ANNEXE 4
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EIE PARC ÉOLIEN DE SPY EDF LUMINUS ANNEXE 4 Note de calcul relative à l’extension du parc éolien de Spy Edition: MARS 2014 Révision: RAPPORT FINAL Evaluation des risques Note de calcul relative à l’extension du parc éolien de Spy RAPPORT RÉDIGÉ PAR SERTIUS POUR EDF LUMINUS EDITION : JANVIER 2014 REF. : SAF13010066-GDE-SÉCURITÉ ÉOLIENNE SPY REV. : RAPPORT FINAL Rapport rédigé par Vincent BURTON, Denis ROBIN, Gilles DELFOSSE et Luc VANGEENBERGHE Sertius SCRL Environmental & Safety Services Bureau Louvain-la-Neuve Centre d’Entreprise et d’Innovation Rue L. De Geer/Chemin du Cyclotron 6 B-1348 Louvain-la-Neuve EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL TABLE DES MATIÈRES TABLE DES MATIÈRES I CONTEXTE II LE PROJET DE PARC ÉOLIEN 1. LES ÉOLIENNES PROJETÉES PAR 2. LES INSTALLATIONS DE L’AIRE D’AUTOROUTE DE III EDF LUMINUS..................................................... 2 SPY ............................................. 4 EVALUATION DES RISQUES 1. INTRODUCTION ............................................................................................. 5 2. SCÉNARII 3. RISQUES 4. LIMITES ET DISTANCES D’EFFET MAXIMALES ....................................................... DIRECTS 5 ......................................................................................... 7 DE L’ÉVALUATION DES RISQUES ............................................................19 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT I EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.1 CONTEXTE EDF Luminus prévoit la construction et l’exploitation d’un parc éolien composé de trois éoliennes sur le territoire de la localité de Spy dans la commune de Jemeppe-sur-Sambre (le projet ci-après). Ce projet vient compléter un parc de trois éoliennes autorisées en 2011. Lors du développement de son projet, EDF Luminus a positionné les trois éoliennes projetées entre l’autoroute E42 et la route nationale N93. Afin que le lecteur puisse localiser le projet de parc éolien d’EDF Luminus, une planche cartographique est fournie en Annexe 1 du présent rapport. Le positionnement des éoliennes répond à de nombreuses contraintes telles que celles imposées par le cadre de référence pour l’implantation d’éoliennes en Région wallonne de 2013, par les disponibilités foncières, etc. Ces contraintes sont illustrées à la planche 1bis également fournie en Annexe 1. On constate à l’aide de cette planche que l’éolienne projetée WT3B est relativement proche de l’aire d’autoroute de Spy (aire de type II (comporte une aire de repos avec parking, station-service, magasin et restaurant) dont le concessionnaire est Total). EDF Luminus a donc chargé le bureau d’étude Sertius (le Chargé d’étude ci-après) de réaliser l’évaluation des risques sur l’aire d’autoroute engendrés par la présence d’une éolienne à proximité. EDF Luminus a chargé Sertius de rédiger cette note de calcul pour les modèles d’éoliennes suivants : - Gamesa G114 ; REpower MM100 ; REpower 3.4 M104. EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.2 RAPPORT II LE PROJET DE PARC ÉOLIEN 1. L ES ÉOLIENNES PROJETÉES PAR EDF L UMINUS Le projet d’EDF Luminus consiste en un parc éolien de trois éoliennes d’une hauteur totale maximale de 150 m et d’une puissance individuelle maximale de 3,4 MW (WT1B, WT2B, WT3B). Ce projet est situé sur le territoire de la localité de Spy dans la commune de Jemeppe-sur-Sambre (Province de Namur) et viendrait compléter un parc de trois éoliennes déjà autorisé (WT1A, WT2A et WT3A). Les coordonnées Lambert des éoliennes projetées sont reprises au Tableau ci-après. Tableau 1 : Coordonnées géographiques des éoliennes projetées. Coordonnées Lambert 72 Eolienne X (m) Y (m) WT 1B 172.753 132.199 WT 2B 173.126 131.268 WT 3B 173.712 131.810 Les modèles d’éolienne qu’EDF Luminus envisage sont présentés à l’aide du tableau suivant. Il s’agit de 3 modèles terrestres classiques d’une puissance de 2,0 à 3,4 MW. Tableau 2 : Caractéristiques des modèles d’éolienne envisagés. Caractéristiques Alternative 1 Alternative 2 Alternative 3 Constructeur Gamesa REpower