Duke Energy est l'un des principaux fuyards d'un gaz 25 000 fois plus polluant que le dioxyde de carbone, selon les dossiers de l'EPA

Mar 14, 2023

Cet article a été publié en partenariat avec Inside Climate News, un média indépendant à but non lucratif qui couvre le climat, l'énergie et l'environnement.

DAVIDSON, Caroline du Nord – Quatre minces cylindres métalliques contenant le gaz à effet de serre le plus puissant au monde attachés à la base d'une sous-station de Duke Energy sur une route de campagne tranquille. Les réservoirs sont conçus pour contenir de l'hexafluorure de soufre (SF6), un isolant électrique qui était autrefois utilisé pour remplir les pneus des voitures de course, les balles de tennis et même les chaussures Nike Air Max.

Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat des Nations Unies, une seule livre de SF6 chauffe la planète jusqu'à 25 200 livres de dioxyde de carbone et reste dans l'atmosphère pendant 3 200 ans. Le SF6 est l'un des nombreux produits chimiques synthétiques contenant du fluor à longue durée de vie qui sont rejetés par l'industrie lourde, les fabricants de produits chimiques, les fabricants de semi-conducteurs et les services publics d'électricité selon l'Agence américaine de protection de l'environnement.

L'EPA, qui ne réglemente les émissions d'aucun de ces puissants gaz à effet de serre, note qu'une fois qu'ils sont libérés, ils sont "essentiellement des ajouts permanents à l'atmosphère".

En 2020, Duke Energy, qui fournit de l'électricité dans six États, a rejeté près de 11 tonnes métriques de SF6 dans l'atmosphère à partir de ses seules sous-stations électriques en Caroline du Nord et du Sud, plus que tout autre service public du pays, selon les rapports obligatoires que l'entreprise dépose auprès de l'EPA chaque année, examinés par Inside Climate News. Les émissions étaient égales aux émissions annuelles de gaz à effet de serre de plus de 59 000 automobiles, selon le calculateur d'équivalence des gaz à effet de serre de l'EPA.

Jeff Brooks, un porte-parole de Duke Energy, basé à une demi-heure au sud d'ici à Charlotte, a déclaré qu'une raison possible pour laquelle les émissions de l'entreprise étaient plus élevées que celles de tous les autres services publics en 2020 pourrait être le reflet de la fréquence à laquelle Duke Energy inspecte les équipements et recharge les fuites de gaz par rapport aux autres entreprises. Si, par exemple, Duke Energy ne remplissait le gaz qui fuyait sur un équipement individuel que tous les cinq ans tandis que d'autres entreprises remplissaient le gaz qui fuyait tous les deux ans, Duke déclarerait cinq ans d'émissions pour cet équipement pour l'année où il a été rempli, tandis que d'autres entreprises ne rapporteraient que deux ans d'émissions, a déclaré Brooks.

Dans un tel scénario, Duke Energy aurait probablement des années de faibles émissions ponctuées par une seule année d'émissions élevées. Cependant, ce n'est pas le cas. Les émissions de SF6 des services publics d'électricité de Duke Energy en Caroline du Nord et du Sud ont été les plus élevées de toutes les compagnies d'électricité du pays pendant six des sept dernières années, selon les données de l'entreprise communiquées à l'EPA.

Alors que d'autres services publics participent depuis des décennies à un programme volontaire avec l'EPA pour réduire les émissions de SF6 à presque rien, Duke Energy ne l'a pas fait. Le taux de fuite de Duke Energy en Caroline du Nord et du Sud, où il rapporte les émissions combinées des filiales Duke Energy Carolinas et Duke Energy Progress en tant qu'entité unique, était de 5,2 % en 2020, soit plus de cinq fois plus élevé que le taux de fuite moyen des services publics qui participent au programme volontaire de réduction des émissions de l'EPA.

Sur la base des données d'émissions que Duke Energy a communiquées à l'EPA, les deux services publics ont émis 119 tonnes de SF6 au cours de la dernière décennie seulement, l'équivalent en gaz à effet de serre de plus d'un demi-million d'automobiles sur une période d'un an.

Brooks a déclaré que la société remplaçait actuellement les équipements plus anciens dans les six États qu'elle dessert dans le cadre d'une initiative de renforcement et de résilience du réseau. L'initiative remplacera les anciens disjoncteurs des années 1970 qui utilisent du SF6 et sont plus sujets aux fuites, par des équipements plus récents et plus résistants aux fuites qui utilisent toujours du SF6. Brooks a déclaré que Duke Energy ciblait également son équipement le plus fuyant pour un remplacement plus rapide.

