Bientôt la fin du SF6, le plus puissant des gaz à effet de serre ?

Marie-Charlotte Guetlein et Carine Sebi

Marie-Charlotte Guetlein, professeur d'économie, Grenoble École de Management
Carine Sebi, Coordinatrice de la Chaire Energy for Society, Grenoble École de Management

Vous saviez sans doute que nous sommes entourés d’appareillages électriques (disjoncteurs, interrupteurs…) dont l’objectif est de protéger nos réseaux de distribution. Mais saviez-vous qu’une grande partie de ces dispositifs, principalement utilisés dans le système de transport et de distribution d’électricité et dans les installations commerciales ou industrielles, intègrent le plus puissant des gaz à effet de serre, l’hexafluorure de soufre (SF6)(1) ? Heureusement, les fuites(2) et les accidents sont rares. 

Le volume de SF6 utilisé dans les réseaux d’alimentation électrique soulève toutefois des préoccupations environnementales, d’autant que sa présence devrait s’intensifier avec l’extension du réseau électrique et l’intégration croissante des énergies renouvelables. Existe-t-il des alternatives efficaces au SF6 ? La réglementation entraînera-t-elle une diminution de son utilisation dans un avenir proche ?

Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé les résultats de notre récente étude empirique sur l’impact environnemental et socio-économique du SF6 et de ses alternatives(3). Notre étude se focalise sur le secteur de la moyenne tension (MT) où les alternatives sont plus avancées et devraient gagner du terrain plus rapidement que dans le secteur de la haute tension.

Le plus puissant des gaz à effet de serre

Avec un impact de réchauffement climatique plus de 23 000 fois supérieur(4) à celui du CO2, et une durée de vie atmosphérique de 3 200 ans, le SF6 est le gaz à effet de serre (GES) le plus nocif. Sans surprise, le protocole de Kyoto le liste parmi les six GES pour lesquels les usages doivent être restreints (avec le CO2, CH4, N2O, HFC et PFC).

Pouvoir réchauffant pour les différents gaz à effet de serre sur une période de 100 ans.

Malgré cela, le SF6 est largement utilisé dans l’industrie électrique en raison de ses excellentes propriétés techniques : on l’emploie depuis les années 1950 en Europe et dans le monde pour ses capacités d’isolant et de coupure d’arc électrique au sein des équipements de moyenne et haute tension.

La technologie SF6 joue un rôle important pour la fiabilité des réseaux de transport et de distribution d’électricité en Europe.

L’un de ses principaux atouts réside dans la compacité qu’il apporte aux équipements de moyenne tension (notamment par rapport aux autres isolants employant par exemple de l’air), critère particulièrement important dans les zones urbaines où l’espace est limité.

« L’appareillage moyenne tension » est un terme général qui désigne les dispositifs de protection et de coupure(5) : il s’agit d’une combinaison d’équipements de contrôle, de mesure, de protection et de régulation. Ils sont présents dans tout le système de transport et de distribution d’électricité.

Considérée comme rentable et performante, la technologie SF6 joue un rôle important pour la fiabilité des réseaux de transport et de distribution d’électricité en Europe. Ce sont ces réseaux qui se trouvent au cœur de la transition énergétique.

La Commission européenne garde un œil sur le SF6

La réglementation européenne sur le gaz fluorés interdit l’utilisation du SF6 dans les applications non électriques(6), mais pas dans les appareillages moyenne tension.

Aujourd’hui, environ deux tiers des 15 millions d’unités fonctionnelles d’appareillage de moyenne tension installées en Europe(7) (UE27 et Royaume-Uni) utilisent du SF6. La dernière révision, en 2014, de cette réglementation considérait qu’il n’existait pas d’alternative rentable et fiable. Dans le secteur de la moyenne tension, cette situation évolue lentement.

Au vu des progrès technologiques dans le domaine, la Commission européenne s’est engagée à publier dans les mois qui viennent un rapport et des recommandations réévaluant la disponibilité des alternatives au SF6 dans les appareillages moyenne tension. Sur la base de ce rapport, la Commission pourrait suggérer des modifications de l’actuelle réglementation, notamment une élimination progressive du recours à ce gaz.

Les utilisateurs adopteront-t-ils des alternatives ?

