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Avec Incer-ACV, les incertitudes font leur entrée dans l’analyse de cycle de vie

Alexandre Couto

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Avec Incer-ACV, les incertitudes font leur entrée dans l’analyse de cycle de vie

L'outil Incer-ACV a été utilisé par ENGIE pour évaluer l'impact environnemental de certaines fermes d'éoliennes en mer

Les logiciels d'analyse de cycle de vie (ACV) sont des outils d'aide à la décision répandus auprès les industriels. Toutefois, ils reposent sur certains choix effectués en amont qui les empêchent de reproduire fidèlement la réalité. L'outil Incer-ACV  mis au point par Mines ParisTech, Armines et Engie, veut résoudre ce problème en intégrant des analyses de la variabilité et des incertitudes.

Des analyses de cycle de vie plus proche de la réalité des activités industrielles. C’est la promesse d’Incer-ACV, un outil d’évaluation environnementale présenté le 29 octobre et développé conjointement par les Mines ParisTech, Armines et le laboratoire Crigen d’Engie. Ses atouts ? La prise en compte des incertitudes et des variations inhérentes à la production et la possibilité de générer des modèles simplifiés pour l’évaluation rapide de certains paramètres. De quoi rendre compte plus fidèlement des impacts et faciliter le déploiement de l’outil d’analyse sur le terrain.

Les outils d’analyse de cycle de vie (ACV), standardisés avec les normes ISO 14040 et 14044, sont aujourd’hui au cœur des stratégies de gestion environnementale. Que ce soit au niveau de la conception des produits, que de leur traitement en fin de vie, en passant par les process mis en œuvre, ils constituent la principale évaluation multicritères des impacts environnementaux.

Intégrer la variabilité dans l'analyse

Les outils d’ACV ont cependant des défauts : « Les études environnementales reposent sur des données moyennées et des hypothèses qui ne correspondent pas toujours à la situation réelle. La variabilité de certains paramètres peut avoir des effets importants dans le résultat global de l’ACV », explique Paula Pérez-Lopez chercheuse responsables des activités « impacts environnementaux » aux Mines ParisTech, « C’est une limite clairement identifiée. Les normes ISO préconisent de mettre en place des études sur la variabilité des paramètres en parallèle des analyses de cycle de vie. Mais concrètement, elles sont compliquées à mettre en place et peu d’industriels les réalisent. »

Incer-ACV propose donc d’intégrer des analyses de sensibilité des paramètres entrée dans l’ACV. Le programme permet d’effectuer deux types d’analyse : l’une locale et l’autre globale.

L’analyse de sensibilité locale, la plus simple, a pour objectif d’évaluer quels sont les paramètres dont les variations vont le plus modifier les résultats. Pour cela, des valeurs minimum et maximum sont renseignées pour chaque paramètre du produit (comme la durée de vie, consommation énergétique, chutes de production, intégration de matériaux recyclés…).

Le programme calcule alors différents scénarios en s’appuyant sur ces valeurs minimum et maximum. Pour chaque scénario, un seul paramètre est modifié, tandis que  les autres demeurent à leur valeur moyennée. Les résultats de ces scénarios sont regroupés sous la forme d’une « heatmap » qui cartographie les paramètres dont la variabilité a le plus d’influence sur les critères environnementaux.

 « L’analyse locale est une approche relativement simple à mettre en place», commente Paula Pérez-Lopez, « Elle peut permettre d’identifier rapidement certains point clés dans l’analyse de cycle de vie. Elle a cependant un défaut : elle ne va pas identifier les liens entre les paramètres. »


Exemple d'une cartographie d'analyse de sensibilité locale. Les zones en rouge et foncées sont celles dont la variabilité est la plus impactante pour un critère donné.

Plusieurs milliers de "tirs" aléatoires

Pour remédier à cela, les chercheurs des Mines ParisTech ont travaillé sur une analyse de sensibilité globale. Le principe consiste à générer des scénarios aléatoires sur plusieurs paramètres en même temps. « Pour y parvenir, nous nous appuyons sur une simulation de Monte-Carlo qui consiste à générer un très grand nombre de scénarios, en jouant simultanément sur l’ensemble des paramètres. » Plus de 10 000 « tirs » de monte-carlo sont ainsi réalisés pour évaluer l’impact de la variabilité de l’ensemble des paramètres sur les critères environnementaux.

Après traitement, une cartographie est également générée avec des résultats pouvant être radicalement différents de l’analyse locale. « C’est la forme la plus exhaustive d’ACV que nous pouvons produire », met en avant Paula Pérez-Lopez.

Pour réaliser plusieurs dizaine de milliers de calculs dans un temps acceptable, Raphaël Jolivet, ingénieur recherche à Armines, a mis au point une librairie de d’algorithmes baptisée lca_algebraic qui s’appuie sur une syntaxe symbolique pour faciliter le traitement des données.

« La librairie de calcul est le véritable moteur d’Incer-ACV», précise Paula Perez-Lopez, « Elle nous a permis de passer de 30 minutes de calcul pour 1 résultat à moins de 5 minutes pour 10 000 évaluations. »

Des modèles simplifiés

Avec ces données globales, le programme peut évaluer quels sont les paramètres susceptibles d’être au cœur des impacts afin de proposer un modèle mathématique simplifié, présenté sous la forme d’une équation « Nous pouvons définir un certain pourcentage de variance par rapport au modèle complet. L’idée est de trouver un compromis entre la fiabilité du modèle et sa simplicité. Avec un pourcentage de variance de 80%, les résultats sont intéressants », estime Raphaël Jolivet.

Le projet Incer-ACV qui a débuté en 2017 sous l’égide d’un appel à projet de l’Ademe doit se poursuivre jusqu’à fin décembre. A cette date, la librairie d’algorithme et le protocole d’intégration seront distribués gratuitement. Cet outil a été testé avec succès par Engie pour l'évaluation environnementale de certaines fermes d'éoliennes en mer.

Une intégration dans les logiciels ACV existant, comme Simapro pourrait être envisageable. L’équipe envisage d’entamer des discussions dès la fin de l’année.

 


Résumé du protocole d'Incer-ACV

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