Department of Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign
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Website: www.eric-zou.com
Octobre 2017
"Exploitant plus de 800 installations d'éoliennes à l'échelle d'un service public aux États-Unis de 2001 à 2013, je montre des preuves solides que les parcs éoliens entraînent une augmentation significative du nombre de suicides."
Eric Zou — Department of Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign.
Résumé
La technologie actuelle utilise l'aérodynamique des pales des éoliennes pour convertir l'énergie éolienne en électricité. Ce processus génère des bruits de basse fréquence importants qui, entre autres symptômes gênants, entraîneraient des perturbations du sommeil chez les résidents. Cependant, l'existence et l'importance des effets des parcs éoliens sur la santé à l'échelle de la population demeurent inconnues. En exploitant plus de 800 installations d'éoliennes à l'échelle d'un service public aux États-Unis de 2001 à 2013, je démontre clairement que les parcs éoliens entraînent une augmentation significative du nombre de suicides. J'explore trois tests indirects du rôle de l'exposition au bruit à basse fréquence.
-Premièrement, l'effet du suicide se concentre sur les personnes vulnérables aux maladies causées par le bruit, comme les personnes âgées.
-Deuxièmement, l'effet suicidaire est causé par les jours où le vent souffle dans des directions qui augmenteraient l'exposition des résidents aux rayonnements sonores à basse fréquence.
-Troisièmement, les données d'une enquête à grande échelle sur la santé suggèrent une augmentation de l'insuffisance de sommeil à mesure que de nouvelles turbines commençaient à fonctionner. Ces résultats mettent en évidence la valeur de la réduction du bruit dans les innovations futures en matière de technologie éolienne.
1. Introduction
L'utilisation croissante de grosses machines dans l'industrie entraîne des nuisances sonores importantes.
Une caractéristique commune du bruit des machines est qu'il contient des quantités importantes d'énergie dans la gamme des basses fréquences (< 100 Hz). Avec un ton grave, ces sons sont moins atténués par les barrières, parcourent de plus longues distances et leur nature "grondante" semble particulièrement gênante pour beaucoup.1 Au cours de la dernière décennie, la croissance rapide de l'industrie éolienne a suscité un intérêt accru du public et des universitaires pour les risques sanitaires du bruit basse fréquence. Grâce à la technologie actuelle, l'énergie dans le flux du vent est captée par de grandes éoliennes qui, avec trois pales géantes et correctement courbées, convertissent les mouvements de l'air en énergie rotative qui est à son tour utilisée pour produire de l'électricité. Comme sous-produit de l'aérodynamique des pales, les éoliennes émettent d'importants sons à basse fréquence. Partout dans le monde, des communautés situées à proximité de certains parcs éoliens se sont plaintes et, à l'occasion, ont intenté des poursuites judiciaires au sujet des effets sur la santé qui seraient dus au bruit à basse fréquence des parcs éoliens. Les plaignants soutiennent que le bruit cause des maux de tête, des nausées, des étourdissements et, surtout, des troubles du sommeil.
Ce phénomène, généralement appelé " syndrome des éoliennes " (Pierpont, 2009), a suscité une grande controverse académique et politique. Le débat peut se résumer en trois paires de faits et d'opinions contradictoires.
-Premièrement, les groupes industriels nient la pertinence du bruit des parcs éoliens au-delà de certaines distances, habituellement 500 mètres. En revanche, des mesures indépendantes tirées de la littérature en physique montrent que le bruit à basse fréquence des parcs éoliens peut être mesuré à des kilomètres de la source (p. ex. van den Berg, 2004 ; Moller et Pedersen, 2011 ; Ambrose, Rand, et Krogh, 2012).
