Exposition au bruit des éoliennes et effets sur la santé : Plan de recherche et évaluation de l'exposition au bruit

• 1 David S. Michaud, Ph. D.
  Santé Canada, Canada. Direction des sciences de la santé environnementale et de la radioprotection, Bureau de la protection contre les rayonnements des produits cliniques et de consommation, Division de l'évaluation des effets sur la santé, 775, chemin Brookfield, Ottawa (Ontario), K1A 1C1, Canada.
• 2 Stephen E. Keith, Ph. D.
  Santé Canada, Canada. Direction des sciences de la santé environnementale et de la radioprotection, Bureau de la protection contre les rayonnements des produits cliniques et de consommation, Division de l'évaluation des effets sur la santé, 775, chemin Brookfield, Ottawa (Ontario), K1A 1C1, Canada.
• 3 Katya Feder, Ph. D.
  Santé Canada, Canada. Direction des sciences de la santé environnementale et de la radioprotection, Bureau de la protection contre les rayonnements des produits cliniques et de consommation, Division de l'évaluation des effets sur la santé, 775, chemin Brookfield, Ottawa (Ontario), K1A 1C1, Canada.
• 4 Tara Bower, M. Sc.
  Santé Canada, Canada. Direction des sciences de la santé environnementale et de la radioprotection. Bureau des politiques scientifiques, de la liaison et de la coordination, 269, avenue Laurier Ouest, Ottawa (Ontario), K1A 0K9, Canada

On a observé une hausse importante de la production d'énergie électrique par éolienne au cours des dix dernières années au Canada. En mai 2012, la puissance installée était de 5,4 gigawatts, soit près de sept fois plus qu'en 2005, et répondait à 2,3 % de la demande en électricité. L'industrie de l'énergie éolienne prévoit que d'ici 2015, l'énergie éolienne permettra de satisfaire à 20 % des besoins en électricité des Canadiens. La résistance de la population aux centrales éoliennes, fondée sur diverses inquiétudes, dont les effets possibles sur la santé du bruit des éoliennes, a entravé la progression projetée. Les effets sur la santé signalés par les résidents de collectivités situées à proximité d'installations d'éoliennes demeurent en grande partie incompris en raison du manque de recherche scientifique dans ce domaine. À cela s'ajoutent les nombreuses difficultés associées à la mesure et à la modélisation du bruit des éoliennes, en particulier les bruits de basse fréquence, qui demeurent des domaines encore peu explorés. Le succès et la viabilité de cette énergie au pays et ailleurs dans le monde dépendent de notre compréhension des effets possibles sur la santé et des inquiétudes des collectivités qui sont à la base de la résistance de la population.

Santé Canada, en collaboration avec Statistique Canada, entreprendra une étude de terrain transversale pour évaluer les effets sur la santé et les symptômes signalés par les résidents en fonction de biomarqueurs objectifs du stress et des niveaux sonores produits par les éoliennes, y compris les bruits de basse fréquence. Ces données seront corrélées avec le niveau sonore calculé afin que tout lien potentiel avec les symptômes signalés puisse être déterminé de manière fiable. Le plan de recherche comprend une interview sur place assistée par ordinateur au moyen d'un questionnaire divisé en modules visant à explorer des paramètres comme la gêne causée par le bruit, la qualité de vie, la qualité du sommeil, le stress, les maladies chroniques et les effets perçus sur la santé. À la suite de cet entretien de 25 minutes, les répondants seront invités à prendre part à la partie de l'étude visant à recueillir des mesures de la santé, notamment la mesure automatisée de la pression artérielle et le prélèvement d'un petit échantillon de cheveux pour obtenir le taux de cortisol moyen pour les 90 derniers jours. On procédera également à l'évaluation objective du sommeil par actigraphie pour une période de sept jours consécutifs. Les résultats obtenus seront synchronisés avec les données relatives à l'exploitation des éoliennes. Les niveaux sonores, y compris les bruits de basse fréquence, seront mesurés à l'intérieur et à l'extérieur d'un sous-échantillon de résidences dans le but de valider les paramètres et de modéliser avec exactitude les niveaux sonores. L'échantillon sera constitué de 2 000 habitations situées à des distances allant de moins de 500 mètres à plus de 5 kilomètres de 8 à 12 centrales éoliennes. Les résultats de l'étude permettront d'enrichir l'ensemble des données scientifiques examinées par des pairs portant sur les effets du bruit des éoliennes sur la santé.