Brooks a déclaré qu'il ne savait pas pourquoi Duke Energy, la plus grande société d'électricité aux États-Unis en termes de revenus, ne faisait pas partie du partenariat EPA-industrie, mais a déclaré que son entreprise était "ouverte à l'évaluer".

Les principaux utilisateurs et émetteurs d'hexafluorure de soufre sont les services publics d'électricité qui utilisent le gaz comme isolant pour empêcher les équipements électriques de produire des arcs ou d'envoyer un courant électrique dans l'air, et dans les disjoncteurs haute tension pour interrompre rapidement le courant électrique. Le gaz est logé dans des réservoirs sous pression dans les sous-stations des services publics, et une petite quantité est souvent émise soit par des fuites d'équipement, soit par une mauvaise manipulation lors de l'entretien ou de l'élimination du gaz.

Selon l'EPA, les services publics d'électricité utilisent souvent les bouteilles de SF6 portables pour remplir ou "remplir" les équipements électriques qui fuient. Duke Energy a confirmé que les bouteilles de sa sous-station de Davidson contenaient du SF6, mais n'a pas dit pourquoi elles se trouvaient à la sous-station ni si elles étaient pleines ou vides. "Nous organisons parfois des cylindres sur nos sites pour la mise en service ou la maintenance à venir de l'équipement", a déclaré Brooks.

Aujourd'hui, les 88 services publics qui sont actuellement membres du programme de réduction des émissions de l'EPA, représentant près de la moitié du réseau électrique américain, envisagent des moyens d'éliminer complètement les émissions de SF6.

À moins que le taux auquel les services publics fuient le SF6 ne diminue, les émissions américaines augmenteront probablement avec le réseau électrique. Des études récentes suggèrent que le réseau électrique devra augmenter sa capacité de transmission à deux à cinq fois son niveau actuel d'ici le milieu du siècle si les États-Unis veulent atteindre leurs objectifs d'émissions nettes nulles.

Des études récentes suggèrent que le réseau électrique devra augmenter sa capacité de transmission à deux à cinq fois son niveau actuel d'ici le milieu du siècle si les États-Unis veulent atteindre leurs objectifs d'émissions nettes nulles.

Et tout comme Duke Energy est en retard sur ses pairs de l'industrie de l'énergie électrique en ce qui concerne la réduction de ses émissions de SF6, les États-Unis sont en retard sur les autres pays. L'Europe et le Japon ont adopté des mesures de réduction des émissions de SF6 dans "la plus grande mesure possible", a conclu un rapport de l'EPA de 2013, tandis que les États-Unis ont "un potentiel significatif de réduction".

En 2009, l'EPA a déterminé que le SF6 menaçait "la santé publique et le bien-être des générations actuelles et futures" dans le cadre d'une "découverte de mise en danger" sur les gaz à effet de serre. Treize ans plus tard, l'agence continue de s'appuyer sur des mesures volontaires pour réduire les émissions de SF6.

Sally Rand, une ancienne responsable de l'EPA qui a dirigé les partenariats volontaires de l'agence avec l'industrie qui ont contribué à réduire les émissions dans les années 1990 et au début des années 2000, et d'autres anciens responsables de l'EPA disent qu'il est temps de réengager l'industrie et de redoubler d'efforts pour éliminer les émissions de gaz fluorés restantes.

"Ils ont abandonné les partenariats très tôt", a déclaré Stephen Andersen, directeur de recherche à l'Institut pour la gouvernance et le développement durable et ancien responsable de l'EPA qui a été le pionnier des partenariats industriels de l'agence. "C'était une terrible erreur."

Au début des années 1990, le SF6 était largement utilisé comme « air » dans les pneus des voitures de course, les balles de tennis et les chaussures Nike Air. Les entreprises de réfrigération et de climatisation envisageaient des produits chimiques similaires à base de fluor comme alternative écologique aux chlorofluorocarbures (CFC), des produits chimiques chlorés qui détruisaient l'ozone atmosphérique.

Les composés fluorés synthétiques étaient inodores, incolores, non toxiques, ininflammables et incroyablement durables. Ils n'endommageaient pas la couche d'ozone et, dans le cas du SF6, sa grande taille moléculaire signifiait qu'il ne fuirait pas facilement, gardant une chaussure, un ballon ou un pneu de voiture gonflé bien plus longtemps que l'air ambiant.

