Reflets de la Physique n°60 déc 18/jan-fév 2019
Reflets de la Physique n°60 déc 18/jan-fév 2019
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°60 de déc 18/jan-fév 2019

  • Périodicité : bimestriel

  • Editeur : Société Française de Physique

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 64

  • Taille du fichier PDF : 4 Mo

  • Dans ce numéro : l'électricité nucléaire, questions ouvertes et points de vue.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Le nucléaire dans les scénarios mondiaux de transition énergétique Sandra Bouneau, physicienne, Université Paris Sud Les études de prospective sur la transition énergétique destinée notamment à réduire les émissions de gaz à effet de serre, reposent sur le développement de scénarios. Conçus pour évaluer quantitativement les impacts d’une politique énergétique sur le climat, ils représentent de réels outils d’aide à la décision. Cependant, les scénarios sont à manier avec prudence car ils sont construits sur des modèles complexes et utilisent un grand nombre d’hypothèses peu explicitées, qui relèvent parfois davantage de considérations politiques que techniques ou scientifiques. Pour endiguer le dérèglement climatique, la consommation des combustibles fossiles, qui représentent aujourd’hui 80% de l’énergie consommée dans le monde, devra décroitre drastiquement. L’outil scientifique utilisé pour analyser la production et la consommation d’énergie dans le futur est le scénario. Alors que la plupart des scénarios mondiaux (a) considèrent un déploiement massif des énergies renouvelables, la production d’énergie nucléaire peut s’arrêter d’ici 2050 ou bien être multipliée par un facteur 10 par rapport à aujourd’hui. Il s’agit donc de comprendre les raisons de la grande variabilité de la part du nucléaire dans les études prospectives. Construction des scénarios mondiaux de transition énergétique L’objectif d’un scénario est d’explorer les futurs énergétiques possibles en fournissant notamment une trajectoire de consommation et de production d’énergie jusqu’en 2050 ou au-delà. Le scénario se base sur un ensemble d’hypothèses et de grandeurs pour modéliser l’évolution socio-économique du monde (population, urbanisation, PIB, consommation…), elle-même couplée à des modèles décrivant l’évolution de la disponibilité des sources d’énergie, du cout des technologies et de leurs performances. De plus, une grandeur donnée – par 46 Reflets de la Physique n°60 exemple l’évolution du PIB – est tantôt une hypothèse, tantôt un résultat de la modélisation. Dans la plupart des scénarios, le système de production énergétique est optimisé pour satisfaire à tout instant la demande d’énergie au cout le plus bas. Le cout d’une technologie est donc une donnée d’entrée dont la valeur au cours du temps détermine sa part dans le mix énergétique. Un scénario visant un fort déploiement des nouvelles sources renouvelables électriques (éolien, photovoltaïque) fait l’hypothèse d’une réduction des couts par rapport à aujourd’hui pouvant aller jusqu’à un facteur 10. À l’inverse, une technologie considérée comme peu souhaitable pour satisfaire la demande future, d’un point de vue sociétal ou climatique, a un cout artificiellement augmenté afin de ne pas émerger significativement dans le mix énergétique futur. Sans objectif quantitatif préalablement fixé, les scénarios sont dits « tendanciels ». Selon les hypothèses et les paramètres choisis, la consommation d’énergie en 2050 peut être augmentée de 20% ou multipliée par un facteur 3 par rapport à celle d’aujourd’hui. Lorsqu’un objectif est fixé à un horizon donné, par exemple la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) d’un facteur 2 dans le monde d’ici 2050, le scénario s’emploie à décrire une trajectoire pour l’atteindre sous l’effet de contraintes et d’hypothèses supplémentaires. Il existe une multitude de scénarios dans la littérature scientifique, complexes à appréhender, ce qui rend leur analyse comparative difficile voire impossible. Un scénario n’a pas vocation à être prédictif mais à transcrire, au travers d’un ensemble d’hypothèses et de valeurs attribuées aux grandeurs économiques et technologiques, une trajectoire