1 Introduction

Les éoliennes sont de plus en plus utilisées en Amérique du Nord et dans de nombreuses parties du globe comme moyen de produire de l'énergie. Cette source d'énergie est perçue comme une solution de rechange viable et écologique aux combustibles fossiles. Depuis l'annonce des initiatives sur les sources d'énergie renouvelable du gouvernement du Canada, il y a eu une augmentation constante du nombre d'installations d'éoliennes au Canada. La capacité éolienne dépasse actuellement 5,4 gigawatts (GW), ce qui représente assez d'énergie pour alimenter plus de 1,2 million de foyers. D'ici 2015, on s'attend à ce que cette capacité atteigne 10 GW, une augmentation de 20 fois par rapport aux niveaux de 2000. D'ici 2025, l'énergie éolienne devrait représenter 20 % de la production d'électricité au Canada (Association canadienne de l'énergie éolienne, 2005).

Les répercussions possibles sur la santé de l'exposition au bruit des éoliennes ont suscité beaucoup d'attention à l'échelle nationale et internationale de la part des groupes de revendication, de citoyens préoccupés et des médias. Certains groupes s'inquiètent du fait que la présence d'éoliennes à proximité de résidences puisse non seulement avoir un effet néfaste sur la valeur des propriétés, mais aussi poser des risques pour la santé publique des citoyens. Les éoliennes se trouvent souvent dans des collectivités rurales, où les niveaux de bruit ambiant sont généralement faibles. Le bruit des éoliennes peut alors être particulièrement problématique pour les résidents de ces collectivités puisqu'il est facilement perceptible et peut soumettre les résidents à des changements importants des niveaux sonores compte tenu des heures de fonctionnement imprévisibles et des conditions de vent variables.

Santé Canada reconnaît la définition de la santé de l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), selon laquelle il s'agit d'un état de complet bien-être physique, mental et social, qui ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité, ainsi que de la mesure dans laquelle une personne ou un groupe peut, d'une part, réaliser ses aspirations et répondre à ses besoins et, d'autre part, modifier son milieu et s'y adapter (OMS, 1999). Les Valeurs guides concernant le bruit nocturne en Europe (2009) de l'OMS mentionnent les troubles du sommeil en tant qu'effet indirect possible du bruit environnemental sur la santé en ce qui concerne les niveaux annuels moyens de bruits nocturnes à proximité d'une résidence dépassant les 40 décibels pondérés en gamme A (dBA). Selon certaines études, ce niveau de bruit pourrait avoir été dépassé dans certaines résidences, ce qui laisse supposer que le bruit des éoliennes pourrait causer des troubles du sommeil chez les personnes sensibles (Pedersen et Waye, 2004; Pedersen et coll., 2009; Krogh, 2011; Harry, 2007; Shepherd, 2011; Pierpont, 2009). Certaines études ont été critiquées en raison de leur méthodologie médiocre et de l'absence de résultats révélant des répercussions sur le sommeil (Pedersen et Waye, 2007; Knopper et Ollson, 2011).

