L’essentiel de la thèse de Kévin Barré « Mesurer et compenser l’impact de l’éolien sur la biodiversité en milieu agricole »

L’essentiel de la thèse de Kévin Barré « Mesurer et compenser l’impact de l’éolien sur la biodiversité en milieu agricole »

DOCTEUR DU MUSEUM NATIONAL D’HISTOIRE NATURELLE – Spécialité : Ecologie – Présentée et soutenue publiquement par Kévin Barré – Le 11 Décembre 2017

 

Ce qu’il faut retenir :

Contexte global

L’Union Européenne souhaite développer les énergies renouvelables en conséquence des objectifs mondiaux de réduction des gaz à effet de serre (Conférence de Kyoto en 1997) et de la COP21 du 12 décembre 2015 à Paris où l’éolien occupe une place importante. En Europe, la production énergétique par l’éolien se veut d’atteindre l’objectif de 20% d’électricité renouvelable d’ici à 2020 fixé par la directive 2009/28/CE.

 

L’éolien et la séquence ERC

L’éolien fait partie des projets d’aménagement les plus problématiques par rapport à la séquence ERC (Eviter, Réduire, Compenser). Bien qu’étant une énergie renouvelable, les éoliennes ne sont pas exempt d’externalités environnementales : ce sont les impacts diffus et continus dans le temps (post-construction) qui causent le plus de dégâts. Exemples : mortalité par collision directe avec les pales ou barotraumatisme, qui concerne en premier lieu l’avifaune et les chiroptères. L’évaluation de la mortalité est réalisée selon l’article 12 de l’arrêté du 26 août 2011 (inscrivant les parcs éoliens au régime des installations classées pour l’environnement, ICPE) avec un suivi une fois au cours des trois premières années de fonctionnement puis une fois tous les dix ans.

 

Cependant, les estimations de mortalité actuelles sont fortement imprécises et varient beaucoup d’une étude à l’autre pour un même Etat :

  • Aux Etats-Unis, 10 000 à 573 000 mortalités d’oiseaux par an (Smallwood en 2013), puis 140 000 à 328 000 par an (Loss, Will & Marra en 2013).
  • Au Canada, 166 000 cas de mortalité pour les chiroptères par an au Canada (Zimmerling & Francis en 2016), et 888 000 par an aux Etats-Unis (Smallwood 2013).

En Europe, plus de 300 000 mortalités de chiroptères par an sont estimées en Allemagne due aux éoliennes (Voigt et al. 2012 ; Lehnert et al. 2014). Même si pour l’avifaune l’énergie éolienne ne semble pas être la première source de mortalité (chats, lignes électriques…), l’éolien est la plus grande source de mortalité chez les chiroptères (O’Shea et al. 2016). Et encore, ces données reposent sur des estimations locales (selon un recueil de cadavres) : le nombre de cadavres est probablement sous-estimé. (Péron et al. 2013).

 

Conclusion : en somme, la séquence ERC est très difficile à appliquer pour l’éolien car les connaissances sont encore lacunaires et fragmentaires : les impacts futurs sont à ce jour peu prédictibles et non quantifiables dans l’étude d’impact pré-construction. La séquence ERC n’est alors que partiellement appliquée avec absence quasi systématique de compensation dans la mesure où les impacts sont inquantifiables.

Pourquoi les éoliennes sont-elles un danger sans précédent pour les chauves-souris ?

Les chauves-souris ont un cycle de vie long avec une fécondité faible. Combiné à la croissance de l’éolien, de forts enjeux émergent concernant leur mortalité.

Globalement, du fait de leur caractère migrateur, les chiroptères sont principalement sensibles aux collisions de fin juillet à début octobre (90 % des événements de mortalité).

En simulant l’impact par mortalité des éoliennes sur les populations à partir de différents taux d’accroissement, des auteurs ont montré que les populations d’espèces migratrices pouvaient chuter drastiquement sur un pas de temps inférieur à 50 ans (Frick et al. 2017).

Pour l’avifaune, même de faibles taux de collisions peuvent engendrer de forts déclins régionaux pour des espèces telles que le Vautour percnoptère et le Pygargue à queue blanche (Carrete et al. 2009 ; Dahl et al. 2012 ; Balotari-Chiebao et al. 2016).

Que faire alors pour améliorer la séquence ERC ?

En termes de choix d’implantation, les recommandations européennes imposent en particulier :

  • d’installer les éoliennes à une distance minimale de 200 m de toutes lisières arborées
  • d’avoir des mesures de réduction comme brider les éoliennes, afin de réduire la mortalité.

Concernant le bridage et les chauves-souris :

Le bridage consiste en l’arrêt total des éoliennes quand il y a mortalité.