Aujourd’hui, il existe différentes alternatives au SF6 pour les appareillages moyenne tension. Pourtant, les utilisateurs – distributeurs d’électricité, sites industriels, secteur tertiaire et infrastructure – semblent réticents à les adopter.

Dans un tel contexte, nous avons mené une enquête à grande échelle pour mieux comprendre les critères d’achat (techniques, économiques et environnementaux) des utilisateurs. Les participants à l’enquête ont été sélectionnés parmi des représentants d’entreprises ayant des connaissances sur les appareillages électriques MT. L’enquête a été complétée de manière anonyme par un total de 443 participants dans cinq pays européens entre novembre 2019 et janvier 2020.

54% des participants indique que les politiques et les réglementations sont les principales raisons qui pousseraient leur entreprise à adopter des alternatives sans SF6...

Nos résultats révèlent que les utilisateurs anticipent d’ici trois ans une diminution de l’utilisation du SF6. Cependant, la technologie qui le remplacera demeure encore incertaine. Les alternatives actuellement disponibles ne sont pas attrayantes pour de nombreux clients potentiels, principalement parce qu’ils estiment qu’elles prendront trop de place, sont ou seront trop chères, qu’il n’y a pas de fournisseurs fiables.

Résultats de l’enquête  Guetlein/Sebi à la question : « Selon vous, quelles sont les principales raisons incitant votre entreprise à utiliser une technologie avec du SF6 ? »

 
La diminution envisagée d’utilisation du SF6 dans ces appareillages pourrait survenir principalement grâce à des actions politiques : une majorité de 54% des participants indique que les politiques et les réglementations sont les principales raisons qui pousseraient leur entreprise à adopter des alternatives sans SF6.

Plus précisément, ils considèrent que des incitations financières (comme les subventions) et une interdiction complète du SF6 seraient les plus utiles pour promouvoir les appareillages électriques moyenne tension sans SF6.

Payer pour des appareillages plus écologiques

Selon les personnes interrogées, un prix d’achat plus élevé serait l’un des principaux obstacles à l’adoption d’une alternative sans SF6.

En même temps, les participants semblent prêts à payer plus cher pour des options respectueuses de l’environnement – en moyenne jusqu’à 20% de plus par rapport au prix d’achat habituel. Le respect environnemental a par ailleurs été identifié comme l’un des critères d’achat les plus importants pour les appareillages MT.

Tout cela indique que les utilisateurs seraient prêts à opter pour des solutions de rechange sans SF6 – donc plus écologiques – bien que des obstacles subsistent.

Un label et des décisions politiques

Au vu de ces résultats, la mise en place d’un label contribuerait à accélérer l’adoption de technologies alternatives ; d’autant que notre enquête montre un réel intérêt de la part des utilisateurs concernant les aspects environnementaux. Ce label pourrait comporter, par exemple, une évaluation de l’impact environnemental du produit ou être utilisé pour certifier ces appareillages sans gaz fluoré.

Pour être largement adoptées, les alternatives sans SF6 doivent non seulement répondre à des exigences environnementales mais aussi techniques et économiques. Compte tenu de ces contraintes, il semble peu probable que les forces du marché suffisent à elles seules pour que la majorité des utilisateurs d’appareillages MT se tournent vers des technologies de substitution dans un avenir proche.

Un label pourrait soutenir cette transition, mais des interventions politiques plus drastiques sont probablement nécessaires. Si les volumes de production des produits de substitution restent faibles et leurs prix élevés, des incitations financières ciblant les utilisateurs pourraient stimuler leur adoption. Enfin, un bannissement progressif du SF6 dans les appareillages MT pousserait inévitablement les fabricants et les utilisateurs vers des solutions de remplacement.The Conversation