La capacité de Santé Canada à fournir des conseils sur les effets du bruit des éoliennes est restreinte par le manque de recherches scientifiques examinées par des pairs sur la nature du bruit des éoliennes, en particulier les bruits de basse fréquence, et par l'absence de données canadiennes sur la prévalence des plaintes des collectivités et des effets sur la santé signalés par les résidents dans le cadre d'études reposant sur une méthodologie rigoureuse. Le bruit des éoliennes comprend la production de bruits de basse fréquence (Møller et Pedersen, 2011). Au-delà du seuil d'audition, ces derniers sont plus dérangeants, se propagent plus loin que les bruits de haute fréquence et peuvent pénétrer des structures comme des maisons sans perte importante d'énergie. Le bruit de basse fréquence peut donc créer des problèmes de bruit à l'intérieur, comme des vibrations perceptibles et des crépitements.

Des données sur la prévalence de la réaction des collectivités et des effets sur la santé signalés par les résidents permettraient de mieux comprendre l'ampleur relative des préoccupations de la population au sujet du bruit des éoliennes. Ces données pourraient être comparées avec des données sur la prévalence des préoccupations en matière de santé d'autres collectivités et sur la prévalence de préoccupations similaires dans des collectivités qui ne sont pas situées à proximité d'éoliennes.

1.1 Effets sur la santé du bruit des éoliennes

Jusqu'à maintenant, les travaux d'évaluation des résultats pour la santé, potentiellement liés à l'exposition au bruit généré par les éoliennes, ont été peu importants. Parmi les divers résultats évalués, les seuls pouvant être reproduits qui sont liés au bruit des éoliennes se fondent sur des mesures du bien-être ou de la qualité de vie ainsi que sur la mesure dans laquelle le bruit nuit à diverses activités humaines (p. ex. troubles du sommeil). Les éoliennes et le bruit qu'elles génèrent continuent d'attirer l'attention à mesure que le nombre de projets d'énergie éolienne augmente parallèlement aux objectifs nationaux et provinciaux en matière d'énergie propre. Les inquiétudes exprimées par la population concernent notamment les effets suivants : nausées, vertige, acouphène, palpitations, stress, hausse brusque de la tension artérielle, troubles du sommeil et gêne causée par le bruit des éoliennes (Harry, 2007; Pierpont, 2009; Krogh, 2011). Aucune des études sur le terrain réalisées jusqu'à présent ne comprenait la prise de mesures objectives de l'état de santé qui pourraient venir appuyer certains des effets signalés dans les questionnaires.

Les personnes se plaignent souvent du bruit ambiant, ce qui comprend le bruit des éoliennes. Le bruit est généralement une source de préoccupations dans les milieux urbains ou résidentiels où l'on retrouve des autoroutes, des voies ferrées et des aéroports. Toutefois, au cours des dernières années, des projets d'énergie éolienne ont été présentés en milieu rural, où les sources de bruit artificiel ont tendances à être peu nombreuses. Peu importe le type de collectivité, l'exposition à un bruit prolongé ou excessif peut avoir des répercussions directes ou indirectes sur la santé. De manière directe, l'exposition à des niveaux de pression acoustique dépassant 75 dBA peut causer des pertes auditives selon la durée de l'exposition et la sensibilité de l'individu. En raison des effets sur la santé associés aux troubles du sommeil (quelle qu'en soit la cause), une interruption du sommeil à long terme peut également être considérée comme un indice d'effets possibles sur la santé. Bien qu'aucune étude ne se soit penchée de façon objective sur les troubles du sommeil chez les populations vivant à proximité d'éoliennes, certaines études sur le terrain ont établi un lien entre les effets sur le sommeil signalés par ces populations et l'exposition au bruit des éoliennes (voir l'examen réalisé par Knopper et Ollson, 2011).