-Deuxièmement, le bruit des éoliennes contient une composante importante à des fréquences extrêmement basses (< 20 Hz). Le son dans cette région de fréquence est généralement inaudible pour les humains (" infrasons ") et ne devrait donc pas avoir d'effets sur la santé par les voies auditives (p. ex. Basner et al., 2014). Cependant, des recherches médicales récentes suggèrent, bien qu'elles ne soient pas encore concluantes, que l'exposition aux infrasons peut provoquer des réactions non auditives telles que l'excitation des voies neurales responsables de l'attention et de l'alerte, qui peuvent contribuer à la perte de sommeil (Weedman et Ryugo, 1996 ; Danzer, 2012 ; Salt, Lichtenhan, Gill, et Hartscok, 2013).
-Enfin, bien qu'il existe des preuves anecdotiques du syndrome des éoliennes dans presque tous les pays qui ont des parcs éoliens, la documentation épidémiologique, qui se concentre principalement sur les rapports d'enquête portant sur divers symptômes de gêne, n'a pas atteint un consensus sur l'existence et l'importance des impacts des parcs éoliens sur la santé des populations (Bakker et al., 2012 ; McCunney et al, 2014 ; Schmidt et Klokker, 2014). Dans ce contexte d'incertitude quant à savoir si et comment les éoliennes peuvent affecter la santé, l'utilisation de l'énergie éolienne augmente. Une meilleure compréhension des risques potentiels pour la santé associés aux parcs éoliens est essentielle pour éclairer les politiques futures relatives à une source croissante de production d'électricité.
Cet article présente une nouvelle étape vers une meilleure compréhension du syndrome des éoliennes. Il y a deux innovations principales. Premièrement, pour caractériser le syndrome des éoliennes et en connaître les coûts externes, j'étudie l'impact des parcs éoliens sur le suicide, qui peut être mesuré de façon uniforme dans l'ensemble de la population à l'aide des données sur les décès. Bien que le suicide soit une situation extrême, représentant des personnes qui ont atteint les profondeurs du désespoir (p. ex., Case et Deaton, 2015 ; Case et Deaton, 2017), il est susceptible d'être une mesure enveloppante des nombreux et disparates symptômes de gêne associés au syndrome des éoliennes. En particulier, le suicide est étroitement lié à la perte de sommeil - le symptôme caractéristique des personnes souffrant du syndrome des éoliennes - qui est depuis longtemps considéré comme un facteur de risque important d'idées suicidaires (Choquet et Menke, 1990 ; Roberts, Roberts et Chen, 2001), de tentatives de suicide (Tishler, McKenry et Morgan, 1981) et de décès par suicide (Farberow et MacKinnon, 1974 ; Fawcett et al, 1990 ; Rod, et al., 2011). Le suicide mérite également d'être étudié en raison de ses coûts sociaux élevés, d'autant plus que les suicides sont souvent le résultat d'un comportement impulsif, parfois indépendant de toute condition médicale (voir, par exemple, Simon et al., 2001) - ce qui réduit la vie de personnes qui, autrement, auraient pu avoir une espérance de vie normale. Bien que l'analyse porte sur le suicide, j'utilise également les données des dossiers de décès pour examiner les réactions possibles d'autres causes majeures de décès, comme je le décris plus en détail ci-dessous.
La deuxième innovation de ce document est l'utilisation d'un cadre d'estimation quasi expérimental qui fournit des estimations causales des effets néfastes des parcs éoliens sur la santé. La base de ma conception de recherche porte sur plus de 800 événements d'installation d'éoliennes à l'échelle d'un service public aux États-Unis de 2001 à 2013, y compris l'ouverture de nouveaux parcs éoliens ainsi que des ajouts importants d'éoliennes aux parcs existants. Ces événements me permettent d'explorer les variations quasi-expérimentales de l'exposition aux parcs éoliens selon trois dimensions :
- le changement brusque de l'exposition avant et après la mise en service des nouvelles éoliennes,
- la variation géographique de l'exposition des résidents en fonction de leur proximité des parcs éolien,
- la variation d'une année à l'autre de la survenance d'événements d'installation à un moment donné dans l'année.