Sources / Notes
  1. Le SF6 est fabriqué industriellement en exposant du soufre S8 à du fluor F2.
  2. Des fuites peuvent intervenir au cours de la production des appareillages électriques de MT et pendant leur utilisation, mais elles restent très faibles (< à 0,1%). C’est au moment de la fin de vie des produits, lorsqu’ils doivent être remplacés, que des fuites peuvent survenir de manière plus importantes. Une étude récente de Fraunhofer IEE estime un écart important qui varie fortement selon les pratiques industrielles : d’environ 1,5 % de fuites pour les meilleures pratiques jusqu’à 40 % de fuites pour une manipulation non respectueuse.
  3. Empirical study investigating the environmental and socio-economic impact of SF6 and its alternatives in medium voltage switchgear, Marie-Charlotte Guetlein and Carine Sebi, Grenoble Ecole de Management.
  4. Global Warming Potential Values, Greenhouse Gas Protocol.
  5. Switchgear, ScienceDirect.
  6. Règlement (UE) n°517/2014 du Parlement européen et du Conseil du 16 avril 2014 relatif aux gaz à effet de serre fluorés et abrogeant le règlement (CE) n°842/2006.
  7. Impact assessment of F-gas free medium voltage switchgear, Fraunhofer IEE.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.

Commentaire

Hervé

Bonjour,
Merci pour cet article, mais il n'indique pas l'enjeu réel. Quel est l'impact des rejets accidentels de ce gas vis a vis du CO2... émis en général?
Si on s'appuie sur l'article de Jancovici sur ce cas précis, il indique que ces gaz représentent seulement 1% du Problème.
https://jancovici.com/changement-climatique/gaz-a-effet-de-serre-et-cyc…

1% ce n'est pas rien mais il y a peut être d'autre priorités!

En fait, pour savoir si on doit dépenser pour ce problème, la bonne démarche est de voir si investir 1€ dans la suppression du SF6 est il plus performant pour l'effet de serre que d'investir 1€ dans une Pompe a chaleur ou une centrale nucléaire ou autre...

Parallèlement à cela, il peut être utile, si on parviens à pouvoir s'en passer sans surcouts significatifs de le faire la ou ça ne pose pas de problèmes et aussi de gérer correctement la récupération de ces gaz, la maintenance et le démontage de cellules MT et HT est beaucoup plus facile à encadrer que celui des climatisations....

Ainsi, je crains qu'une fois de plus la réponse brutale de l’Europe fasse dépenser beaucoup pour un piètre résultat.

Ne reproduisons pas ici les conneries faites ailleurs comme par exemple la suppression du plomb a l’intérieur des semi-conducteurs qui a couté des dizaines de millions d'€, à fait fermer prématurément des usines pour supprimer le rejet annuel de quelques Kg de plomb seulement...

Vincent

Oui, je souscris au commentaire précédent.
OK, on nous présente les résultats d'une enquête destinée aux industriels du secteur. Et donc ?
Aucune donnée n'est indiquée sur les quantités de SF6 en jeu, sur les différentes alternatives, sur les une analyse comparative des gains potentiels des solutions alternatives...
Ceci dit, je viens de voir que l'article a été co-signé par deux économistes, ceci doit donc expliquer cela...

Marc Diedisheim

Totalement en accord avec ces commentaires. La question-clé de l'impact réel d'un problème de fuite de SF6 (probabilité, masse émise) n'est pas traitée. Ceci reproduit le schéma actuel que l'on voit partout en ce moment dans le domaine énergétique comme par exemple l'engouement pour les Bio-Energies sans prendre en compte l'inventaire des ressources (très limitées), l'engouement pour l'hydrogène "vert" (électrolytique) sans prendre en compte le gaspillage de la ressource en électricité ni la disponibilité du platine, etc. La bureaucracie européenne saura-t-elle se montrer réaliste ? Il est permis d'en douter, au vu de ses récents ukases. Bien cordialement.

systemix

Je commence à avoir un soupçon :
...et si cette histoire de "gaz à effet de serre" n'était pas une justification pour limiter ou interdire l'accès aux énergies ?
Ça commence avec le CO2 : molécule essentielle à la vie, et produit nécessaire de la plupart des combustions industrielles. Donc combattre le CO2, c'est combattre l'industrialisation. Ce qui explique peut-être pourquoi le GIEC fut créé en 1987 à l'initiative de ... Margaret Thatcher !

Ensuite, il y a le méthane (CH4), paraît-il 28 fois pire que le CO2 (comment font-ils leurs calculs ?). Or le méthane, c'est-à-dire le gaz des marais, contient beaucoup d'énergie, on en fait même du "biogaz" : comme il s'en forme naturellement par la décomposition des végétaux, par l'action d'une bactérie, il est possible aux grandes exploitations agricoles peuvent transformer leurs déchets en énergie gazière. C'est aussi un dérivé de la digestion bactérienne qui produit le pétrole.