Après avoir examiné les données scientifiques relatives au niveau sonore minimal avec effet nocif observé sur le sommeil, l'OMS a établi à 40 dBA la limite recommandée pour le niveau annuel moyen de bruit nocturne à l'extérieur. Cette mesure vise à protéger la population, y compris les groupes les plus vulnérables comme les enfants, les personnes atteintes d'une maladie chronique et les personnes âgées, contre les bruits nocturnes. Même si les limites précisées dans les Valeurs guides concernant le bruit nocturne de l'OMS se fondent sur les sources de bruit attribuables au transport, les données scientifiques actuelles montrent que les mêmes niveaux peuvent s'appliquer au bruit généré par les éoliennes. Certaines des critiques émises concernent l'utilisation d'une limite pondérée en gamme A pour une source qui produit des basses fréquences comme les projets d'éoliennes à grande échelle.

De manière indirecte, il existe une corrélation positive entre la gêne causée par le bruit et le bruit des éoliennes (Pedersen et Waye, 2004 et 2007; Pedersen et coll., 2009), ce qui semble indiquer une relation directe de cause à effet. Cette relation présente un certain attrait intuitif, mais l'attribution de cette relation est compliquée puisqu'elle est modérée par des effets économiques et visuels (Pedersen et coll., 2009; Pedersen et Larsman, 2008). Par exemple, on ignore si ceux qui tirent des avantages économiques de ces projets sont moins importunés par le bruit des éoliennes compte tenu des gains réalisés ou si le fait qu'ils étaient moins importunés au départ les rendaient plus susceptibles de devenir d'emblée des récepteurs participants. De même, l'interaction entre la nuisance visuelle et la gêne causée par le bruit est difficile à démêler. Dans les deux cas, il est difficile de faire des déclarations causales concernant la relation entre l'exposition au bruit des éoliennes et le niveau de gêne des résidents et, par conséquent, de fixer un niveau sonore maximal fondé sur des preuves scientifiques.

1.2 Bruit des éoliennes

Le bruit associé à un parc éolien en service peut provenir de l'éolienne elle‑même, du poste de transformation (s'il y a lieu), de la circulation des véhicules entre les éoliennes ou des travaux de maintenance. Le bruit des éoliennes provient de deux sources principales :

1. le bruit mécanique produit par le moteur ou la boîte de vitesse de la nacelle d'éolienne; si le système fonctionne correctement, le bruit mécanique provenant des éoliennes modernes ne devrait pas poser problème;
2. le bruit aérodynamique engendré par la circulation du vent à travers les pales de l'éolienne et par le passage des pales devant la tour.

Les éoliennes produisent un bruit à large bande semblable à celui des systèmes de chauffage, de ventilation et de conditionnement d'air dans les immeubles. Ce bruit peut être modulé par la fréquence de passage des pales, qui émettent un « sifflement » caractéristique. Plus on s'éloigne de l'éolienne, plus les fréquences hautes sont réduites et plus le bruit se situe dans les basses fréquences. Dans les premières éoliennes, les pales étaient placées sous le vent par rapport à la tour, ce qui forçait le vent à franchir la tour avant de frapper les pales. Cette conception donnait une sortie de son générant de fortes impulsions à basse fréquence et d'importants niveaux d'énergie dans la plage des infrasons (1-20 Hz). Bien que la conception des éoliennes modernes ait réglé bon nombre des problèmes de bruit que connaissaient les anciens modèles (les pales des éoliennes modernes sont installées face au vent par rapport à la tour de manière à minimiser la production de bruit de basse fréquence et d'infrasons), les éoliennes d'aujourd'hui sont beaucoup plus imposantes et font encore l'objet de plaintes de la part des résidents du voisinage.

Le niveau de bruit au récepteur dépend de plusieurs facteurs, dont les suivants : le type d'éolienne, la distance avec l'éolienne, les structures intermédiaires, les niveaux de bruit ambiant existants, la vitesse et la direction du vent, la topographie et les conditions météorologiques.

2 Étude de terrain transversale proposée

2.1 Objectifs de la recherche

Étudier la prévalence des effets sur la santé ou des indicateurs de la santé auprès d'un échantillon de Canadiens exposés au bruit des éoliennes à partir de mesures de l'état de santé objectives et déclarées.

