Intégration de l'Analyse de Cycle de Vie Sociale comme outil d'évaluation et d'aide à la prise de décision dans la phase de conception des projets de parcs éoliens en mer en France

par Jeremie Lehmann

Projet de thèse en Energétique et génie des procédés

Sous la direction de Thierry Ranchin et de Paula Perez lopez.

Thèses en préparation à l'Université Paris sciences et lettres , dans le cadre de Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Energétique et Procédés (laboratoire) , OIE - Centre Observation, Impacts, Energie (equipe de recherche) et de MINES ParisTech (établissement opérateur d'inscription) depuis le 12-10-2020 .


  • Résumé

    Contexte et enjeux La production énergétique est un élément indispensable à la réalisation des activités économiques dans la société actuelle. A ce jour, l'énergie primaire consommée dans le monde est en grande partie issue de sources fossiles, responsables d'impacts environnementaux majeurs, tels que le réchauffement climatique ou les impacts sur la biodiversité et sur la santé humaine. Face à une demande énergétique croissante, une transition énergétique vers des sources à plus faible impact devient nécessaire. Même si les énergies renouvelables (EnR) se caractérisent par des émissions de polluants très faibles ou négligeables dans la phase d'opération, des activités en amont et en aval peuvent ne pas être exemptes d'impacts. Ainsi, les implications du développement de ces systèmes doivent être analysées objectivement afin de garantir leur adéquation aux objectifs de la transition énergétique. Les impacts environnementaux potentiels des filières énergétiques sont typiquement quantifiés grâce à la méthode d'Analyse de Cycle de Vie (ACV), reconnue à l'international comme l'une des méthodes les plus pertinentes à cet égard. Néanmoins, le paradigme du développement durable, définit par les Nations Unies comme celui « qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs », nécessite d'intégrer aussi des critères socio-économiques à l'évaluation. L'application des principes de l'ACV aux questions sociales et socio-économiques a donné lieu au développement d'un cadre méthodologique pour l'Analyse de Cycle de Vie Sociale (ASCV) de produits et services. Malgré l'existence d'un référentiel général réalisé par l'UNEP/SETAC2 pour l'application de l'ASCV et de divers travaux dans des secteurs variés, une démarche systématique, spécifiquement adaptée aux systèmes de production EnR n'est pas disponible à l'heure actuelle. Une approche de Type I permettrait à un décideur, public ou privé, de tenir compte de la performance sociale ou du risque social des projets d'EnR lors de leur cycle de vie vis-à-vis de plusieurs groupes de parties prenantes, y compris les travailleurs et les acteurs de la chaîne de valeur, mais aussi les utilisateurs, les communautés locales et la société dans son ensemble. Une approche de Type II s'aligne avec la méthode d'ACV environnementale et consiste à définir un modèle de caractérisation pour lier les données d'inventaire avec des catégories d'impact à partir de relations causales. Les deux approches présentent des avantages, mais aussi des inconvénients qui doivent être confrontés pour sélectionner l'option la plus adaptée aux décideurs et aux scénarios analysés. Il faut également prendre en compte la composante d'intégration au territoire, essentielle dans les cas des filières énergétiques. Des critères objectifs pertinents doivent être identifiés, quantifiés, et priorisés pour fournir des éléments complémentaires aux résultats environnementaux et contribuer à la prise de décisions. Cette thèse s'encadre dans un projet de recherche qui inclut des partenaires industriels stratégiques du domaine. Ainsi, la perception des différents acteurs ou partenaires impliqués dans ce projet sera prise en compte dans le