Les fortes liaisons fluor formées avec le carbone et d'autres atomes signifiaient que les produits chimiques étaient à la fois incroyablement inertes - ils ne réagiraient pas avec d'autres produits chimiques - et très résistants à la dégradation. La chimie a conduit à des réfrigérants durables comme le fréon, ainsi qu'à des revêtements antiadhésifs et résistants aux taches comme le téflon et le Scotchgard. Thom Sueta, porte-parole de The Chemours Company, a déclaré qu'un produit de marque Teflon, Teflon EcoElite, ne contient pas la chimie fluor-carbone du PFAS.

Puis, en 1993, des chercheurs de la National Oceanic and Atmospheric Administration ont publié une étude dans Science montrant à quel point ces composés étaient durables.

"Ils vivent éternellement", a déclaré l'auteur principal AR "Ravi" Ravishankara, qui les a qualifiés de "molécules immortelles". Aujourd'hui professeur de chimie et de sciences de l'atmosphère à la Colorado State University, Ravishankara s'est dit préoccupé par l'utilisation croissante des produits chimiques à l'époque et par les impacts imprévus qu'ils pourraient avoir sur l'environnement. Il a averti que si les produits chimiques utilisés s'avèrent nocifs, "vous ne pouvez tout simplement pas les enlever", a-t-il déclaré.

Ravishankara a immédiatement cessé d'utiliser les produits chimiques fluorés dans son laboratoire. Lorsqu'un représentant de Nike qui avait entendu parler de son étude a appelé pour poser des questions sur la sécurité des produits chimiques, il les a exhortés à faire de même.

"J'ai dit que c'était une chose horrible à faire", a déclaré Ravishankara. Nike a finalement cessé d'utiliser le SF6 en 2006, plus d'une décennie plus tard. Nike note sur son site Web qu'elle était consciente du problème dans les années 1990, mais qu'il a fallu "des années d'innovation" pour abandonner l'hexafluorure de soufre.

La classe largement non réglementée de produits chimiques synthétiques contenant du fluor est connue sous le nom de "immortels" en raison de la durée pendant laquelle ils restent dans l'atmosphère. Les composés fabriqués par l'homme - qui comprennent également le tétrafluorométhane (CF4) et l'hexafluoroéthane (C2F6) - sont parmi les gaz à effet de serre les plus puissants et les plus durables de la planète. Le tétrafluorométhane, qui est un sous-produit de la fabrication de l'aluminium, a la plus longue durée de vie de tous. Il a une durée de vie atmosphérique de 50 000 ans.

Les produits chimiques partagent la même chimie à base de fluor que les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS), les «produits chimiques éternels» toxiques liés au cancer qui sont utilisés dans tout, du revêtement antiadhésif sur les casseroles et poêles aux emballages de restauration rapide, vêtements hydrofuges et cosmétiques.

Ranajit Sahu, consultant indépendant en environnement et ingénieur, a déclaré que les produits chimiques avaient "quelques décennies de grande utilisation, puis les séquelles ont commencé à se faire sentir".

"Nous avons d'abord eu l'appauvrissement de la couche d'ozone, puis la contamination par les PFAS, maintenant le changement climatique, tous issus de la même chimie carbone-fluor", a déclaré Sahu.

Les émissions mondiales de ces gaz "F" à longue durée de vie en 2018 équivalaient à l'impact climatique de 264 millions de tonnes de dioxyde de carbone, sur la base d'une évaluation Inside Climate News de la base de données sur les émissions de l'Union européenne pour la recherche sur l'atmosphère mondiale.

Ce chiffre représente environ la moitié de 1 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre dans le monde, soit bien moins que les émissions annuelles de dioxyde de carbone, le principal moteur du changement climatique. Cependant, les émissions sont toujours importantes, égales aux émissions de gaz à effet de serre résultant de la mise en circulation de 57 millions d'automobiles supplémentaires chaque année, selon le calculateur d'équivalence des gaz à effet de serre de l'EPA - et de la conduite de ces voitures pendant des milliers d'années.

Des méthodes peu coûteuses pourraient rapidement ramener les émissions de polluants climatiques fluorés à près de zéro et, dans certains cas, peuvent même faire économiser de l'argent aux entreprises.

"Des substituts techniquement réalisables existent pour chacun de ces gaz fluorés", a déclaré Benjamin Sovacool, directeur de l'Institute for Global Sustainability de l'Université de Boston.

"Ils sont fabriqués par l'homme. Vous pouvez en fabriquer d'autres."

Les services publics d'électricité qui participent ou ont participé au programme EPA représentent près de la moitié du réseau électrique américain. Ces participants ont réduit leurs émissions accidentelles annuelles d'hexafluorure de soufre de 13 % du total de SF6 qu'ils ont utilisé en 1999 à seulement 1 % en 2020, selon le dernier inventaire des émissions de gaz à effet de serre de l'EPA.