Se servir de la modélisation statistique pour établir le rapport entre l'exposition et les réactions en fonction des niveaux sonores produits par les éoliennes ainsi que des mesures de l'état de santé objectives et déclarées. 

Se pencher sur l'incertitude entourant actuellement les bruits de basse fréquence des éoliennes en tant que facteur pouvant contribuer aux réactions défavorables de la collectivité.

2.2 Résultats et limites de la recherche

La recherche proposée fournirait au gouvernement du Canada et à d'autres intervenants de nouvelles données scientifiques qui, conjuguées aux données de recherche actuelles, pourraient servir à orienter les décisions et les politiques sur les pratiques pour les propositions, les installations et les activités relatives aux éoliennes au Canada. Il est important de reconnaître dès le départ que ce projet a pour but de recueillir de nouvelles données sur une question émergente. Cependant, les résultats ne fourniront pas à eux seuls une réponse définitive.

2.3 Plan de recherche

L'étude sera réalisée sur un échantillon de 2 000 habitations choisies au hasard parmi celles situées à proximité de 8 à 12 installations d'éoliennes au Canada. Les participants devront être âgés d'au moins 18 ans et seront invités à participer à une interview sur place assistée par ordinateur d'une durée de 25 minutes. L'intervieweur lira le questionnaire, qui comprend des modules visant à évaluer des données démographiques et des échelles validées afin de recueillir des données sur le bien-être, la qualité du sommeil et la gêne causée par le bruit. Le questionnaire porte également sur la prévalence des maladies chroniques et des symptômes, regroupés sous le terme général de « syndrome du bruit des éoliennes ».

Afin de ne pas compromettre la validité des conclusions de l'étude, le questionnaire et les points d'échantillonnage seront uniquement révélés une fois l'étude terminée. Le risque de biais d'autosélection doit être examiné avec soin, car il est déraisonnable de croire que les sujets ne seront pas au courant du but de l'étude. Ce risque peut être en partie écarté par un taux de participation se situant entre 70 % et 75 % et par un processus de caractérisation des non‑répondants comprenant des données démographiques et l'emplacement des résidences par rapport aux turbines.

Une fois le questionnaire terminé, les chercheurs mesureront la pression sanguine des participants au moyen d'un protocole normalisé et prélèveront un petit échantillon de cheveux pour quantifier les taux moyens de cortisol au cours des trois mois précédents. On demandera aux participants de porter un actimètre à leur poignet pendant sept jours consécutifs pour donner une mesure objective du temps de sommeil total et de l'efficacité du sommeil. De plus, une petite étude pilote sera réalisée auprès de 15 volontaires pour évaluer différents modèles d'actimètre ainsi que les problèmes prévus liés à la non-conformité. Les participants à ce projet pilote se pencheront également sur l'intérêt de tenir un agenda du sommeil complémentaire.

2.4 Mesure et modélisation du bruit des éoliennes

Les niveaux de bruit extérieur seront estimés au moyen des logiciels CadnaA (ISO 9613) et Harmonoise, et les caractéristiques du terrain seront prises en compte dans le cadre de la modélisation. Aux fins de comparaison avec d'autres études, des prévisions du bruit extérieur seront également faites à l'aide d'une méthode suédoise simple (Ljud från vindkraftverk, 2001). Les niveaux intérieurs seront estimés en tenant compte de l'affaiblissement acoustique général lorsque les fenêtres des résidences canadiennes en milieu rural sont entrouvertes. Afin de compléter les estimations pour l'intérieur, des détails concernant la construction de chaque résidence et les dimensions de la chambre des participants seront obtenus lors de l'entrevue en personne.