Mon analyse empirique fournit des preuves solides que les parcs éoliens augmentent le nombre de suicides. Je ne constate aucun changement significatif dans le taux de suicide au cours des deux années (qui couvrent probablement toute la période de construction) précédant l'installation des turbines, suivi d'une augmentation rapide d'environ 2 % au cours du mois où les nouvelles turbines ont commencé à produire de l'électricité. Cet effet reste relativement stable pour l'année suivante. L'impact du suicide semble être très répandu sur le plan géographique ; les effets peuvent être décelés à au moins 25 km, mais pas plus loin que 100 km, du parc éolien. Je constate que les parcs éoliens ont des effets nuls assez précis sur d'autres causes majeures de décès, à l'exception de quelques preuves suggestives de l'augmentation du nombre de décès liés à des troubles mentaux et nerveux. Ces estimations ultérieures ne sont toutefois pas suffisamment précises pour être concluantes. Il est important de noter que les résultats sur l'effet suicidaire sont robustes aux ajustements de rejet excessif lorsque les effets hypothétiques des parcs éoliens sur d'autres causes majeures de décès sont simultanément testés (Anderson, 2008).
J'explore trois tests pour faire la lumière sur le rôle de l'exposition au bruit à basse fréquence. Je commence par documenter un profil d'âge pour le suicide, qui montre que l'augmentation la plus concentrée du suicide se produit chez les personnes âgées. Miedema et Vos, 2003 ; Kujawa et Liberman, 2006 ; Muzet, 2007).
Deuxièmement, en exploitant les changements dans la configuration des vents, je trouve des preuves d'un accord entre le profil de rayonnement sonore à basse fréquence des parcs éoliens et l'hétérogénéité des effets du suicide en ce qui concerne la direction des vents. Plus précisément, je constate que l'effet du suicide s'explique principalement par les jours où les résidents passent sous le vent ou en amont des parcs éoliens, alors que les jours de vent de travers ne permettent pas de prévoir les effets du suicide. Cela est conforme à la propriété de "dipôle acoustique" que présente habituellement le bruit à basse fréquence : les niveaux de bruit mesurés sont plus élevés aux endroits situés en amont et en aval du vent tandis qu'ils sont supprimés aux endroits où le vent de travers souffle (p. ex. Hubbard et Shepherd, 1990 ; Oerlemands et Schepers, 2009).
Enfin, le document documente les preuves de la réaction du sommeil aux parcs éoliens. J'analyse les auto-déclarations sur le sommeil d'un échantillon de répondants d'une vaste enquête sur la santé. Je constate une augmentation significative du nombre de nuits de sommeil insuffisant après l'installation d'une éolienne. Cet effet semble s'expliquer par une augmentation des cas d'insuffisance de sommeil soutenue (plus de sept nuits par mois).
Le présent document contribue à la documentation en présentant les premières données causales à l'échelle nationale sur les effets néfastes des parcs éoliens sur la santé. Les résultats de cet article impliquent que les coûts des parcs éoliens sont importants même si l'on considère uniquement les conséquences des suicides. Mon calcul suggère que les parcs éoliens installés entre 2001 et 2013 ont entraîné la perte de 34 000 années de vie (LYL) en raison d'une augmentation du nombre de suicides dans l'année suivant l'installation. Pour mettre ce chiffre en perspective, au cours de la même période d'un an, la nouvelle capacité éolienne a produit environ 150 millions de mégawattheures (mwh) d'énergie propre ; par comparaison, d'après les estimations actuelles du coût au mwh de l'électricité produite au charbon (Epstein et al., 2011), la même quantité d'électricité produite au charbon aurait entraîné environ 53 000 années de vie en raison de la pollution atmosphérique.