REpower Modèle G114-2.0 MM100 3.4 M104 Tour (mât) Hauteur (m) 93 100 98 Matériau Acier Acier Acier Couleur Blanc Blanc Blanc Diamètre (m) 114 100 104 Rayon (m) 57 50 52 Nombre de pales 3 3 3 13,07 7,9 à 13,9 7,1 à 13,8 13,07 13,9 13,8 3 3 3,5 Vitesse de vent d'arrêt (m/s) 25 22 25 Vitesse de vent nominale (m/s) nd 11 12,5 Asynchrone Asynchrone Asynchrone Puissance nominale (MW) 2,0 2,0 3,4 Tension délivrée (V) 690 360 690 Fréquence (Hz) 50 50 50 Rotor (pales) Vitesse de rotation (t/min) Vitesse de rotation nominale considérée dans les calculs de la présente évaluation des risques (Ω’nom) Vitesse de vent de démarrage (m/s) Génératrice Technologie EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.3 RAPPORT Caractéristiques Alternative 1 Alternative 2 Alternative 3 Constructeur Gamesa REpower REpower Modèle G114-2.0 MM100 3.4 M104 Technologie 2,3 Sec 2,3 Sec 3,8 Sec Emplacement Tour Tour Tour Hauteur totale 150 150 150 Masse totale approximative (t) nd nd nd Durée de vie (années) 20 20 20 Transformateur Puissance (MVA) Divers nd : non documenté EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.4 RAPPORT 2. L ES INSTALLATIONS DE L ’ AIRE D ’ AUTOROUTE DE S PY L’aire d’autoroute de Spy de la E42 en direction de Mons comporte des parkings, une station-service comprenant une dizaine d’aires de ravitaillement et des citernes enterrées de stockage de carburant (Diesel, essences et LPG) ainsi qu’un magasin (bâtiment à l’Ouest des aires de ravitaillement de la station-service). Le concessionnaire de l’aire d’autoroute est la société Total Belgium. Un parking destiné à accueillir les poids-lourds est situé à l’Ouest. Il offre une capacité d’environ 55 emplacements pour poids-lourds. Celui-ci est généralement complet en période de nuit tandis que durant la journée, il ne compte que quelques occupants. Un second parking situé entre la station-service et le parking poids-lourds permet d’accueillir environ 80 voitures. Généralement, les voitures ne stationnent qu’un court laps de temps à cet endroit. Toutes ces installations sont identifiées sur la Figure ci-après. Figure 1 : Identification des zones sensibles de l’aire d’autoroute de Spy en direction de Mons. Le Tableau ci-après reprend les distances séparant les éoliennes du bord de l’aire d’autoroute (bordure externe de la voirie de desserte interne de l’aire la plus proche des éoliennes) et de ses installations. Tableau 3 : Distance séparant les éoliennes projetées de l’aire d’autoroute. Distance à l’aire d’autoroute (m) Distance aux stockages d’essences et diesel (m) Distance aux stockages de LPG (m) Distance aux aires de ravitaillement de la stationservice (m) Distance au parking poids-lourds (m) WT 1B 875 1.007 1.028 1.012 882 WT 2B 650 655 749 761 655 WT 3B 80 90 85 100 155 Eolienne EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.5 III EVALUATION DES RISQUES 1. I NTRODUCTION EDF Luminus a souhaité réaliser une évaluation des risques au droit de l’aire d’autoroute de Spy afin de quantifier le risque direct sur les personnes présentes sur l’aire d’autoroute, particulièrement au niveau du parking des voitures, du parking des poids-lourds (chauffeurs routiers passant la nuit sur le parking), du magasin et de la zone de ravitaillement de la stationservice. Pour l’évaluation, le Chargé d’étude a utilisé un outil développé par Sertius basé sur la méthodologie néerlandaise décrite dans le « Handboek Risicozonering Winturbines »1 ([HRW] ci-après) en considérant les probabilités de défaillance des éoliennes présentées dans l’étude « Studie windturbines en veiligheid »2 ([SWV] ci-après). Le rapport [SWV] constitue un document de référence pour les autorités flamandes. Les normes sectorielles des parcs éoliens y font référence en ce qui concerne l’évaluation des risques (modification du Vlarem du 23/12/2011 publié au Moniteur belge le 21/03/2012). 