Réduire la quantité de gaz qui fuit lorsque les travailleurs remplissent ou vidangent les réservoirs de SF6 sur les équipements électriques est économiquement logique. Les grands services publics utilisent des centaines de milliers de livres de SF6 dans leurs zones de service. À environ 15 $ la livre, le coût de devoir remplacer même un petit pourcentage d'essence perdue chaque année s'additionne.

Ce fut le cas du service public californien Pacific Gas and Electric Company, qui a réduit son taux de fuite de SF6 de 8 % à 4 % sur une période de trois ans se terminant en 2002. L'entreprise a dépensé 100 000 $ pour mettre en œuvre de nouvelles politiques de réduction des émissions et a économisé 400 000 $ en achats de gaz évités pour une économie nette de 300 000 $, selon une étude de cas publiée par l'EPA en 2006.

De même, la Southern Company, qui fournit de l'électricité dans le sud-est et est l'un des plus grands services publics du pays, a réduit son taux d'émissions de SF6 de 10,4 % en 1999 à 2,9 % en 2006, a rapporté l'agence en 2007. La diminution des émissions a permis à l'entreprise d'économiser 130 000 $ en 2006 et de réduire les coûts associés aux pannes et à la maintenance selon l'EPA.

Brooks, le porte-parole de Duke Energy, a déclaré que le SF6 représente une petite partie de ses émissions totales, mais ils prennent des mesures pour réduire les fuites.

"Cela représente environ les trois dixièmes de 1% de notre inventaire total de gaz à effet de serre", a déclaré Brooks. "Du point de vue de l'efficacité, la lutte contre nos émissions de source directe [de dioxyde de carbone] est évidemment une priorité pour l'entreprise. Mais nous recherchons également des opportunités pour réduire la production de SF6 de nos équipements."

Alors que les émissions combinées de Duke Energy Carolinas et de Duke Energy Progress représentent la plus grande source d'émissions de SF6 du pays, les services publics combinés n'ont pas eu le taux de fuite le plus élevé en 2020. Cette distinction est revenue à Southwestern Public Service Company, un petit service public du Texas appartenant à Xcel Energy.

Southwestern a divulgué 11,5% du SF6 total qu'il a stocké en 2020, un taux plus du double de celui de Duke Energy Carolinas, selon une évaluation Inside Climate News des données de l'EPA. Un porte-parole de Xcel a déclaré que le taux élevé d'émissions était dû à une erreur de déclaration. Un porte-parole de l'EPA a confirmé que l'entreprise avait soumis plus tôt cette année des données révisées sur les émissions que l'agence évalue actuellement.

Bien que l'EPA n'ait pas poursuivi de réglementation, certains États l'ont fait. En 2010, la Californie a exigé des services publics qu'ils réduisent les émissions de SF6 de 1 % par an. L'État a autorisé un taux d'émission maximal de 10 % par an à partir de 2011, le ramenant à 1 % d'ici 2020. La Californie va maintenant plus loin en supprimant progressivement l'utilisation du SF6 pour tous les nouveaux équipements électriques d'ici 2033.

"Si cela doit durer longtemps, cela signifie que vous devez commencer à agir le plus tôt possible afin de ne pas continuer à en émettre et qu'il continue de s'accumuler dans l'atmosphère", a déclaré Mary Jane Coombs. , un chef de branche du California Air Resources Board, qui réglemente les émissions de gaz à effet de serre dans l'État, des règles de l'État sur le SF6. "En raison de son passage dans l'atmosphère et de son potentiel de réchauffement climatique, nous savions que nous pouvions faire beaucoup avec une régulation relativement rapide."

Une analyse Inside Climate News des données de l'EPA suggère que trois services publics d'électricité californiens - Southern California Edison, PG&E et le Sacramento Municipal Utility District - ont dépassé le taux de fuite maximal de 1,0 %, avec des taux de fuite allant de 1,1 à 1,3 % en 2020, l'année la plus récente pour laquelle des données sont disponibles.

Dave Clegern, porte-parole du California Air Resources Board, a déclaré qu'un seul des trois services publics, PG&E, dépassait les réglementations de l'État, avec un taux d'émissions de 1,1 % en 2020. Clegern a déclaré que les méthodes étatiques et fédérales de calcul des taux de fuite peuvent différer légèrement et a ajouté que le chiffre final pour l'un des services publics, Southern California Edison, est toujours en cours de finalisation et pourrait changer.

Le porte-parole de PG&E, James Noonan, a déclaré que "le taux d'émission réel de l'entreprise pour 2020 était dans les limites de l'État de 1%".