processus de formalisation méthodologique. Objectifs scientifiques L'objectif de ces travaux est d'avancer vers l'intégration systématique de la dimension sociale dans l'évaluation globale de la durabilité des systèmes de production énergétique renouvelable. Pour cela, cette thèse vise à développer un cadre méthodologique spécifique pour l'évaluation socio-économique des systèmes éoliens en mer par Analyse de Cycle de Vie Sociale. La méthode sera appliquée à un nombre de cas d'étude en France. Ce cadre méthodologique doit être systématique et généralisable à d'autres contextes géographiques et à d'autres filières renouvelables. Des techniques d'analyse multicritères pourront être explorées pour compléter la formalisation d'un outil d'aide à la décision dans la phase de conception de projets d'EnR. Approche - Méthodes La démarche suivante sera appliquée : 1) Etat de l'art, perspectives, et étude prospective de l'évolution et du déploiement de la filière éolienne et des EnR marines en France, 2) Etat de l'art et perspectives des méthodes et des références internationales pour l'analyse socio-économique et l'ASCV, telles que les lignes directrices de la « Global Reporting Initiative » (GRI)3 ou les Objectifs de Développement Durable (ODD)4, 3) Elaboration d'un modèle du cycle de vie des systèmes éoliens marins posé et flottant, 4) Définition des profils de décideurs impliqués, 5) Comparaison des approches de Type I (orientée parties prenantes et performance sociale) et de Type II (orientée impacts) et sélection vis-à-vis des objectifs des travaux de thèse, 6) Sélection des catégories et sous-catégories sociétales incluses dans l'analyse socio-économique, ainsi que des indicateurs pour leur évaluation, suivant les référentiels et d'autres travaux disponibles appliquant la méthode d'ASCV 7) Récolte des informations pour l'ASCV dans les scénarios proposés à partir de questionnaires et/ou de consultations et « focus groups », adressés aux partenaires industriels impliqués dans le projet et à d'autres parties prenantes impliquées et définis dans le point 4, 8) Application de la démarche aux scénarios proposés, en concertation avec tous les partenaires du consortium, et identification des étapes du cycle de vie les plus sensibles ou problématiques pour chacune des critères sociaux 9) Exploration de méthodes et d'outils d'analyse multicritères pour la priorisation d'indicateurs sociaux et développement de facteurs de pondération pour l'ensemble des critères de prise de décision. Résultats attendus Les résultats de l'évaluation sociale permettront d'identifier les étapes du cycle de vie les plus sensibles ou problématiques pour la dimension sociale, ainsi que les acteurs et les parties prenantes concernées, et d'alimenter de futures analyses de durabilité globale des projets de la filière éolienne en mer à partir de l'application au contexte français. Une série de scénarios d'implantation de projets éoliens sera proposée, en faisant varier des facteurs géographiques, physiques et socio-culturels (y compris l'acceptabilité) permettant ainsi de comparer leurs performances pour identifier la meilleure stratégie en amont de la phase de conception. Les méthodes d'analyse de décision multicritères seront explorées, et une étape de priorisation pourrait être appliquée pour compléter les démarches. Cette priorisation sera adaptée au type de décideur spécifique impliqué dans le processus de prise de décisions. Les méthodes et les outils pour l'ASCV développés dans cette thèse constitueraient un élément clé qui viendrait complémenter l'analyse environnementale aussi réalisée par d'autres participants du projet, pour identifier des pistes d'éco-socio-conception et pour enrichir le débat en aidant à comprendre les enjeux et les attentes en faveur d'une transition énergétique efficace et durable.

