De l’ozone dans l’air ambiant ? Les lignes électriques haute tension sont-elles productrices de ce gaz ?
Vous connaissez certainement l’existence de la couche d’ozone, en haute atmosphère. Savez-vous aussi que l’air ambiant contient de l’ozone ? La présence de ce gaz est liée aux échanges d’air entre haute et basse atmosphère. Elle dépend aussi de la météo et des activités humaines. Parmi celles-ci, les lignes THT sont-elles productrices d’ozone ? Influencent-elles la chimie atmosphérique ?
L’ozone (O3) est une forme instable et gazeuse de l’oxygène (O2). Il se produit naturellement par action du rayonnement solaire sur l’atmosphère terrestre. Sa durée de vie dans l’air est faible (moins d’1h) car l’ozone se transforme spontanément en oxygène.
Où trouve-t-on de l’ozone ? Composant de la haute atmosphère, l’ozone nous protège contre les ultra-violets du soleil. C’est la fameuse couche d’ozone !
L’air ambiant contient aussi de l’ozone. La présence de ce gaz est alors liée à des échanges naturels entre haute et basse atmosphère (20%). Elle dépend aussi des conditions météo. Par temps très ensoleillé (notamment lors de canicules) ou après un orage, le niveau ambiant d’ozone est plus élevé. Quant au vent, sachez qu’en brassant et renouvelant l’air, il réduit considérablement les concentrations d’ozone. Enfin, certaines activités humaines favorisent la production d’ozone : industrie, transport et activités individuelles comme la circulation automobile ou l’usage d’appareils électriques domestiques.
Le paradoxe de l’ozone : dans la haute atmosphère, il a une fonction vitale pour nous. En revanche, dans la basse atmosphère, l’ozone, oxydant puissant, peut se révéler dangereux pour la vie humaine et végétale s’il est présent en forte concentration. C’est pourquoi l’ozone fait l’objet d’une surveillance particulière au niveau des zones urbaines.
Qu’en est-il précisément du transport d’électricité en France ? Cette activité industrielle est-elle émettrice d’ozone, susceptible de polluer l’air que l’on respire ?
La production d’ozone liée aux lignes THT est négligeable. Précisément, EDF R&D a réalisé des mesures à l’aplomb de lignes 400 000 volts en France, en 1994. Ces mesures ont montré des accroissements d’ozone, liés à la ligne THT, de l’ordre de 2 µg/m3 (soit 1 ppb).
Repère : la concentration d’ozone se mesure en micro-grammes par mètre-cube d’air, ou en ppb : part per billion (en français : partie par milliard). On dit que 1 ppb = 2 µg/m3 à température ambiante (20°C) et à la pression atmosphérique (1013,2hPa).
La valeur de 2 µg/m3 (soit 1 ppb) se situe largement au-dessous des seuils fixés pour la protection de la santé humaine et de la végétation. Pour repère : l’objectif de qualité pour la protection de la santé est de 120 µg/m3 (soit 60 ppb).
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Ce qui se passe exactement ? Au voisinage immédiat des lignes 225 000 et 400 000 volts, l’effet couronne est à l’origine de la production d’ozone. Les micro-décharges électriques, générées par le champ électrique intense autour des câbles THT, provoquent des réactions chimiques dans l’air ambiant. Celles-ci conduisent à la formation d’ozone en très faibles quantités.
L’humidité de l’air (pluie, brouillard), qui provoque le développement de l’effet couronne, entraîne de facto la production d’ozone par les lignes électriques THT. Cela dit, le même temps humide favorise aussi la recomposition de ce gaz en oxygène. Par ailleurs, par période de temps sec, l’effet couronne est faible. Enfin, du fait de l’instabilité de l’ozone et de la hauteur des câbles électriques THT, la concentration d’ozone au niveau du sol diminue en présence de vent.
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BOnjour
je voudrais avoir votre avis sur la présence d’ozone en cas de ligne à courant continu à très haute tension qui vont apparaître bientôt chez nous.
Jean-louis
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La réponse n’est pas simple ne serait-ce que parce qu’effectivement, les lignes aériennes à haute tension à courant continu (HVDC en anglais : High Voltage Direct Current) ne sont pas encore exploitées en Europe, même si le déploiement de ces technologies est effectivement envisagé, en particulier dans le cadre d’un super réseau européen.
Concrètement, RTE n’a donc pas d’expérience directe sur laquelle s’appuyer, contrairement aux lignes classiques à courant alternatif. Nous pouvons donc vous donner quelques informations générales sur les mécanismes en jeu, mais sans apporter de réponses quantitatives :
La bibliographie existante montre que l’effet couronne existe tout autant sur les lignes DC que sur les lignes AC, ce qui est normal puisque c’est le fort champ électrique à la surface des conducteurs qui en est responsable. Dans le cas des lignes DC, il y a cependant quelques particularités à prendre en compte :
1- On sait que les décharges positives et négatives ont une action différente sur les molécules présentes dans l’air. Dans le cas des lignes AC, ces deux mécanismes sont mélangés puisque la tension passe alternativement par des pics positifs et négatifs. Ce n’est pas le cas en DC, puisque les conducteurs de lignes ont une polarité fixe. Est-ce un facteur d’accroissement ou de réduction ?
2- Les deux conducteurs des lignes DC sont de polarité opposée (+ et -), ce qui fait que les particules ionisées crées par l’effet couronne se déplacent sous l’action du champ électrique continu existant entre ces conducteurs. Il y a donc un « vent électrique » autour des lignes DC (les « » se justifient par le fait que le phénomène est faible et la plupart du temps négligeable devant le vent naturel). Quel est l’influence de ce facteur de déplacement et de la charge d’espace entre les conducteurs sur la chimie de l’ozone et sa recombinaison naturelle en oxygène ?
3- L’autre effet bien connu de cette polarisation des lignes DC est que les conducteurs des lignes ont tendance se salir plus vite que les conducteurs AC puisqu’ils tendent à accumuler des poussières et autres polluants par effet électrostatique. Il s’agit donc là d’un effet qui tend à accroitre l’effet couronne sur les conducteurs.
Il est difficile, en l’absence d’expérience directe, de donner une appréciation sur la comparaison des lignes DC et AC en matière d’effet couronne et de production d’ozone : les géomatries de lignes sont différentes, les tensions sont différentes, et surtout, les mécanismes en jeu sont plus complexes.
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