Le nucléaire au secours du plan zéro net émission de l’AIE

Une tribune signée Frédéric Moret, ingénieur des Mines et Docteur ès Sciences Physique, qui a contribué à plusieurs projets dans le domaine du nucléaire (turbine, REP, cycle du combustible, fusion…).

Retrouvez aussi les deux premières tribunes de cette série de Frédéric Moret sur le nucléaire en France :

Nucléaire et lutte contre le changement climatique : des liens anciens

Pourquoi l’opinion sur le nucléaire a basculé

La capacité du nucléaire à répondre à l’urgence climatique doit être mise en perspective. Le plan global le plus construit pour répondre à cette urgence est celui de l’Agence Internationale de l’Energie dans son scénario net zéro 2050, dont les étapes sont résumées dans la figure ci-après.

Ce scénario repose essentiellement sur les déploiements massifs, à l’échelle planétaire, de solutions d’électrification et d’économies, ainsi que le recours aux énergies dites renouvelables, éolien et solaire principalement. Edité en mai 2021, il est une contribution à la COP 26 de Glasgow de novembre 2021 voulant montrer que l’objectif d’une limitation du réchauffement à 1,5 °C conformément à l’accord de Paris était encore théoriquement possible.

Etapes clés pour atteindre le net zéro en 2050 (AIE)

L’AIE précise bien que l’exécution de ce scénario net zéro repose sur des hypothèses extrêmement ambitieuses, dont la principale est la capacité à déployer en quelques années des capacités d’extraction des minéraux critiques 6 fois supérieures à celles de 2020, et de production des équipements en proportion. La criticité de ce sujet a obligé l’AIE à sortir simultanément un rapport spécifique, qui conclut qu’il faudrait créer 50 grandes mines à travers le monde dans le cadre d’une collaboration internationale et transparente (sans parler des nombreuses usines d’extraction, de transformation des matériaux et de fabrication des équipements).

Le délai de création de chacune de ces mines (10 – 15 ans), l’absence de collaboration internationale appropriée sur ce sujet extrêmement sensible des matières premières (on assiste même à l’inverse, avec des mouvements de repli sur soi), les conséquences environnementales de ces mines (très polluantes) jugées inacceptables par de nombreux organismes (comme SystExt), autant de réalités qui rendent inapplicable le scénario net zéro de l’AIE, et donc de déploiement rapide de l’éolien et du solaire.

L’urgence climatique ne trouvera donc malheureusement pas de solution avec le scénario de l’AIE. Le monde doit regarder ce sujet avec réalisme. La COP 26 alimentée par ce scénario de l’AIE doit être analysée comme un baroud d’honneur des nations pour faire survivre aussi loin que possible l’espoir de ne pas dépasser les 1,5°C. Elle reposait sur des hypothèses auxquelles déjà peu croyaient encore. Elle a été immédiatement démentie par les réalités du conflit créé par Poutine et ses multiples répercussions géostratégiques.

La réalité est une soif d’énergie pour assurer les besoins de développement d’un monde qui doit en priorité se préparer à l’adaptation au changement climatique, adaptation beaucoup moins difficile dans un pays développé que dans un pays sans ressources.

Il faut donc alimenter les colossaux besoins d’énergie d’un monde en développement (même en tenant compte des économies d’énergie, cf scénario AIE), dans un contexte de raréfaction progressive des ressources fossiles.

Le scénario net zéro de l’AIE à base d’éolien et de solaire n’étant pas réaliste pour des questions de ressources minérales, la raréfaction des ressources fossiles refermant cette option, et les ressources hydrauliques, géothermiques et biomasse étant limitées, le nucléaire s’impose comme une option à explorer.

La fission d’un atome d’uranium dégage 20 millions de fois plus d’énergie que la combustion d’une molécule de méthane (gaz naturel), sans produire de gaz à effet de serre. Ceci parce que l’énergie nucléaire vient du noyau des atomes, là où se trouve 99,97% de leur masse, alors que l’énergie chimique de la combustion vient de leur périphérie, où ne se trouve que 0,03% de leur masse. L’énergie nucléaire permet de dépasser les vieilles limites infranchissables par la chimie et tous les procédés que nous connaissons en allant chercher l’énergie là où elle se trouve en abondance. Elle permet de sortir des carcans imposés par les sciences et technologies traditionnelles. Elle donne accès à une énergie quasiment sans limites qui change tout. L’énergie nucléaire est la plus grande révolution que la science ait produite. Elle libère l’humanité des contraintes des sciences anciennes. Nous ne sommes qu’aux prémices de son exploitation.

