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...
< Pages précédentes
Pages : 54 - 55  |  Aller à la page   OK
Pages suivantes >
54 55
 » > Divergence des mix électriques Chaque pays est libre de choisir son mix électrique et les moyens de le produire. De ce fait la structure des mix électriques est très différente d’un pays européen à l’autre, pour des raisons qui tiennent à la fois à la géographie et à l’histoire. En Allemagne, la structure de la production d’électricité était en 2015 la suivante  : 42% à base de charbon et de lignite, 34% à base de renouvelables (solaire, éolien, biomasse, hydraulique), 14% à base de nucléaire, 9% à base de gaz naturel et 1% à base de fioul. En France, la même année, la structure était la suivante  : 76% à base de nucléaire, 17% à base de renouvelables, 3% à base de gaz naturel, 3% à base de charbon, et 1% à base de fioul. Cela explique que le prix payé par le consommateur final puisse être très différent d’un pays à l’autre, car le cout de ces énergies est différent [3]. Comme les renouvelables sont largement subventionnées via des prix d’achat garantis et que le surcout de ces renouvelables par rapport aux prix du marché de gros est financé via des taxes supportées par le consommateur final, le prix TTC du kWh allemand payé par un consommateur domestique est près de deux fois plus élevé que le prix TTC du kWh français, la part du renouvelable étant bien supérieure en Allemagne et les prix d’achat garantis plus élevés [4]. Avec la chute des couts de production des renouvelables, les subventions ont toutefois tendance à baisser fortement. Rappelons que le prix TTC du kWh domestique se décompose comme suit en France  : 36% pour le cout de production et de commercialisation du kWh, 30% pour le transport et la distribution et 34% pour les taxes (qui comprennent notamment le surcout lié aux subventions accordées aux renouvelables). Notons aussi que les interconnexions européennes conduisent parfois le réseau français à importer de l’électricité renouvelable allemande prioritaire, au détriment d’une production nationale qui peut être d’origine nucléaire. Les arbitrages se font sur le marché de gros européen en fonction des couts marginaux croissants des énergies. Le nucléaire se trouve ainsi évincé par une électricité renouvelable excédentaire, injectée à un cout quasiment nul mais avec un prix de soutien hors marché très élevé. 54 Reflets de la Physique n°60 Les interconnexions ne règlent pas tout La priorité donnée en France à l’énergie nucléaire au moment des chocs pétroliers (le Plan Messmer de 1974) explique que le chauffage des bâtiments recourt beaucoup à l’électricité, ce qui rend la demande d’électricité très sensible à la température. L’augmentation de la demande d’électricité en Europe en période de grand froid est due à près de 50% à la demande française. Ainsi un degré Celsius en moins en hiver, c’est 2 400 MW de puissance de plus appelée sur le réseau français. Si la disponibilité du parc nucléaire est momentanément moindre, ce qui fut le cas fin 2016 ou début 2017 à la demande de l’Autorité de Sureté Nucléaire pour des raisons techniques, les opérateurs craignent un délestage, le prix de l’électricité sur le marché de gros s’envole. Les interconnexions sont alors saturées, elles ne suffisent pas à enrayer cette hausse, et les prix français et allemands peuvent diverger. La capacité d’interconnexion disponible entre la France et l’Allemagne est de l’ordre de 5 GW, et de 4 GW entre la France et la Belgique, pour une demande de pointe qui est de l’ordre de 90 GW en moyenne en France (elle a même atteint le pic de 102 GW en 2012). Le développement des énergies renouvelables intermittentes (solaire et éolien) ne réglerait pas la question, car ces énergies ne sont pas nécessairement disponibles aux heures de pointe (le matin vers 9 h ou le soir vers 19h, particulièrement en hiver). Il faut donc prévoir des centrales de réserve ou envisager un stockage à grande échelle, via l’électrolyse de l’eau par exemple (c). Le développement des renouvelables oblige aussi à renforcer le réseau pour absorber cette électricité produite parfois loin des réseaux, et ce renforcement est couteux. Cela engendre aussi des contraintes sur l’équilibre du réseau, puisque l’injection de ces renouvelables n’est pas modulable  : c’est particulièrement vrai pour l’éolien, dont l’injection est plus aléatoire que celle du solaire. Raccorder une multiplicité de petits sites est aussi plus couteux que de raccorder des centrales de grande dimension, d’autant que le réseau maillé français est aujourd’hui largement amorti ; créer une ligne nouvelle coute beaucoup plus cher que renforcer une ligne existante. Coexistence et coordination Les réseaux demeurent au cœur du marché européen de l’électricité, à la fois pour des raisons de secours et des motifs économiques. Il faudra demain compter de plus en plus avec la coexistence de deux types de réseaux  : d’une part de grands réseaux interconnectés à la maille européenne ; et d’autre part de petits réseaux développés à la maille d’un centre commercial, d’un lotissement, d’un groupe d’immeubles ou d’un quartier nouveau si l’autoproduction se développe, en particulier l’autoproduction collective qui est encouragée par la loi. C’est la coordination de ces deux modèles qui est un enjeu pour les gestionnaires de réseaux. La politique visant à encourager l’autoconsommation de photovoltaïque est un moyen d’atténuer ces contraintes, puisque le producteur n’aura théoriquement plus besoin d’injecter et de soutirer de l’électricité du réseau de distribution en place. Mais cela ne règle pas tout, car le producteur-consommateur voudra parfois demeurer connecté au réseau national interconnecté pour faire face à la défaillance de son installation lorsqu’il n’y aura ni vent ni soleil, du moins tant que des moyens individuels de stockage performants et bon marché ne seront pas au point. ❚ Références 1.C.Bouneauet al., Les réseaux électriques au cœur de la civilisation industrielle, TiméeÉditions(2007). 2.J.-P.Hansenet al., Énergie  : économie et politiques,ÉditionsdeBoeck(2015). 3.J.Perceboiset al., « Coutcompletlié àl’injectiond’électricitérenouvelable intermittente.Approchemodéliséesur lemarchéfrançaisday-ahead », Revue de l’Énergie,632(2016)287-306. 4.J.-P.Hansenet al.,Transition(s) électrique(s) ; ce que l’Europe et les marchés n’ont pas su vous dire, ÉditionsOdileJacob,(2017). a. (NdE) Sur les conséquences qu’entraine la multiplication des véhicules électriques, voir « Voiture électrique, une aubaine pour la Chine », Le Monde Diplomatique, n°773 (aout 2018). b. Voir dans ce dossier l’article de N. Maïzi et F. Briens (p. 49).c. Avec de l’électricité, on obtient de l’hydrogène que l’on peut combiner à du CO 2 pour obtenir du méthane, et stocker ce méthane pour l’utiliser ensuite en période de pointe.
Les nouveaux concepts de réacteurs nucléaires Annick Billebaud, physicienne, CNRS Quel futur pour le nucléaire français ? Les recherches sur des nouveaux types de réacteurs nucléaires pouvant succéder aux réacteurs actuels sont des travaux de longue haleine. De nombreux nouveaux concepts sont à l’étude mais, depuis 2000, un forum international incite la recherche à se concentrer sur quelques systèmes prometteurs vis-à-vis des nouveaux critères que devraient remplir des réacteurs de 4 e génération. En France, les systèmes étudiés dans ce cadre sont les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium et les réacteurs à sels fondus. Les réacteurs pilotés par accélérateur, s’inscrivant dans une stratégie d’incinération de déchets dans des systèmes dédiés, font également l’objet d’études depuis vingt ans. Pourquoi étudier de nouveaux systèmes ? Dans un cœur de réacteur nucléaire, les réactions à l’œuvre conduisant finalement à la production d’énergie thermique, et en particulier les fissions, sont bien connues et communes à tous les réacteurs. Cependant, les façons d’exploiter la réaction en chaine, de la contrôler, de consommer le combustible, ou d’extraire la chaleur du réacteur peuvent être réalisées de différentes manières satisfaisant divers critères prioritaires que nous verrons plus loin. Or, un nouveau concept, différant de ceux qui ont existé ou sont en cours d’exploitation, prend du temps à être démontré et validé ; il nécessite des travaux de modélisation et, à un moment ou à un autre, des expériences sur maquette puis la construction de prototypes pour étayer sa faisabilité. Il faut bien souvent plusieurs décennies de travail de recherche, de conception, de développement, d’expérimentation pour aboutir à un système prêt à passer à l’échelle industrielle, ce qui dépasse souvent la durée de la carrière professionnelle d’un individu. Cette échelle de temps est la raison principale pour laquelle les organismes de recherche scientifique et technologique tentent d’anticiper les besoins futurs. Dans le cas du nucléaire, cela implique de revisiter d’anciens concepts de réacteurs ou d’en proposer de nouveaux à la lumière des dernières connaissances et avancées. La France est un pays qui a de fortes compétences dans les sciences nucléaires et les technologies associées aux réacteurs, et possède donc un creuset favorable