Il est plus efficace quand l’arrêt des machines est imposé à des vitesses de vent sous 6 m/s plutôt que couramment pratiqué à 4 m/s, avec respectivement un nombre de cadavres divisé par 4.5 et 1.5 (Martin et al. 2017).Ceci implique donc une perte de production, mais qui reste relativement restreinte avec une perte de moins de 3% sur la saison et de 1% sur l’année complète.  Cependant, le bridage n’est jamais efficace à 100 % : la mortalité persiste et nécessite d’être mieux prise en compte.

Il faut savoir que tous les parcs éoliens en France ne font pas l’objet de bridage et pour les premières générations d’éoliennes, des contraintes techniques fortes semblent limiter la possibilité pour celles-ci d’être bridées. De plus, il n’existe à priori pas de statistiques documentant précisément le bridage mis en place sur les parcs éoliens. Plus encore, la qualité variable des études limite les possibilités de mettre en place un bridage contextualisé, c’est-à-dire qui tienne compte des phénologies d’activités locales des chiroptères, tant en termes de variations temporelles que climatiques. En effet, l’activité est connue pour varier fortement selon la température et la couverture nuageuse et également au cours de l’année avec une variation inter-mensuelle marquée en moyenne par des pics d’activité au printemps et à l’automne.

L’échec des études réglementaires dans la minimisation des impacts de l’éolien

La difficulté réside essentiellement dans notre incapacité à prédire et quantifier l’impact futur d’un parc éolien au moment de l’étude d’impact environnemental pré-construction, et de prévoir les mesures d’évitement, de réduction et de compensation nécessaires.

Dans la situation actuelle, les études d’impacts pré-construction, et la séquence ERC, échouent dans l’objectif d’absence de perte nette de biodiversité, tout du moins dans la minimisation de l’impact. Il est peut-être nécessaire de repenser les impacts.

L’objectif : comprendre les sources de variations de l’impact et le quantifier pour faciliter la définition de mesures applicables.

Pour cela nous avons, au cours de la thèse, plusieurs études d’impacts et de suivis ont été recherchés auprès de l’autorité environnementale : Directions Régionales de l’Environnement, de l’Aménagement et du Logement ou les Directions Départementales des Territoires.
Résultats : dossiers peu accessibles, forte hétérogénéité des différentes méthodes employées dans les études (suivis de la mortalité et les transects acoustiques qui comptent parmi les méthodes les plus mal documentées) et cette hétérogénéité est valable à toutes les échelles, pour la méthode, le type de structure ayant réalisé l’étude ou encore entre structures d’un même type.

Ainsi, quand on s’intéresse au contenu des études, il en ressort globalement que des métadonnées pourtant primordiales sont absentes dans certains types d’études et de protocoles : l’utilisation de ces dossiers est alors difficile notamment pour regrouper des données à l’échelle nationale.  Exemple : seulement 39 % des dossiers de suivis de mortalité précisent le taux de disparition des cadavres par prédation ainsi que l’efficacité de l’observateur, aucun ne donne la vitesse de prospection ou encore le nombre de passages  et seulement 64 % renseignent la durée de prospection par éolienne. L’absence dans les dossiers de ces métadonnées cruciales limite toute analyse visant à combler les manques de connaissances (Coly et al. 2017).

Mesures compensatoires :

Au-delà des impacts sur la mortalité, il faut aussi étudier les autres impacts pouvant influencer les populations, comme la répulsion des parcs éoliens sur les espèces. Mais, ceci a rarement été étudié. Les quelques premières études tendent à montrer que la répulsion est un phénomène bien existant, que ce soit en période de migration avec les déviations de trajectoires de rapaces par exemple ou hors période de migration pour l’avifaune. Aucune étude ne quantifie avec précision les distances d’impact, ainsi que les pertes de fréquentation d’habitat engendrées et pouvant affecter la dynamique des populations.

 

Étude des pertes de fréquentation d’habitats engendrées par les éoliennes sur les chiroptères

Suite à une expérimentation menée dans le nord-ouest de la France :

Cette étude avait pour but d’étudier l’impact des éoliennes sur la fréquentation des habitats par les chiroptères. Pour cela, un plan d’échantillonnage a été réalisé consistant à enregistrer autour d’un même parc éolien l’activité en chiroptères sur des nuits complètes sur 9 sites indépendants par nuit (en moyenne) positionnés à 9 distances différentes de l’éolienne la plus proche. Pour minimiser les biais liés à l’habitat l’expérimentation s’est focalisée sur les haies (élément particulièrement structurant et attractif dans le paysage pour les chiroptères). L’échantillonnage a été conçu pour avoir un gradient continu de distances des sites d’enregistrements aux éoliennes allant de 0 à 1000 m. Ceci a permis d’étudier la distance d’impact des éoliennes sur l’activité enregistrée, et de quantifier la perte de fréquentation engendrée pour un grand nombre d’espèces.