2. S CÉNARII ET DISTANCES D ’ EFFET MAXIMALES Les différents scénarii de défaillances des éoliennes identifiés dans [SWV] et [HRW] sont : - Chute de composants vers le bas : o Chute du rotor ou de la nacelle ; Défaillance structurelle : o Rupture du mât ; Rupture d’une pale : La vitesse de rotation du rotor d’une éolienne varie en fonction de nombreux paramètres : modèle d’éolienne, vitesse du vent, orientation du rotor, résistance mécanique de l’alternateur, orientation des pales, etc. La vitesse de rotation du rotor est contrôlée par l’orientation des pales (frein aérodynamique). En cas de défaillance du freinage aérodynamique, les éoliennes sont munies d’un système de freinage mécanique constitué de frein à disques afin de stopper la rotation du rotor (actionné lorsque le freinage aérodynamique n’est plus suffisant ou défaillant). Si une pale d’éolienne se détache du rotor en mouvement, la pale sera projetée dans la direction qui prolonge la surface du rotor. La distance de projection maximale dépend entre autres de la vitesse de rotation au moment du détachement de la pale. Trois scénarii concernant une rupture de pale sont étudiés pour trois vitesses de rotation différentes : o Rupture de pale entière à la vitesse nominale de rotation (Ω’nom3) ; o Rupture de pale entière lors du freinage mécanique (1,25 x Ω’nom) ; o Rupture de pale entière en cas de survitesse (2 x Ω’nom). 1 Handboek risicozonering windturbines, 2de ed., SenterNovem, Nl, 2005. 2 Studie windturbines en veiligheid, Vlaams EnergieAgentschap (VEA), 2007. 3 Les valeurs de vitesse de rotation nominale considérées pour la présente évaluation des risques sont fournies pour chaque modèle d’éolienne dans le Tableau 2. EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.6 RAPPORT Les distances d’effet maximales dépendent du scénario de défaillance et des caractéristiques de l’éolienne concernée par la défaillance. Le Tableau ci-après récapitule les différents scénarii de défaillance, les probabilités d’occurrence de ces scénarii (fournies par l’étude [SWV]) et les distances d’effet maximales associées qui ont été calculées par le Chargé d’étude. Pour l’étude du scénario de rupture de pale d’éolienne, le Chargé d’étude utilise un modèle balistique dans le vide ne tenant pas compte des forces aérodynamiques comme proposé dans le [HRW] (méthodologie fournie à l’Annexe 3). Tableau 4 : Scénarii et distances d’effet maximales. Scénario Chute du rotor ou de la nacelle Rupture du mât Rupture d’une pale entière : Probabilité d’occurrence du scénario (1/an) 2,0 x 10-4 Gamesa G114 REpower MM100 REpower 3.4M104 57 50 52 5,8 x 10-5 150 150 150 (6,3 x Distances d’effet maximales (m) 10-4) - à la vitesse nominale de rotation (Ω’nom) 3,15 x 10-4 134 126 130 - lors du freinage mécanique (1,25 x Ω’nom) 3,15 x 10-4 179 167 173 - en cas de survitesse (2 x Ω’nom) 8,5 x 10-6 357 325 340 La planche cartographique de l’Annexe 2 illustre les distances d’effet maximales des différents scénarii de défaillance autour des éoliennes. Les distances représentées sont celles qui correspondent au modèle d’éolienne le plus contraignant, soit le modèle Gamesa G114. Le précédent Tableau montre que la distance d’effet maximale en cas de rupture d’une pale entière en cas de survitesse est la plus importante parmi tous les scénarii. On constate que ces distances d’effet maximales des éoliennes WT1B et WT2B n’atteignent pas l’aire d’autoroute (cf. distances séparant les éoliennes de l’aire d’autoroute au Tableau 3). Ainsi, suivant ce tableau, on considère que seule l’éolienne WT3B peut avoir un effet sur l’aire d’autoroute en cas de rupture de son mât ou d’une pale entière. EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT 3. R ISQUES EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.7 DIRECTS La défaillance d’une éolienne peut entrainer des risques directs pour les personnes présentes dans le voisinage immédiat. Les risques en question sont liés à la possibilité qu’un fragment de l’éolienne (mât, pale ou nacelle) vienne frapper une ou des personnes se situant aux alentours des éoliennes. Le risque individuel est défini comme la probabilité par an qu’une personne soit tuée par une défaillance d’une éolienne, supposant que cette personne soit présente en permanence à une certaine position fixe dans le voisinage de l’éolienne. La Figure ci-après représente le risque individuel maximum calculé (quelque soit la direction concernée) et lié à une éolienne pour chacun des trois modèles étudiés. Sur ce graphique, on peut observer l’influence des différents scénarii de défaillance. Par exemple, en partant d’un point éloigné et en se rapprochant de l’éolienne, on observe, pour le modèle Gamesa G114 (montrant les distances d’effet maximum les plus importantes parmi les alternatives étudiées), que : - - A partir de 357 m, un observateur sera soumis au scénario de rupture d’une pale entière en cas de survitesse ; A partir de 179 m, le risque d’un second scénario vient s’additionner au précédent risque. Il s’agit du risque lié au scénario de rupture d’une pale entière lors du freinage mécanique ; A partir de 150 m, le scénario de rupture du mât vient s’additionner car si le mât se rompt, l’observateur peut être touché par une pale à cette distance (distance d’effet maximale correspondant à la hauteur totale de l’éolienne) ; A partir de 134 m, le scénario de rupture d’une pale entière à la vitesse nominale de rotation vient s’additionner ; A partir de 93 m, le scénario de rupture de mât engendre un risque légèrement plus élevé car à partir de cette distance correspondant à la hauteur du mât, tant le mât qu’une pale peuvent impacter l’observateur en cas de rupture du mât ; A partir de 57 m, le scénario de chute du rotor ou de la nacelle vient s’additionner aux autres (distance d’effet maximale conrrespondant au rayon du rotor de l’éolienne). EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.8 RAPPORT Figure 2 : Risque individuel lié à la présence d’une éolienne Le Tableau ci-après reprend les valeurs des risques individuels maximum (toutes directions confondues) issues de la figure précédente pour chaque modèle et correspondant à des niveaux de risques seuils. Tableau 5 : Distances d’effet maximales correspondant à certains niveaux seuils de risque individuel. Niveau seuil de risque individuel (1/an) 10-5 Distances d’effet maximales (m) Gamesa REpower REpower G114 MM100 3.4M104 37 41 39 10-6 134 126 130 10-7 179 167 173 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.9 Dans l’étude [SWV], il est considéré que le risque individuel pour les personnes qui se situent dans le voisinage des éoliennes de manière permanente doit être inférieur à 10-5/an. Dans un rayon de 41 m (distance maximale calculée parmi les modèles d’éolienne) autour des éoliennes il n’y a que la zone agricole (situation de droit sur base du plan de secteur). Il n’y a donc aucune raison de suspecter la présence de personne de façon permanente (ou assimilée) à l’intérieur de ce rayon. L’étude [SWV] propose une distance de séparation de l’éolienne aux zones d’habitat au moins équivalente à la distance la séparant de la courbe iso-risque individuel de 10-6/an (soit minimum 134 m dans le cas de la Gamesa G114). Aucune zone d’habitat n’est recensée dans ce rayon autour des éoliennes projetées et le parking de l’aire d’autoroute où les chauffeurs de poids-lourds peuvent passer la nuit est situé à plus de 150 m des éoliennes. Les lieux plus vulnérables (écoles, hôpitaux, maisons de repos et de soins, etc.) doivent être situés au-delà de la courbe isorisque individuel de 10-7/an. Dans le cas du projet, ce critère est respecté. Vu la distribution des fréquences des directions des vents au droit de l’éolienne 3B (cf. Figure ci-après), il semble pertinent d’étudier le risque individuel en fonction de la direction relative par rapport au mat de l’éolienne 3B. Figure 3 : Rose des vents à hauteur de la nacelle de WT 3B (extrait de l’annexe 4) obtenue en suivant la méthodologie exposée à l’annexe 4. En effet, la direction du vent influence directement le scénario de rupture de pale car le rotor d’une éolienne à axe horizontal telle que celles étudiées, est toujours orienté perpendiculairement au sens d’écoulement du vent. Dans le cas particulier du projet étudié, le plan de rotation des pales sera positionné dans le plan vertical NNW et SSE pendant 23 % du temps (lorsque les vents viennent soit du WSW (15,3%) soit d’ENE (7,7%)) tandis qu’il sera positionné dans le plan vertical WSW et ENE seulement pendant 