, panneaux photovoltaïques, centrales hydrauliques, …). L’une des voies de valorisation de l’hydrogène ainsi produit est son injection dans les réseaux de gaz naturel, dont le développement est envisagé dans le Plan de Déploiement de l’Hydrogène pour la transition énergétique présenté le 1er juin 2018 par le Ministre de la Transition Ecologique et Solidaire.
    Le présent rapport dresse un état des lieux général des enjeux de sécurité liés à l’injection d’hydrogène dans le réseau de gaz naturel puis se focalise sur l’impact potentiel de l’injection d’hydrogène sur la maîtrise des risques accidentels associés spécifiquement aux canalisations de transport et de distribution de gaz naturel.
    Cet état des lieux est basé sur les connaissances internes de l’INERIS ainsi que sur les documents et les résultats publiés fin 2018 en lien avec les enjeux de sécurité liés à l’injection d’hydrogène dans les réseaux de gaz naturel, dans les domaines de la réglementation, de la recherche et de la normalisation.

    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.

    Cette étude présente différentes méthodes pour évaluer la fiabilité humaine pouvant être mises en œuvre dans l’évaluation des risques d’accidents majeurs. Cette étude comporte les principales dimensions suivantes :

    1. La réalisation d’un état de l’art bibliographique des méthodes disponibles dans la littérature à la date d’édition du rapport
    2. Une description des principes d’évaluation utilisés pour les plus usitées de ces méthodes
    3. Une comparaison de ces dernières notamment sur des critères de précision, cohérence, facilité d’utilisation et ressources nécessaires. Cette comparaison s’appuie sur l’application de ces méthodes à un cas présenté en annexe du rapport

    Ce document est associé au rapport Omega 24 - Probabilité dans les études de sécurité et études de dangers.

     

    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.