Résultats :

  • Effet significativement négatif de la proximité d’éoliennes sur l’activité de 3 espèces , Barbastelle d’Europe, Noctule de Leisler et Pipistrelle commune, 2 groupes d’espèces murins et oreillards et 2 guildes espèces à vol rapide et espèces glaneuses ;
  • Relation quadratique seulement trouvée pour la Noctule de Leisler (optimum d’activité à 636 m de l’éolienne): pas d’optimum pour les autres espèces/groupes, signifiant que le retour à une activité normale n’est pas détecté (activité croissante et linéaire avec l’augmentation de la distance à l’éolienne) et que l’effet négatif se prolonge probablement à plus de 1000 m ;
  • Certaines espèces significativement impactées ne sont pas connues comme sensibles par mortalité et donc jusqu’ici peu considérées dans les études réglementaires, comme les espèces glaneuses, les murins et oreillards, ou encore la Barbastelle d’Europe inscrite à l’Annexe II de la Directive Habitats ;
  • La recommandation européenne d’implantation des éoliennes à plus de 200 m de toutes lisières arborées publiée en 2008 par EUROBATS est fortement insuffisante, et à la fois loin d’être appliquée sur le terrain puisque 89 % des éoliennes de la région étudiée ne la respectent pas ;
  • Une implantation actuelle des éoliennes et une répulsion des parcs sur les chiroptères qui engendrent de grandes pertes de fréquentation d’habitat (53.8% de perte d’activité dans un rayon de 1000 m autour des éoliennes étudiées pour les espèces glaneuses, menant à une perte estimée et aujourd’hui non compensée de 2400 km

 

La mesure de la perte d’attractivité des habitats engendrée par les éoliennes

Nous avons pu détecter un fort impact négatif sur l’activité et ce à plus de 1000 m pour presque toutes les espèces de chiroptères. Le retour à une activité normale n’est pas détecté et donc l’impact se prolonge à plus de 1000 m, excepté pour la Noctule de Leisler dont un optimum a été trouvé autour de 640 m. Ce résultat majeur montre que parmi des espèces impactées,  certaines n’étaient jusqu’ici pas connues pour être sensibles aux éoliennes par mortalité, telles que la Barbastelle d’Europe, les espèces de murins ou encore les oreillards (Roemer et al. 2017). Pour rappel, la Barbastelle d’Europe est une espèce de l’Annexe II de la Directive Habitats 92/43/CEE, renforçant l’importance de ce résultat.

Parmi les espèces impactées, certaines sont également en fort déclin à l’échelle française depuis 10 ans, telles que la Pipistrelle commune, les espèces de noctules et les murins (Kerbiriou et al. 2015a). Un tel phénomène de répulsion longue distance des éoliennes tout en se focalisant sur un habitat très important pour les chiroptères engendre donc des pertes de fréquentation qui peuvent être quantifiées, menant à des linéaires de haies moins fréquentés par les chiroptères qui devraient être compensés. Par exemple, concernant le groupe d’espèces le plus impacté, les espèces glaneuses, cet impact négatif serait équivalent à 2400 km de haies perdues pour ces espèces, avec toutes les conséquences que nous ne connaissons pas à l’heure actuelle sur les dynamiques de populations.

Pratique d’évitement de l’impact des installations éoliennes au regard de la réglementation et une perte d’attractivité des habitats

Le fait que les recommandations européennes (EUROBATS pour laquelle la France est signataire), en plus d’être insuffisantes, ne soient actuellement pas du tout respectées, soulève des questions sur les autorisations délivrées par l’autorité environnementale, et sur les possibilités d’intégration de nos résultats dans les doctrines, afin de rendre obligatoire la compensation de ces pertes écologiques jusqu’ici ignorées.

D’un point de vue opérationnel et pratique, une méthode simple de calcul de la perte pourrait être envisagée, après avoir mis en œuvre tous les efforts possibles afin d’implanter les éoliennes au plus loin des lisières. Ceci impliquerait également de rediriger les parcs éoliens vers les zones les moins bocagères pour lesquelles il sera très difficile de trouver des secteurs loin de haies ou de lisières forestières, de créer de nouveaux linéaires de haies en compensation, la capacité de charge supplémentaire attendue de ces paysages étant faible. De plus, la haie lorsqu’elle vient d’être implantée est un milieu qui met beaucoup de temps à acquérir ses qualités attractives pour les chiroptères (structure horizontale et verticale, quantité de bois) (Boughey et al. 2011b ; Lacoeuilhe et al. 2016). D’autres alternatives de compensation seraient donc utiles en complément, lorsque l’objectif premier sera d’obtenir des résultats sur un pas de temps plus court, par exemple en choisissant d’autres types d’infrastructures agroécologiques ou des changements de pratiques agricoles.