  • Titre traduit

    Integration of Social Life Cycle Assessment as tool for evaluation and decision-making in the design phase of offshore wind farm projects inFrance


  • Résumé

    Context and challenges Energy production is an essential element required to develop economic activities in current society. Nowadays, primary energy consumed worldwide is to a large extent from fossil origin. The production of this energy is linked to major environmental impacts such as global warming, or impacts on biodiversity and human health. Given the currently increasing energy demand, a transition towards energy sources with lower environmental impacts becomes critical. Although renewable energy technologies have low or negligible environmental impacts during the operation phase, it might be different for upstream and downstream activities. Hence, implications of the development of these technologies need to be objectively analyzed to ensure their suitability to fulfill the objectives of the energy transition. Potential environmental impacts of energy systems are often quantified by means of the Life Cycle Analysis (LCA) method, worldwide recognized as one of the most appropriate methods to this end. However, the concept of sustainable development, defined by the United Nations as the one “that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs”1, also requires considering socio-economic criteria in the evaluation of energy systems. The application of LCA principles to social and socio-economic issues has resulted in the development of a specific methodological framework for the Social Life Cycle Assessment (SLCA) of products and processes. Despite the existence of general guidelines for the application of SLCA, developed by UNEP/SETAC2, and other studies applied to diverse sectors, a systematic and practical approach, specifically adapted to renewable energy systems is still missing. Two methodologies currently exist for SLCAs that can be applied in the context of renewable energy projects. The Type I approach allows public or private decision-makers to account for the social performance or social risk of renewable energy projects over their life cycle with respect to several groups of stakeholders, including workers, and supply chain actors, but also consumers, local communities and society in general. The Type II approach is based on the same logic as environmental LCA and consists in defining a characterization model to link inventory data to impact categories by considering cause-effect relationships. Both approaches have advantages and drawbacks that need to be considered to select the most suitable one considering the decision-makers and analyzed scenarios. Energy production systems require in addition considering territorial integration aspects. Objective criteria should be identified, quantified, and prioritized to provide complementary elements to environmental results and contribute to decision-making. This PhD thesis is conducted in the frame of a research project that includes key industrial partners in the field. Thus, the perception of different actors or partners involved in the project will be taken into account in the process of methodological definition. Scientific objectives The objective of the work is to advance towards a systematic integration of the social dimension in the global evaluation of the sustainability of renewable energy production systems. To fulfill this objective, this PhD thesis aims to develop a specific methodological framework for the socio-economic evaluation of offshore wind systems by means of Social Life Cycle Analysis. The method will be applied to several French case studies. The methodological framework should be systematic and general enough to be applicable to other geographical contexts and renewable energy systems. Multi-criteria decision analysis techniques may be examined to develop a holistic decision tool that can help in the design phase of renewable energy projects. Methodology The following steps will be applied : 1) State of the art, perspectives, and prospective study of the evolution and development of wind power sector and marine renewable energies in France, 2) State of the art and perspectives of international methods and guidelines available for socio-economic and SLCA, such as Global Reporting Initiative (GRI) standards3 or the Sustainable Development Goals (SDG)4, 3) Development of a life cycle model of fixed and floating offshore wind turbines, 4) Definition of involved decision-maker profiles, 5) Comparison of Type I (stakeholder and social performance-oriented) and Type II (impact-oriented) and selection depending of the goal of the study, 6) Selection of social categories and sub-categories considered in the socioeconomic assessment, as well as indicators for their evaluation considering available guidelines and other works applying SLCA method, 7) Data collection for SLCA in the proposed scenarios through questionnaires and “focus groups” addressed to industrial partners involved in the project and other stakeholders concerned and defined in step 4, 8) Application of the approach to the proposed scenarios considering the feedback of partners of the consortium, and identification of most problematic life cyle stages for each social criteria, 9) Use of multi-criteria analysis methods for the prioritization of social indicators and for the development of weighting factors for the set of criteria considered in the decision-making process. Expected results Social assessment results will allow the PhD candidate to identify the most problematic life cycle stages for the social dimension, together with the involved stakeholders, and to contribute to future global sustainability assessments of offshore wind power based on our application to the French context. A set of scenarios of implementation of wind projects will be proposed, by varying a number of geographic, physic and socio-cultural (including acceptability) parameters, thus allowing the candidate to compare the performances of different scenarios and identify the best strategy in the design phase. Multi-criteria decision analysis methods will be examined and a prioritization stage could be applied to complement the approach. This prioritization will be adapted to the specific decision-maker involved in the process. The methods and the tools for SLCA developped in this thesis will constitute a key element to complement the environmental analysis conducted by other contributors to the project. The outcome of this thesis will contribute to identify eco-sociodesign opportunities and help understanding the concerns and the expectations to favor an efficient and sustainable energy transition.