11,2% (lorsque les vents viennent soit du SSE (6,2%) soit du NNW (5,0%)). La probabilité de rupture de pale dans le plan NNW et SSE est donc égale au double de la probabilité de rupture de pale dans le plan WSW et ENE. Pour information, le plan de rotation des pales sera positionné pendant 12,0% du temps dans le plan vertical SSW et NNE (240° et 60°) dans lequel se trouve la station-service. Pendant 88% du temps, le risque de rupture de pale dans la direction de la station service est donc nul. EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.10 RAPPORT En tenant compte de cette distribution de fréquence des vents, les distances d’effet dans la direction de l’aire d’autoroute (240° - SSW) correspondant à certains niveaux seuils de risque individuel ont été calculées pour chacun des trois modèles d’éolienne étudiés. Les résultats sont présentés sous formes graphique et tabulaire ci-après. Figure 4 : Risque individuel en fonction de la distance par rapport au centre de pied de l’éolienne dans la direction de l’aire d’autoroute (240°SSW) pour les trois modèles d’éolienne étudiés Tableau 6 : Distances d’effet dans la direction de l’aire d’autoroute (240° - SSW) correspondant à certains niveaux seuil de risque individuel Niveau seuil de risque individuel (1/an) 10-5 Distances d’effet dans la direction SSW (m) Gamesa REpower REpower G114 MM100 3.4M104 26 29,5 28 10-6 96 101 99,5 10-7 179 167 173 On observe que pour les niveaux seuils de risque individuel de 10-5 et 10-6/an, les distances d’effet sont les plus importantes pour le modèle d’éolienne REpower MM100. C’est pour cette raison que ce modèle est étudié plus en détails. Pour illustrer l’influence de la distribution de fréquence des vents, la Figure suivante présente le risque individuel lié à la présence d’une éolienne REpower MM100 dans les directions remarquables suivantes : - dans la direction dans laquelle le risque individuel est le plus important (directions NNW (120°) et SSE (300°)), dans la direction dans laquelle le risque individuel est le moins important (directions WSW (210°) et ENE (30°)), dans la direction dans laquelle se trouve la station-service (240° (SSW)). EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT 1 EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.11 4 2 3 Figure 5 : Risque individuel en fonction de la distance par rapport au centre de pied de l’éolienne pour différentes directions On observe que le risque individuel dans la direction de la station-service (240°) est proche du risque minimum. Dans la direction de la station-service, le seuil du risque individuel de 10-5/an est franchi à 29,5 m du centre du pied du mât de WT3B (flèche 1 sur le graphique ci-avant) et le seuil de 10-6/an à une distance de 101 m (flèche 2). On observe que ce dernier seuil est refranchi à 121 m et 126 m (flèches 3 et 4). Il s’agit d’un pic lié au modèle mathématique de calcul du risque individuel (modèle balistique dans le vide). La Figure ci-après représente les courbes isorisques 10-5/an et 10-6/an autour de l’éolienne 3B. Les zones teintées de rouge correspondent aux zones où le risque individuel est supérieur à 10-5/an. Les zones teintées de bleu correspondent aux zones où le risque individuel est compris entre 10-5/an et 10-6/an. Les zones non teintées correspondent aux zones où le risque individuel est inférieur à 10-6/an. On observe que toutes les zones de stationnement de véhicules sont situées en dehors des courbes d’isorisque 10-6/an à l’exception d’une bande d’une petite dizaine de mètres. Cette bande d’une petite dizaine de mètres correspond au premier pic du risque individuel, lorsque le seuil de 10-6/an est refranchi deux fois de suite à une très courte distance. EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.12 Figure 6 : Courbes d’isorisque individuel seuil liées à la présence d’une éolienne du modèle REpower MM100. Le document de référence [HRW] démontre que ce pic peut être négligé en comparant les résultats du modèle balistique dans le vide aux résultats d’un modèle balistique tenant compte des forces aérodynamiques (portance et traînée). Ce dernier modèle