Cependant, d’autres pistes de réflexion sont également nécessaires pour améliorer la prise en compte de ce nouveau type d’impact. En effet, il semble actuellement difficile d’appliquer de façon totalement efficace les étapes d’évitement et de réduction (Lintott et al. 2016), qui plus est sur les territoires bocagers où implanter les éoliennes à plus de 1000 m des lisières est peu réalisable. La compensation avec toute l’incertitude associée sur son efficacité ne doit être envisagée qu’en dernier recourt. Ainsi, il semble indispensable de poursuivre avec des études s’intéressant à la compréhension des mécanismes chez les chiroptères qui provoquent de tels évitements aidant à optimiser les étapes d’évitement et de réduction.

 

Les études et décisions réglementaires dans l’optimisation de l’évitement et de la réduction des impacts de l’éolien

Les études réglementaires françaises et notamment les études d’impacts pré-construction présentent plusieurs lacunes : l’absence de certaines métadonnées cruciales sur l’effort d’échantillonnage, les méthodologies, les aspects contextuels ainsi que l’hétérogénéité des pratiques et l’absence d’accès aux données brutes.

L’échec d’un évitement d’impacts peut intervenir à plusieurs niveaux :

Soit, dès le départ lors de l’étude d’impact par le bureau d’études. Soit, après cette étude d’impact, où bien qu’informé des enjeux identifiés par l’étude d’impact, l’aménageur peut décider de maintenir le projet initial, validé ensuite par l’autorité environnementale.

De plus, les études d’impacts identifient localement les enjeux potentiels post-construction mais ne  permettent pas actuellement en France d’évaluer les impacts cumulés.

De fait que ces impacts ne peuvent pas être évités, la réduction doit être la plus effective possible, dépendant une nouvelle fois des études réglementaires mais également plus largement des connaissances scientifiques. Or, le manque de métadonnées de type météorologiques (vents, température) et temporelles (phénologie d’activité au cours de la nuit, phénologie annuelle) dans les études (Coly et al. 2017), peut conduire à des estimations incomplètes des facteurs pourtant connus pour améliorer l’efficacité de la réduction par bridage (Arnett et al. 2011 ; Voigt et al. 2015 ; Martin et al 2017).

En plus de l’étude d’impact, l’étude de suivi post-construction a également vocation à ajuster l’efficacité du bridage. En effet, les suivis acoustiques réalisés dans les études post-construction devraient permettre de contrôler l’évolution de la fréquentation du paysage par les chiroptères par comparaison avec les études pré-construction. Cependant dans la plupart des cas, la comparaison de l’activité post-construction avec un référentiel hors parc éolien et pré-construction n’est pas possible, ceci principalement pour des problèmes méthodologiques dans la définition des échantillonnages acoustiques : données GPS, méthodologie et autres données sont peu transmises par l’étude d’impact et les études comportent très rarement des sites échantillonnés hors parcs, limitant les possibilités de comparaisons robustes.

Les pertes d’habitats : conséquences sur le positionnement des éoliennes

La mortalité n’est pas le seul impact négatif des éoliennes sur les chiroptères. Les éoliennes exercent en effet une répulsion sur les chiroptères, à savoir que les habitats attenants sont moins fréquentés. Mais quelle est la distance de répulsion sur une diversité d’espèces et impliquant des éoliennes de tailles normales (84 mètres de hauteur de nacelle en moyenne).

La diminution de la fréquentation des habitats (haies dans notre étude) est particulièrement forte et présente jusqu’à 1000 m de l’éolienne, mais s’étendant au-delà. Cet effet concerne plusieurs espèces dont certaines non sujettes aux collisions, actuellement peu considérées dans les études réglementaires et dans l’autorisation du permis de construire.

Un plan d’échantillonnage a été mis en place afin d’étudier l’effet de l’éloignement aux lisières sur l’activité en utilisant systématiquement des paires de sites avec et sans éoliennes. Ceci permettra d’étudier la variation potentielle des résultats obtenus par Kelm et al. (2014) en présence d’éoliennes (analyse en cours).

Ces impacts en termes de réduction de la fréquentation des habitats sont ainsi probablement fortement sous-estimés actuellement.) ; 70% des éoliennes sont implantées à moins de 100 m d’une lisière arborée. Ainsi actuellement, nous pouvons constater que les recommandations sont largement méconnues ou ignorées.