Et voilà un gaz, le SF6, dont les applications dans les réseaux électriques nationaux sont nombreuses grâce à son pouvoir isolant. Son utilisation serait-elle l'objet d'un enjeu caché ... ?

On peut le croire, tant les discours "au nom de la science" ressemblent de plus en plus à des oukazes : il s'agit en réalité de think-tanks, d'ONG et d'organismes composant la "gouvernance globale", et qui ne sont pas neutres ; parmi lesquels on retrouvera le média The Conversation où a été publié l'article...

Hervé

Oui, On peut sincèrement se poser la question. Et ce d'autant plus que la plupart des politiciens écologistes sont des anarchistes qui se sont repeints en vert pour parvenir à fourguer leurs concepts de société dont personne ne veut.

Cependant, la hausse des températures se constate assez facilement. La question est de savoir si est elle totalement en lien avec les nouvelles activités humaines ou pas?
Une approche intéressante est celle du japonais akasofu: https://andthentheresphysics.wordpress.com/2013/09/10/watt-about-akasof…. En gros il trace la courbe du climat passé et la prolonge dans l'avenir. Jusque en ~2015 on pouvait douter. La ça commence a se préciser: le plat actuel ne s'inscrit plus dans la continuité du passé. Il semble que ces théories de réchauffement ont au moins une part de vrai.
Espérons qu'elles restent en grande partie fausse car sinon est mal pour l'avenir de nos descendants...

complotix

@systemix Je pense que vous ne "commencez" pas seulement à avoir un soupçon mais que vous êtes déjà soupçonneux a priori et que vous essayez de faire croire que vous révisez progressivement votre jugement par une réflexion a posteriori. Pour le calcul de la puissance d'un gaz à effet de serre, plutôt que de poser la question en laissant entendre que le chiffre est louche, allez plutôt vous renseigner sur le mode de calcul ou proposez une alternative de calcul. Pour la référence à Margaret Thatcher ou The conversation, vous voulez encore laisser entendre qu'il y a anguille sous roche. The conversation est un très bon média et aucun média n'est neutre. La neutralité, ça n'existe pas et ceux qui prétendent être neutres le font pour espérer donner plus de crédit à leur opinion et influencer leur auditoire : c'est une technique de manipulation bien connue en rhétorique. Quel est le problème exactement avec The conversation ? expliquez-nous.
Quant à Margaret Thatcher, on ne comprend rien à ce que vous voulez dire. Au moment de la création du GIEC par le G7, elle était aux commandes comme Ronald Reagan : rien d'étonnant à ce que 2 des plus grandes puissances de ce groupe de pays qui dominaient l'économie mondiale soient à l'origine d'une telle initiative. Vous auriez voulu que ce soit le roi du Népal ? on sait qu'elle souhaitait pousser l'énergie nucléaire en remplacement du charbon. On remplace une industrie par une autre, rien à voir avec la désindustrialisation et il faut reconnaître que ce n'était pas complètement idiot du point de vue de l'effet de serre. Quant à Reagan, il voulait que les scientifiques s'emparent du problème à la place des écologistes, pensant peut-être qu'ils allaient minimiser le problème. Mal lui en a pris. Les écologistes avaient raison...De toutes façons, si ils ne l'avaient pas fait en 1988, d'autres l'auraient fait en 1998 ou en 2004, peu importe, c'était inéluctable.
@Herve : les politiciens écologistes, des anarchistes repeints en vert ? je ne l'avais encore jamais entendue celle-là ... on aura vraiment tout entendu. Après les Ayatollahs, les Khmers verts, les pastèques et autres bobos-écolos, en voilà une bien bonne dans la catégorie des amalgames outranciers pour ne pas dire diffamants voire insultants et incitant à la haine. Je ne sais pas de quel bord politique vous êtes mais allez disons de droite : et ça vous plairait qu'on dise que "tous les politiciens de droite sont des Nazis repeints en républicains" ?
ça commence à bien faire... Sinon, j'adore votre commentaire qui laisse entendre que peut-être il pourrait y avoir une petite part anthropique au réchauffement et qu'on commence à s'interroger... Je ne pensais pas trouver de tels propos sur ce site que je croyais fréquenté par des personnes informées.