énergétique. S’il sert parfois à éclairer le débat et à alimenter la réflexion en amont des décisions, il est souvent relégué au statut d’instrument destiné à asseoir et avaliser des choix déjà définis. Prise en compte de la contrainte climatique dans les scénarios mondiaux En intégrant des modélisations du climat, certains scénarios peuvent également fournir des évolutions de concentration de GES jusqu’en 2100. Sur la base de plusieurs centaines de ces scénarios, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a défini quatre profils de référence d’évolution de concentration de GES (Representative Concentration Pathway, ou RCP). Ces profils donnent lieu à quatre valeurs de flux d’énergie supplémentaire reçu en moyenne par m² de surface de la Terre et causant son réchauffement (« forçage radiatif »). La valeur la plus basse, 2,6 W/m 2, induit
une augmentation moyenne de la température d’ici 2100 qui ne dépasse pas 2°C ; la plus haute, 8,5 W/m 2, conduit à une augmentation supérieure à 4°C. Ces profils fixent un cadre commun pour élaborer de nouveaux scénarios, dits « climatiques », visant à évaluer l’impact d’une politique énergétique sur le climat par rapport à des scénarios tendanciels. Dans la plupart des scénarios tendanciels, les énergies fossiles restent la principale source d’énergie et les émissions de CO 2 associées donnent des forçages radiatifs supérieurs à 2,6 W/m 2. L’augmentation des besoins en énergie, qu’elle soit modérée ou forte, provient des populations d’Asie et, dans une moindre mesure, d’Afrique. Selon les hypothèses des scénarios sur la capacité des pays à maitriser leur Énergie primaire (MTEP/an) 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 2015 Année consommation d’énergie dans l’avenir, et le niveau de développement des pays émergents et pauvres, la consommation d’énergie mondiale en 2050 varie du simple au triple (fig. 1, en bleu). Sur la base des scénarios tendanciels utilisés comme référence, des hypothèses supplémentaires sur la consommation d’énergie et les progrès technologiques des sources non émettrices de CO 2 sont introduites. Ces hypothèses simulent des politiques plus volontaristes qu’elles ne le sont aujourd’hui pour réduire les émissions de GES, permettant ainsi d’atteindre des objectifs quantitatifs compatibles par exemple avec un RCP de 2,6 W/m 2. Dans la plupart des scénarios, fixer des objectifs ambitieux pour le climat s’accompagne d’une réduction significative 2050 Enveloppe des scénarios tendanciels Enveloppe des scénarios avec l’objectif d’un forçage radiatif de 2,6 W/m 2 1. Consommation mondiale d’énergie, en mégatonnes d’équivalent pétrole par an, estimée dans les scénarios tendanciels (en bleu) ou climatiques (en vert). Quel futur pour le nucléaire français ? ITWavi P5 Di ILIIIE CETTE 4NNoNcE,01)e,emilETTR El. PLIS O F CO ek 4ti jel meae de la consommation d’énergie d’ici 2050 par rapport aux scénarios tendanciels (fig. 1, en vert). Dans certains scénarios, cette sobriété est présentée comme souhaitée et reste compatible avec une croissance économique soutenue moyennant, par exemple, des hypothèses ambitieuses sur la capacité des sociétés à changer leurs modes de vie et à améliorer les performances des installations. Dans d’autres, la réduction de la consommation d’énergie est subie, puisqu’elle résulte d’une politique de réduction des émissions de GES très contraignante, comme la mise en place d’une taxe carbone élevée, et induit un ralentissement de la croissance économique. Les conditions d’une production d’énergie décarbonée Selon les hypothèses des scénarios, la transition vers un monde décarboné est plus ou moins rapide et peut s’opérer selon plusieurs options  : maintien de l’utilisation des combustibles fossiles en privilégiant la substitution du charbon et du pétrole par le gaz naturel avec un recours massif à la technologie de Capture et de Séquestration du CO 2 (en anglais, CCS), déploiement des énergies renouvelables incluant la biomasse (bois et biocarburants) ou du nucléaire. Dans la plupart des scénarios mis en avant, la production d’électricité ou de » > Reflets de la Physique n°60 47



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