Clegern a déclaré: "Le CARB a eu des discussions avec PG&E mais n'est pas d'accord avec les affirmations de PG&E."

On ne sait pas quelles seront les répercussions, le cas échéant, auxquelles PG&E sera confronté en cas de dépassement de la limite d'émissions. Clegern a déclaré que l'Air Resources Board ne peut commenter aucun cas d'application ouvert.

Le Massachusetts a mis en place des règles similaires pour le SF6, permettant à Eversource et National Grid, les deux principaux services publics d'électricité de l'État, de fuir jusqu'à 3,5 % de tout le SF6 qu'ils ont utilisé en 2015 et de baisser à un taux de fuite maximal de 1 % d'ici 2020. Les deux services publics étaient inférieurs au taux de fuite maximal autorisé en 2020 selon le Département de la protection de l'environnement du Massachusetts.

Mais même dans les États sans réglementation sur le SF6, les services publics réduisent leurs émissions bien plus que Duke Energy.

PPL Electric Utilities, une compagnie d'électricité de Pennsylvanie, où le SF6 n'est pas réglementé, avait un taux de fuite de seulement 0,045 %, le taux de fuite le plus bas de l'un des plus de 70 services publics d'électricité du pays qui ont soumis des données à l'EPA en 2020.

"Nous le faisons pour des raisons environnementales, mais le grand effet secondaire est que nous avons également une grande fiabilité", a déclaré David Quier, vice-président de la transmission et des sous-stations pour PPL Electric Utilities. C'est "bien partout".

Quier a déclaré que son entreprise utilise l'analyse de données pour aider l'entreprise à rester au courant des fuites.

« Supposons que vous ayez un disjoncteur SF6 dont l'analyse des données montre qu'il tend vers l'échec », a déclaré Quier. "Une défaillance de ce disjoncteur signifie une fuite importante. Finalement, il devra être remplacé. Vous pouvez le remplacer avant qu'il n'ait la grosse fuite ou vous pouvez le remplacer après."

PPL et d'autres services publics d'électricité vont maintenant plus loin en testant des équipements électriques sans SF6 dans leurs sous-stations.

Les dirigeants d'Eversource - qui fournit de l'électricité au Massachusetts, au Connecticut et au New Hampshire - disent espérer avoir leur premier disjoncteur haute tension sans SF6 en service à Preston, Connecticut, en novembre.

"Nous sommes l'un des premiers, sinon le premier, à appliquer cette technologie", a déclaré Paul Melzen, directeur de l'ingénierie et de la conception des sous-stations pour Eversource, à propos du type spécifique de disjoncteur que l'entreprise installe. "Nous sommes fiers de celui-là parce que nous menons vraiment nos pairs."

Melzen a déclaré que la limitation des émissions de SF6 est un élément clé de l'objectif de l'entreprise d'être neutre en carbone d'ici 2030. Eversource a déjà un taux de fuite relativement faible de 0,5 %, selon les responsables de l'entreprise. Alors que l'entreprise se tourne vers l'avenir, Melzen a déclaré que la prochaine étape consiste à passer à des équipements électriques sans SF6.

L'équipement qu'Eversource prévoit d'installer cet automne est un "disjoncteur à vide", qui utilise un espace sous vide, ou l'absence de tout gaz, pour interrompre le courant électrique. D'un point de vue climatique, les casse-vide sont une alternative positive car ils n'émettent aucun gaz à effet de serre.

Cependant, un rapport publié par l'Electric Power Systems Partnership de l'EPA en 2020 a noté qu'il serait "difficile" d'utiliser un équipement similaire pour des applications à tension encore plus élevée qui utilisent le plus de gaz SF6. Un gaz fluoré alternatif connu sous le nom de Novec est de plus en plus disponible pour les équipements à haute tension.

3M, la société chimique qui fabrique ce gaz, a déclaré qu'il réduisait l'empreinte carbone des fuites d'équipements haute tension de plus de 99 % par rapport aux équipements utilisant du SF6 et, contrairement au SF6, ne reste dans l'atmosphère que 30 ans. Novec est ininflammable et ne nuit pas à l'ozone atmosphérique, et 3M affirme que le gaz a une faible toxicité.

Melzen a déclaré qu'Eversource entame maintenant le processus d'autorisation pour une nouvelle sous-station dans le Massachusetts qui, espère-t-il, utilisera le gaz Novec lorsqu'il sera mis en ligne plus tard cette décennie. Si l'entreprise peut utiliser un équipement basé sur Novec, la nouvelle sous-station éliminera le besoin de plus de 60 000 livres de SF6 supplémentaire.

"Nous prenons cela très au sérieux", a déclaré Melzen.