représente mieux ce qui se produirait dans la réalité en cas de rupture d’une pale mais nécessite des programmes de calculs plus perfectionnés qui n’apportent pas de plus-value importante par rapport au modèle balistique dans le vide. La Figure suivante permet de comparer les résultats obtenus via le modèle balistique dans le vide et le modèle balistique tenant compte des forces aérodynamiques pour différentes valeurs du coefficient de pénétration dans l’air (« CD », variant de 0 à 1). EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.13 RAPPORT Modèles : Dans le vide Risque individual [1/an] Avec forces aérodynamiques (CD=0,0) Avec forces aérodynamiques (CD=0,1) Avec forces aérodynamiques (CD=1,0) Distance au centre du pied de l’éolienne [m] Figure 7 : Comparaison des résultats obtenus via différents modèles balistiques de calcul du risque individuel lié à la présence d’une éolienne Les résultats obtenus avec le modèle balistique tenant compte des forces aérodynamiques (quelle que soit la valeur de CD) ne présentent pas de pics contrairement à ceux obtenus avec le modèle balistique dans le vide. Sachant que le modèle tenant compte des forces aérodynamiques est plus proche de la réalité, on peut donc raisonnablement considérer que les pics obtenus via le modèle balistique dans le vide peuvent être négligés. La représentation des courbes isorisques autour de l’éolienne 3B peut donc être épurée de ces pics liés au modèle balistique dans le vide, comme illustré à l’aide des Figures suivantes. EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.14 Figure 8 : Suppression de la représentation des pics de risque individuel La représentation des courbes isorisques individuels autour de l’éolienne 3B épurée des pics est également fournie sur une planche cartographique en Annexe 5 du présent rapport. Sur cette planche, on constate aisément que les zones susceptibles d’accueillir des personnes de manière fréquente (aire de ravitaillement de la station-service, aires de stationnement et magasin) ne sont pas incluses dans la courbe d’isorisque de 10-6/an. Une centaine de mètres de voiries internes, les réservoirs enterrés de la station-service (diesel, essence et LPG) et des conduites aériennes (LPG) sont situés dans la zone où le risque individuel est supérieur à 10-6/an mais inférieur à 10-5/an. EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.15 RAPPORT 4. R ISQUES INDIRECTS En plus des risques liés directement à la présence d’éolienne à proximité, il faut également considérer les risques indirects qui pourraient être entrainés par effet domino lors d’une rupture du mât ou d’une pale. Sur l’aire d’autoroute, on peut distinguer deux zones pouvant présenter des risques d’effet domino : la station-service (y inclus ses stockages de LPG (souterrain avec des conduites aériennes), d’essences et de diesel (souterrains) et le parking des poids-lourds sur lequels des véhicules transportant des marchandises dangereuses pourraient stationner, en particulier durant la nuit. Sans avoir le détail du fonctionnement de la station-service, le Chargé d’étude a considéré un secteur circulaire délimité par deux rayons et deux arcs de cercle englobant les installations de la station-service. La même méthode est appliquée à l’aire de parking des poids-lourds. La représentation des aires considérées est fournie à la Figure ci-après. β r Figure 9 : Représentation des aires considérées pour l’évaluation des risques indirects. Les caractéristiques des deux aires considérées sont récapitulées dans le Tableau ci-après. Tableau 7 : Caractéristiques des secteurs circulaires considérés Aire β1 β2 r1 r2 Station-service 231 ° 245 ° 85 m 155 m Parking poids-lourds 199 ° 220 ° 155 m 340 m β1 et β2 sont des angles mesurés par rapport à l’axe Ouest-Est et centré sur WT3B. EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.16 L’aire de la station service est concernée par deux scénarii de défaillance de l’éolienne n°3B : la rupture du mât et la rupture d’une pale entière. Concernant la rupture du mât, la probabilité initiale d’occurrence de ce scénario ([SWV]) a déjà été présentée : 5,8 x 