Le scénario de déploiement du nucléaire de l’AIE est réaliste, mais a peu d’ambition

Comme expliqué précédemment, la relance du nucléaire est déjà dans les faits en accord avec les opinions publiques. Renouvelables et fossiles lui laissent une large place. Elle en a le potentiel physique. Reste à la mettre en œuvre à la plus grande échelle possible le plus rapidement possible.

Le rapport de l’AIE sur l’énergie nucléaire dans son scénario net zéro fixe une ligne de base visant un doublement de la capacité installée à l’horizon 2050. Cette ligne de base prévoit la mise en service de plus de 600 nouveaux réacteurs d’ici à 2050, par rapport aux 439 en service en 2022. Soit environ 20 mises en service par an, comparé aux 17 constatées dans les années 1970 – 1985 (fig.1), mais sur des périmètres différents (pays de l’OCDE principalement auparavant, Asie principalement à l’avenir). Ce scénario est parfaitement réaliste, mais a peu d’ambition.

En particulier, ce scénario ne prévoit qu’un maintien des capacités dans les pays développés, et une croissance seulement dans les pays émergents et en développement. Il fait en effet l’hypothèse d’un niveau d’acceptabilité très limité du nucléaire dans les pays développés, interdisant d’aller plus loin que les capacités actuelles (voire moins dans les pays ayant décidé d’en sortir).

Or deux facteurs tendent à inverser la tendance :

• Des pays encore faiblement voire non nucléarisés comme la Pologne ou la Finlande souhaitent s’équiper ;

• L’opinion publique a (re)basculé en faveur du nucléaire dans la plupart des pays.

Il n’existe donc aucune fatalité du point de vue des opinions publiques dans les pays occidentaux. L’attente des populations en faveur de davantage de nucléaire est majoritairement là, renforcée chaque jour davantage par l’escalade géostratégique dont les répercussions dureront. Ceci est acté par les gouvernements à travers de nombreux plans. Les limitations au développement du nucléaire considérées par l’AIE dans les pays développés sont donc largement dépassées.

Les SMR, une opportunité pour la neutralité climatique

Concernant le choix des technologies, si l’horizon fixé est 2050 – 2070, la fusion ne sera pas prête mais le bouquet des options concernant la fission s’élargit rapidement. Autant les réacteurs à eau pressurisée (REP) de puissance type génération III (EPR ou Hualong I) vont encore longtemps assurer l’essentiel des capacités, autant le développement très rapide des petits réacteurs modulaires (SMR) ouvre des opportunités. Ces derniers entreront en service avant la fin de la décennie 2020, et leur déploiement peut être rapide du fait de leur caractère modulaire.

Une opportunité intéressante est de ce point de vue la réaffectation des sites des centaines de centrales au charbon existant en Europe et à travers le monde. Comme l’écrit l’AIEA (2022), « plus de 70 conceptions de SMR sont à différents stades de développement dans le monde, avec des unités SMR actuellement en activité en Chine et en Russie. La reconversion des centrales à charbon avec des SMR permettrait de poursuivre la production d’électricité pour les clients locaux. Leur capacité de production, entre 200 MWe et 400 MWe, est similaire à celle d’une centrale à charbon typique, donc ces SMR seraient également adaptés réseaux existants.

Les facteurs d’économie pourraient inclure l’évitement de l’acquisition de terrains, la présence d’une source d’eau existante, ainsi que les connectivités électriques, ferroviaires, routières, et un pool de ressources humaines formées. De nombreux systèmes utilisés pour faire fonctionner la centrale au charbon peuvent également être réutilisés avec un SMR. Ceux-ci comprennent les systèmes d’alimentation (dont de secours), de transformation et d’acheminement de l’électricité, l’eau d’appoint de l’usine et les systèmes de stockage, éventuellement les unités de dessalement, les fluides (air comprimé, gaz, produits chimiques, eaux usées), les équipements de levage et les tours de refroidissement.

Les chaînes d’approvisionnement sont également similaires pour les centrales au charbon et nucléaires, ce qui signifie que les emplois peuvent être préservés, tandis que le coût du financement du nucléaire, toujours aussi important dans le prix total, peut être réduit. Cela créerait un cycle concurrentiel dans la communauté financière pour le nucléaire grâce à des coûts d’investissement plus faibles.