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

Dans ce numéro...
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D ô D. Moyen-Orient Amérique Latine Amérique du nord Asie chaleur d’origine nucléaire, bien que Europe compétitive, ne ressort pas comme un moyen efficace Moyen-Orientde fournir Asie au monde l’énergie dont il a besoin sans émettre de CO 2. Les arguments sous-jacents sont rarement explicités. Parfois, est invoquée Amérique Latine la difficulté de maitriser cette technologie complexe tout en respectant les standards de sureté occidentaux ; ou bien le fait que cette technologie ne serait pas acceptée par les sociétés futures. Ces arguments se traduisent par un surcout artificiel attribué au nucléaire, qui la classe au dernier rang des énergies non émettrices de CO 2 dans le mix énergétique. La limitation du déploiement du nucléaire à l’échelle mondiale est donc souvent une hypothèse d’entrée du scénario plutôt qu’un résultat. En revanche, dans les scénarios qui lèvent ces contraintes, la production nucléaire en 2050 est multipliée par un facteur variant de 2 à 10 par rapport à aujourd’hui, selon la demande d’énergie future. Actuellement, on compte plus de 400 réacteurs nucléaires dans le monde, en majorité à eau sous pression, produisant 2,4 millions de GWh par an d’électricité pour une puissance installée de 350 GW, ce qui représente 10% de la production électrique totale, et dont la répartition géographique dans le monde est donnée dans la figure 2a. En outre, 68 réacteurs sont en cours de construction, dont plus de la moitié se situent en Asie, le reste étant réparti entre l’Europe, l’Amérique du Nord et le Moyen-Orient (fig. 2b). Dans les années 2000, le nucléaire semblait connaitre un renouveau mais l’accident de Fukushima lui a porté un coup d’arrêt, rendant hasardeux tout pronostic d’évolution vers un déploiement ou un déclin. Néanmoins, quelle que soit la décision des pays d’Europe vis-à-vis du nucléaire, son déploiement semble se poursuivre dans le reste du monde et se déroule aujourd’hui principalement en Asie. Amérique du nord 48 Reflets de la Physique n°60 Europe Afrique Europe 45% Amérique du Nord 37% Asie 16% Amérique latine 1% Afrique 0,6% Moyen-Orient 0,4% a b 2. Part des réacteurs nucléaires (a) actuels et (b) en construction dans le monde. » > Dans un scénario à forte croissance du nucléaire, la production nucléaire mondiale peut atteindre 20 millions de GWh par an en 2050. Avec l’hypothèse que les principales populations concernées se situeraient dans les villes (besoins concentrés) des pays déjà nucléarisés, plus particulièrement dans les pays d’Asie comme la Chine et l’Inde, environ 5 milliards d’humains en bénéficieraient. Sur la base de réacteurs de 1 GW fonctionnant à pleine puissance 85% du temps, le nombre total de réacteurs correspondant est d’environ 2300, soit environ 450 réacteurs pour un milliard d’habitants. Comparativement au cas de la France, qui a construit 60 réacteurs en 25 ans pour 60 millions d’habitants, ce type de déploiement mondial ne semble pas si irréaliste. Même si la capacité de l’industrie nucléaire occidentale à s’engager dans des programmes ambitieux de construction de réacteurs est remise en cause actuellement, l’Asie pourrait en avoir rapidement les moyens. L’augmentation de la production nucléaire d’un facteur 10 sur le siècle à venir se heurterait à la question des ressources en uranium. Estimées aujourd’hui à environ 15 millions de tonnes, ces ressources sont incapables d’assurer une telle augmentation avec les filières actuelles qui consomment de 150 à 200 tonnes d’uranium pour une puissance de 1 GW délivrée pendant 1 an. De plus, la capacité de l’industrie minière à mettre à disposition ces ressources reste à démontrer. Enfin, les océans contiennent plusieurs milliards de tonnes d’uranium, mais les concentrations sont si faibles que le rendement énergétique lié à l’extraction et l’impact environnemental associé rendent l’exploitation de cette ressource difficilement envisageable aujourd’hui. Un tel scénario de déploiement ne semblerait donc possible que via une transition vers des filières régénératrices, permettant de réduire d’un facteur 200 la consommation d’uranium. La maitrise et la mise en œuvre de centaines de réacteurs de 4 e génération dans le monde, répondant aux normes de Asie 57% Europe 22% Moyen-Orient 10% Amérique du Nord 9% Amérique latine 2% Afrique 0% Moyen-Orient Europe Moyen-Orient Amérique du nord Amérique Latine Asie Afrique Asie Afrique 0,6% Moyen-Orient 0,4% Asie 57% Europe 22% Moyen-Orient 10% Amérique du Nord 9% Amérique latine 2% Afrique 0% sureté les plus élevées, représenteraient un défi technologique et industriel majeur. Pour conclure, les scénarios misant sur une croissance soutenue du nucléaire pour répondre aux enjeux climatiques manquent de visibilité dans les sphères politique, technico-économique et médiatique. Un déploiement important au niveau mondial nécessiterait de faire des choix politiques forts engageant les générations futures et faisant du nucléaire un réel pari sur l’avenir. Mais l’analyse des scénarios montre que se passer du nucléaire est également un pari sur l’avenir. En effet, les scénarios correspondants misent sur la capacité des sociétés à réduire leur consommation d’énergie et à améliorer très fortement l’efficacité énergétique, et reposent sur des hypothèses très optimistes sur la technologie CCS ainsi que sur les moyens de gérer une production importante d’électricité intermittente. Si nous échouons à atteindre ces objectifs ambitieux, les combustibles fossiles resteront encore très longtemps la principale source d’énergie et nous aurons engagé le monde, de façon irréversible, sur une trajectoire de dérèglement climatique majeur. ❚ En savoir plus Ce document s’appuie principalement sur les scénarios de l’International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) réalisés dans le cadre des travaux du GIEC  : https://secure.iiasa. ac.at/web-apps/ene/SspDb/dsd ? Action=htmlpage&page=about Les chiffres sur la production nucléaire sont issus de la base de données ENERDATA  : www.enerdata.net/ «Building future nuclear power fleets : The available uranium resources constraint», Resources Policy 38 (2013) 458-469. «The representative concentration Pathways : an overview», Climatic Change 109 (2011) 5-31. a. Pour une étude de scénarios à l’échelle française, voir dans ce dossier l’article de N. Maïzi et F. Briens (p. 49).