10-5/an. La probabilité que l’éolienne impacte un point de l’aire « station-service » lors de sa chute est proportionnel à l’angle du secteur circulaire (β2 - β1) auquel on ajoute l’angle maximum formé par le mât et le segment reliant le pied de l’éolienne au bout d’une pale (α). Figure 10 : Schéma d’une éolienne (où H est la hauteur du mât et D/2 le rayon du rotor). Le risque d’impact sur l’aire de station-service suite à une rupture du mât est donc dépendant du modèle d’éolienne choisi. L’étude [SWV] considère que cette probabilité d’impact sur une aire définie suite à une rupture de mât peut être divisée par deux. En effet, un mât d’éolienne ne se brise pas toujours au pied de l’éolienne lors de sa rupture, particulièrement sur les grandes éoliennes qui ont généralement un mât conique. On peut donc considérer que cette probabilité diminue avec la distance. Concernant la rupture entière d’une pale d’éolienne, l’occurrence est de 6,3 x 10-4/an. Pour évaluer la probabilité d’impact sur une zone, le Chargé d’étude utilise un modèle balistique dans le vide ne tenant pas compte des forces aérodynamiques comme proposé dans le [HRW] (méthodologie fournie à l’Annexe 3). La probabilité d’impact du centre de gravité dépend donc des caractéristiques de l’éolienne, de la distance et de la distribution des directions du vent déterminant l’orientation du rotor. La distribution des vents au droit de l’éolienne 3B est fournie en Annexe 4. Le modèle balistique fournit la distance maximale d’impact du centre de gravité (CG) d’une pale par rapport au centre du pied de l’éolienne. Le Chargé d’étude a rajouté à cette distance une distance correspondant à la plus grande distance séparant le CG d’une extrêmité de la pale, c’est-à-dire deux tiers de la longueur de la pale, pour obtenir la distance d’effet maximale effective, comme illustré à la Figure ci-après. EDITION: JANVIER 2014 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RÉVISION: RAPPORT FINAL p.17 RAPPORT Figure 11 : Schéma du modèle balistique du scenario de rupture de pale. Pour calculer la probailité d’impact de la pale sur les installations de la station-service, le Chargé d’étude a subdivisé le territoire autour de l’éolienne 3B en zone carrée de 1m sur 1 m et a calculé la probabilité d’impact du centre de gravité (CG) pour chaque m². En sommant les probabilités d’impact de tous les mètres carrés compris entre [r1 - 2/3 * Rrotor et r2 + 2/3 * Rrotor] et entre [β1 et β2] on obtient alors la probabilité d’impact d’une pale entière d’éolienne sur la station-service pour le scénario de rupture de pale entière. L’aire de parking des poids-lourds est quant à elle concernée par un seul scénario de défaillance de l’éolienne n°3B : la rupture d’une pale entière. La méthodologie suivie est identique à celle exposée ci-avant. Les résultats obtenus suite à l’évaluation des risques sont repris dans le Tableau ci-après. Tableau 8 : Probabilités d’impact sur les aires étudiées Probabilité d’impact par an sur : Scénario : Station-service Parking poids-lourds Gamesa G114 REpower MM100 REpower 3.4M104 Gamesa G114 REpower MM100 REpower 3.4M104 Scénario de rupture du mât 6,44 x 10-6 5,55 x 10-6 5,80 x 10-6 0 0 0 Scénario de rupture de pale 1,38 x 10 1,43 x 10 1,44 x 10 5,60 x 10 Probabilité totale d’impact 2,02 x 10-5 1,99 x 10-5 -5 -5 -5 2,02 x 10-5 -6 5,60 x 10-6 -6 4,79 x 10 5,17 x 10-6 4,79 x 10-6 5,17 x 10-6 EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.18 RAPPORT A titre comparatif, quelques valeurs de probabilités de défaillance d’installations ou de risques déjà présents sur l’aire d’autoroute de Spy sont fournies ci-après (source : Handboek Failure Frequencies, 2009) : - - - Réservoirs sous pression : o enterrés : 1,44 x 10-5 défaillances par an et par réservoir (par défaillance, on entend fuite ou rupture complète) ; o aériens (ou camions-citernes) : 1,48 x 10-5 défaillances par an et par réservoir ou camion-citerne ; Réservoirs à pression atmosphérique : o enterrés : 2,0 x 10-8 défaillances par an et par réservoir ; o aériens (ou camions-citernes) : 2,85 x 10-3 défaillances par an et par réservoir ou camion-citerne ; Rupture ou fuite du raccord utilisé pour le chargement /déchargement de camions-citernes (approvisionnement de la station-service) : o Raccord flexible pour le déchargement de LPG : 5,54 x 10-6 défaillances par heure et par raccord4 ; o Raccord flexible pour le déchargement des autres produits que le LPG : 4,4 x10-5 défaillances par heure et par raccord. Les autorités flamandes considèrent que la présence d’une éolienne à proximité d’une installation ne peut augmenter le risque d’accident de cette installation de plus de 10% [SWV]. En d’autres termes : é ’ ’ é é é ’ ’ 10% Eq.