Hervé

Bonsoir Complotix. Désolé de vous avoir choqué, mais perso j'ai rien contre les Ana, c'est un courant politique très différent du mien, auquel je n'adhère que très peu, mais chacun pense comme il veut (et il n'y a pas que du mauvais dans leurs idées). En tout cas ce n'est pas une insulte de dire que quelqu’un est anarchiste lorsque ses idées s'en rapprochent. Quant a la similitude avec les projets écolos, il y a de nombreux articles la dessus. Bon Ok les verts ne sont pas tous à tendance Ana, j'ai peut être exagéré mais c'est deux courants qui convergent sur pas mal de points!

Concernant le réchauffement oui, je sais que les écolos ont la vérité et le reste du monde sont des cons, mais on vit dans un pays ou l'on a encore le droit de penser, de douter. J'ai de bonnes raisons de le faire, surtout lorsque les théories sont portées par "les écolos" . Ce n'est pas parce que la presse vous rabâche des couillonnades à longueur de journée qu'il faut les croire sur parole.

complotix

"je sais que les écolos ont la vérité et le reste du monde sont des cons," : le réchauffement climatique n'est pas une théorie des écologistes. C'est un fait scientifique. Qu'il soit porté par les écolos - mais pas que et pas tous et dont une partie est certes peu crédible et porte d'autre sujets contestables - n'altère en rien la validité de cette théorie ni l'existence du fait.
"'on a encore le droit de penser, de douter" : tout bon scientifique doute et pense en permanence mais on pense avec des raisonnements et on doute avec des raisons sinon c'est juste du déni ou de la croyance. Douter n'est pas un droit, c'est un devoir. Si on considère que c'est un droit, on en abuse. On ne doute pas par principe ni pour le plaisir de contredire mais par souci d'approcher la vérité, sinon c'est un doute malhonnête.
"Ce n'est pas parce que la presse vous rabâche des couillonnades à longueur de journée qu'il faut les croire sur parole." : j'ai l'impression que vous prenez un peu les autres pour des idiots, non ? je ne savais pas que les publications scientifiques étaient des ramassis de couillonnades. Ne serait-ce pas plutôt les complotistes (certains écologistes le sont mais la majorité se trouve plutôt à droite), dont le niveau d'éducation est plus faible que la moyenne, qui croient avoir tout compris dès qu'ils ont lu une fake news sur un réseau social et se mettent à traiter tout le monde de moutons ou de naïfs dès qu'ils adhèrent à la "théorie officielle" ?
Ce n'est pas parce qu'une théorie est "officielle" (disons plutôt "mainstream") et soutenue par des personnes ayant des points de vue différents du vôtre qu'elle est fausse : cela n'est pas une bonne raison d'en douter. Les raisons de douter doivent être argumentées.
"c'est un courant politique très différent du mien" : et c'est quoi votre courant ?

Hervé

"le réchauffement climatique n'est pas une théorie des écologistes." Tout à fait, on le mesure et en constatons ses effets. Reste a savoir si c'est les émissions de CO2 qui en sont la cause, c'est ce point qui est en débat.

"j'ai l'impression que vous prenez un peu les autres pour des idiots, non ? "
Ces sujets sont très complexes et peu de gens sont compétents pour pouvoir déterminer par eux même la réalité des choses. Sur ces questions on est tous des idiots . Donc votre sentiment est exact mais je me l'applique à moi même aussi. Mais dans les domaines que je connais suffisamment pour cerner les choses, je constate que la com des écolos c'est 80% de connerie et 20% de vérité. Par conséquent, vous comprendrez je pense, que j'ai donc du mal à les croire à 100% sur le reste des sujets...

Sinon oui, il y a aussi les complotistes, autre vermine qui pullulent grâce à internet et aux réseaux sociaux.

Mon courant politique n'a plus vraiment de représentants aujourdhui: je considère qu'un pays (voire le monde) doit être mené par un groupe de gens honnêtes, justes, intelligents et compétents dans leur domaine de décision, qui auraient une vision sur le long terme . Quelqu’un qui a toutes ces qualités sera un bon dirigent, quelque soit "sa couleur". Mais rare sont les décideurs actuels qui cumulent plus de deux de ces qualités, pas parce qu’il n'y en a pas, mais parce que le peuple ne les veut pas ...

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