Quel futur pour le nucléaire français ? Envisager le futur énergétique  : des aspirations sociétales aux enjeux techniques Nadia Maïzi, mathématicienne, Mines ParisTech, et François Briens, docteur en mathématiques appliquées Arbitrant entre plusieurs stratégies, voire choix de société, les modèles permettent l’exploration de différents scénarios pour aider à prendre des décisions. Une famille de modèles permet de comparer en détail trois scénarios, respectivement basés sur une croissance dite « verte » de la consommation d’énergie, avec augmentation ou suppression progressive du nucléaire, et sur une décroissance de la consommation d’énergie. En ce qui concerne les enjeux énergétiques de long terme, la question de la pertinence des orientations technologiques se pose. Les modèles issus de la famille TIMES (The Integrated MARKAL-EFOM System) [1] permettent de réaliser des exercices prospectifs dans ce cadre. Proposant une description détaillée des technologies disponibles, ces modèles, pilotés par un scénario d’évolution de la demande à l’horizon 2050, évaluent l’offre technologique de façon à minimiser le cout total actualisé du système énergétique sur l’horizon considéré. Pour alimenter de tels modèles, il faut aborder la question suivante  : comment évoluera la demande énergétique au cours des 50 prochaines années ? Question complexe, car les usages de l’énergie sont variés  : se chauffer, se transporter, se distraire, produire... En outre, ils sont conditionnés à la fois par les infrastructures, les comportements, les choix de consommation, et plus largement par les modes de vie et le type d’organisation sociale (a). Aussi, pour explorer les répercussions de différents choix de société (intégrant différentes options concernant le nucléaire) et de modes de vie sur la demande énergétique, nous avons développé un modèle de simulation macroéconomique [2] pour le périmètre français (b). Voyons comment la déclinaison de nos modèles permet l’éclairage de deux options préconisées comme alternatives aux tendances actuelles (voir encadré, p.51). La première s’inscrit dans la perspective d’une croissance verte. Elle se présente comme un pari technologique  : innovation et progrès technique y jouent un rôle critique, à la fois moteurs et fruits de la croissance économique, et également sources espérées de solutions à l’épuisement des ressources naturelles. Traduite dans notre modèle macroéconomique [2], cette stratégie conduit à une diminution de la consommation d’électricité de 15% entre 2012 et 2050. La deuxième option explorée vise à refléter la perspective d’acteurs des mouvements de la décroissance. Elle constitue plutôt un pari anthropologique  : celui d’une révolution culturelle se traduisant par une évolution profonde des valeurs, normes, comportements, des modes de vie, de l’organisation sociale, et une mutation des systèmes de besoins vers une plus grande sobriété. Pour décrypter cette ambition, une série d’entretiens a été réalisée auprès d’acteurs proches des mouvements de la décroissance, chaque entretien étant ensuite traduit en scénario. Nous proposons ici d’analyser le scénario reflétant la plus volontariste des visions recueillies lors des entretiens. Notre modélisation macroéconomique [2] indique que ce scénario implique une diminution de la demande électrique de 56% entre 2012 et 2050. Ces deux scénarios de demande électrique, assortis de contraintes spécifiques, sont utilisés pour élaborer l’offre technologique du secteur électrique, optimale économiquement, jusqu’à l’horizon 2050. Le scénario de croissance verte sera envisagé selon deux options  : une première option ouvre la possibilité d’investir dans de nouvelles capacités nucléaires ; une seconde poursuit une politique de sortie du nucléaire et l’objectif d’atteindre un mix électrique 100% renouvelable en 2050. Dans ce dernier cas, le prolongement de 20 ans de la durée de vie des réacteurs existants, moyennant surcout, est autorisée. Le scénario de décroissance préconise une hypothèse de sortie du nucléaire sans possibilité de prolongement au-delà de la durée de vie des réacteurs (40 ans). Pour prolonger l’esprit de sobriété technologique sous-jacent, ni les technologies d’effacement, permettant de différer la demande de consommation électrique (comme les réseaux optimisés, dits smartgrids), ni les nouvelles technologies de stockage (c) dédiées à la production d’électricité ne sont autorisées. Le premier élément d’arbitrage mis en évidence par les résultats de notre modèle (fig. 1) est le niveau des exportations d’électricité qui décroit drastiquement dans les deux options « 100% renouvelable ». Si la part du nucléaire évolue selon les hypothèses retenues, les niveaux d’investissement en capacité de production » > Reflets de la Physique n°60 49



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