à ce type de recherches. L’objectif est de pouvoir disposer, au-delà de 2030 (voire 2040 ou 2050 pour les plus innovantes), de solutions ayant démontré leur faisabilité. Cette recherche explore et prépare de possibles solutions dans son champ de compétences, et ne présage pas des choix futurs qui reviennent aux politiques et à la société. Néanmoins, pour les mêmes raisons d’inertie temporelle, les choix des axes de recherche engagent quelque peu l’avenir. Qu’est-ce que la « génération IV » ? Les réacteurs nucléaires en cours d’exploitation en France font partie de ce qui est appelé la deuxième génération. On considère que les versions améliorées en cours de construction, comme l’EPR, sont la troisième génération. Dans de nombreux pays, des recherches prospectives sont menées pour imaginer des réacteurs de quatrième génération tournés vers le futur. Sous l’impulsion du Département de l’Énergie des États-Unis, un forum international, le GIF (en anglais, Generation IV International Forum, regroupant une douzaine de pays dont la France) s’est formé en 2000. Son objectif est d’encourager les recherches à l’échelle internationale sur quelques concepts de réacteurs qui rempliraient des critères spécifiques, et dont la mise en œuvre éventuelle se ferait à l’horizon 2030-2040. Ces critères sont définis comme des objectifs d’amélioration nécessaires sur les plans économique, environnemental et social, si l’énergie nucléaire devait contribuer notablement à répondre à la demande énergétique mondiale du vingt-et-unième siècle. Ils portent sur quatre domaines principaux. Durabilité  : ce critère a pour but de pouvoir inscrire l’énergie nucléaire dans le temps, en optimisant à la fois les ressources en combustible et la production de déchets, et donc leur gestion à long terme. En effet, les systèmes actuels sont essentiellement basés sur l’utilisation de combustible enrichi en uranium 235, ce qui nécessite de traiter de grandes quantités d’uranium pour extraire cet isotope ; il faut environ 200 tonnes d’uranium chaque année pour faire fonctionner un cœur de réacteur à eau sous pression de 1 GW qui fera fissionner seulement une tonne de matière. Dans le futur, on souhaite pouvoir utiliser un système qui permette d’utiliser tout le potentiel du minerai extrait et d’envisager ainsi plusieurs siècles de production d’énergie à l’échelle mondiale. Sureté et fiabilité  : il s’agit ici, d’une part, de minimiser les risques d’accidents » > Reflets de la Physique n°60 55



Autres parutions de ce magazine  voir tous les numéros


Liens vers cette page
Couverture seule :


Couverture avec texte parution au-dessus :


Couverture avec texte parution en dessous :


Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 1Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 2-3Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 4-5Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 6-7Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 8-9Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 10-11Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 12-13Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 14-15Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 16-17Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 18-19Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 20-21Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 22-23Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 24-25Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 26-27Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 28-29Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 30-31Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 32-33Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 34-35Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 36-37Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 38-39Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 40-41Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 42-43Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 44-45Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 46-47Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 48-49Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 50-51Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 52-53Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 54-55Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 56-57Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 58-59Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 60-61Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 62-63Reflets de la Physique numéro 60 déc 18/jan-fév 2019 Page 64