(1) En ce qui concerne le parking poids-lourds, malgré qu’on ne dispose pas du nombre exact de camions citerne présents sur le parking et de leur contenu, on peut aisément démontrer que le précédent critère est respecté. En effet, en considérant qu’un camion citerne de produit dangereux est présent en permanence sur le parking, le résultat de l’Eq.(1) est de 0,2%, soit largement inférieur au critère de 10%. En ce qui concerne la station-service, l’Eq. (1) ne peut être calculée de manière précise. En effet, nous ne connaissons ni le nombre de réservoirs de LPG, de diesel, d’essence, ni la fréquence de remplissage des citernes, ni le taux d’utilisation des différentes pompes (données confidentielles, détenues par Total). Il n’est pas possible de vérifier avec exactitude que ce critère est respecté. Cependant, vu la taille de la station-service et le nombre de véhicules journaliers effectuant l’approvisionnement de leur réservoir, on peut raisonnablement supposer que ce critère est respecté. 4 Sans considérer le chargement des véhicules clients de la station-service et en considérant deux approvisionnements de LPG par semaine durant chacun une heure, la fréquence de défaillance d’un raccord pour le déchargement de LPG sur l’aire d’autoroute de Spy est de 5,76 x 10-4 par an. EVALUATION DES RISQUES PARC ÉOLIEN À SPY EDF LUMINUS RAPPORT 5. L IMITES EDITION: JANVIER 2014 RÉVISION: RAPPORT FINAL p.19 DE L ’ ÉVALUATION DES RISQUES Les modèles de calcul des scénarii présentent des limites. Notamment, le modèle balistique utilisé pour le calcul de la distance d’effet maximale est le modèle balistique dans le vide ne tenant pas compte des forces aérodynamiques (portance et traînée). Les limites intrinsèques de ce modèle sont qu’il ne tient compte ni du phénomène de trainée dû aux frottements de l’air sur la pale, ni de l’effet de portance de la pale. Ces phénomènes entraineraient probablement la pale détachée dans des rotations selon plusieurs axes avec des vitesses de rotation variables, ce qui modifierait la trajectoire théorique du CG. Le modèle balistique dans le vide utilisé fournit donc des distances d’effet maximales surestimées par rapport à ce qui se produirait dans la réalité d’autant plus qu’il considère que la rupture de la pale se fait de manière instantanée. Or, une cassure soudaine et nette de l’entièreté d’une pale n’est pas représentative de la réalité. En effet, les pales sont constituées de fibres de verre et de résine induisant que la rupture se fait par déchirement de ces matériaux, ce qui limite la vitesse initiale de projection. Une cassure nette et soudaine correspondrait à une défaillance simultanée de tous les boulons qui rattachent la pale au rotor. La méthodologie d’évaluation présente également des limites. Notamment, elle ne tient pas compte de la distribution des vitesses de vent au droit du site car la relation entre la vitesse des vents et la vitesse de rotation du rotor des éoliennes ne peut être connue en permanence car elle varie en fonction de nombreux paramètres (densité de l’air, orientation des pales, résistance au niveau de la génératrice, etc.). La méthodologie pose comme hypothèse de travail que, quelle que soit la vitesse du vent, l’éolienne peut s’emballer jusqu’à atteindre une vitesse de rotation égale au double de sa vitesse de rotation nominale au moment de la rupture de pale. Or on peut raisonnablement supposer qu’en dessous d’une certaine vitesse de vent il n’est physiquement pas possible d’atteindre le double de la vitesse de rotation nominale du rotor.