Les prévisions du niveau de bruit reposent sur les niveaux de puissance acoustique des éoliennes, conformément aux exigences de la norme internationale CEI 61400-11. Les niveaux de puissance acoustique fournis par le fabricant seront vérifiés et insérés dans la plage des infrasons au moyen d'un système PULSE de Brüel et Kjær faisant appel à des microphones de surface à plan de sol (dotés d'une large bonnette anti-vent secondaire). Lors de la prise de ces mesures, nous surveillerons le vent et la température au niveau du sol et à une hauteur de 10 m. Ce système servira aussi à valider les prévisions obtenues grâce à CadnaA à des distances pouvant aller jusqu'à 5 km des éoliennes.

Dans le cas des résidences en milieu rural, l'affaiblissement acoustique à basse fréquence présente un grand intérêt. Ces mesures seront fondées sur la norme ISO 140-5 et sur les mesures de l'affaiblissement acoustique à basse fréquence prises au Danemark (Hoffmeyer et Sondergaard, 2008). À haute fréquence, l'affaiblissement acoustique dans les résidences sera calculé en fonction d'estimations représentatives avec les fenêtres entrouvertes. Les estimations seront validées par des mesures de réciprocité de l'affaiblissement acoustique prises à partir de sources sonores de grande puissance à l'intérieur des résidences et de microphones situés à l'extérieur (Sharp et Martin, 1996). Les sources sonores seront placées à l'intérieur afin de ne pas déranger les voisins.

Lors de la prise des mesures par actigraphie, le bruit des éoliennes sera enregistré à un seul endroit à proximité des éoliennes à l'aide du sonomètre 2250 de Brüel et Kjær. Ces mesures seront synchronisées avec celles des actimètres afin d'estimer les périodes pendant lesquelles les turbines fonctionnent par intermittence ou de façon continue. En raison du grand nombre de personnes portant un actimètre, peu importe le moment, il est impossible de mesurer simultanément les niveaux sonores intérieurs.

3 Conclusions

L'étude proposée par Santé Canada appuiera le gouvernement et d'autres intervenants en améliorant la base de données probantes qui oriente les décisions, les conseils et les politiques à l'égard des propositions, des installations et des activités relatives aux éoliennes au Canada. La recherche est un élément essentiel de la démarche multidimensionnelle du Ministère, qui comprend également un examen complet des données actuelles par un comité indépendant d'experts internationaux.

4 Remerciements

Les auteurs souhaitent remercier les 26 membres du groupe de travail, qui a été créé pour mener cette étude, de leur précieuse expertise collective.

5 Références

• Association canadienne de l'énergie éolienne (2005). 2025 La force du vent. Sur Internet: http://www.canwea.ca/images/uploads/File/Windvision_summary_f.pdf.
• Harry, A. (2007). Wind Turbines, Noise and Health. Sur Internet: http://www.flat-group.co.uk/pdf/wtnoise_health_2007_a_barry.pdf (en anglais seulement).
• Hoffmeyer, D. et Sondergaard, B. (2008). Low frequency noise from large wind turbines, measurements of sound insulation of facades, DELTA, EFP-06, AV1097/08.
• CEI 61400-11 (2002). Aérogénérateurs - Partie 11 : Techniques de mesure du bruit acoustique.
• Knopper, L. et Ollson, C. (2011). Health effects and wind turbines: A review of the literature, Environmental Health, vol. 10, p. 78-88.
• Krogh K., Gillis, L., Kouwen, N. et Aramini, J. (2011). Wind Voice, a Self-Reporting Survey: Adverse Health Effects, Industrial Wind Turbines and the Need for Vigilance Monitoring, Bulletin of Science, Technology and Society, vol. 31, p. 334-345.
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• Pedersen, E. et Larsman, P. (2008). The impact of visual factors on noise annoyance among people living in the vicinity of wind turbines. J. Environ. Psychol., vol. 28, p. 379-389.
• Pedersen, E., Van den Berg, F., Bakker, R. et Bouma, J. (2009). Response to Noise from Modern Wind Farms in the Netherlands, J. Acoust. Soc. Am., vol. 126, p. 634-643.
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