De façon plus générale, le présent document est lié à la littérature économique pour l'élaboration d'une analyse coûts-avantages de l'énergie éolienne fondée sur des données empiriques. La documentation existante a documenté l'externalité négative des parcs éoliens sur les résidents des environs en démontrant des niveaux inférieurs de satisfaction à l'égard de la vie (Krekel et Zerrahn, 2017) et, plus particulièrement, une baisse de la valeur des propriétés (p. ex. Ladenburg et Dubgaard, 2007 ; Gibbons, 2015 ; Dröes et Koster, 2016). Il est important de noter que l'impact des parcs éoliens sur la valeur de la propriété est très local (habituellement dans un rayon de quelques kilomètres), et il semble que les effets du prix des maisons s'expliquent en grande partie par le fait que les parcs éoliens sont visibles de l'emplacement de la maison (Gibbons, 2015). Mes estimations montrent que les effets des parcs éoliens sur la santé peuvent se produire bien au-delà des propriétés " à ligne de visée " où l'on a observé une baisse de la valeur des propriétés. Du côté des avantages, les activités de l'industrie éolienne peuvent profiter aux économies locales (p. ex., Kahn, 2013) ; la production d'énergie éolienne remplace également la production d'électricité à partir de combustibles fossiles (Cullen, 2013 ; Novan, 2015) et peut donc avoir des avantages à court terme pour la qualité de l'air et à long terme pour le climat. Ensemble, ces paramètres coûts-avantages ont une vaste gamme d'incidences sur les politiques et la réglementation, comme les décisions relatives à l'emplacement des parcs éoliens, la détermination des niveaux de subvention des parcs éoliens existants et le rendement social du développement de technologies éoliennes plus silencieuses2.
Les conclusions de cet article contribuent également à la compréhension des déterminants externes du suicide, l'une des principales causes de décès, qui tue environ 0,8 million de personnes par an dans le monde. Bien que le suicide soit largement reconnu comme une conséquence de l'interaction entre de multiples déterminants médicaux et sociaux, les données existantes se concentrent principalement sur les facteurs de risque internes comme les maladies psychiatriques (p. ex., Mann et coll., 2005 ; Hawton et Heeringen, 2009 ; Zalsman, et coll., 2016). Cependant, les déterminants externes du suicide sont également importants, surtout du point de vue de la prévention du suicide (p. ex., Carleton, 2017). Mes résultats suggèrent que l'exposition aux parcs éoliens est un facteur de stress important, qui peut être pertinent pour le choix de l'emplacement des personnes à risque. De plus, dans une analyse subséquente, je montre que les effets des parcs éoliens sur les suicides sont fortement corrélés à un meilleur accès local aux armes à feu, ce qui fournit des preuves suggestives sur la portée des politiques de restriction des armes à feu pour atténuer la tendance accrue au suicide.
Le reste du document est organisé comme suit. La section 2 présente le contexte. La section 3 décrit les sources de données primaires. La section 4 présente la stratégie d'identification et les principaux résultats. La section 5 présente des données sur le rôle de la pollution sonore. La section 6 fait état de l'hétérogénéité des effets du suicide selon l'accès local aux armes à feu. La section 7 traite de l'interprétation et des limites des résultats et présente des conclusions.
1. L'atténuation atmosphérique de l'énergie sonore augmente au rythme du carré de la fréquence du son. La capacité des barrières à absorber le son diminue également à basse fréquence. Par conséquent, l'exposition aux basses fréquences peut sembler plus forte dans les environnements intérieurs où les murs bloquent les sons à haute fréquence (Ambrose, Rand et Krogh, 2012 ; Moller et Pedersen, 2011). Pour un examen, voir Leventhall (2004).
2. Par exemple, les éoliennes peuvent utiliser la vorticité, un effet aérodynamique qui produit un modèle de tourbillons, pour produire de l'énergie plutôt que d'utiliser des pales http://www.wired.com/2015/05/future-wind-turbines-no-blades ; le revêtement des pales des éoliennes peut disperser la turbulence lorsque l'air passe les pales, imitant la structure des ailes des hiboux www.cnbc.com/id/102777259 ; les éoliennes flottantes sont capables de capturer une vitesse élevée du vent en haute altitude, augmentant ainsi leur efficacité en production d'énergie éolienne http://www.altaerosenergies.com.
L'étude en entier
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