Les politiques énergétiques jouent un rôle déterminant[1] dans l’atteinte des objectifs climatiques qui ont été fortement réaffirmés dans l’accord de Paris à la COP21. Deux tiers de nos émissions mondiales de GES sont dues à la combustion des énergies fossiles. Le nucléaire étant une source d’énergie peu carbonée la question de sa place dans le mix mondial et de son évolution est incontournable. Avant de l’aborder il est utile de rappeler, en quelques points, le contexte dans lequel cette question se pose.
1 Nous consommions en 2010 environ 12 GTep[2] en énergie primaire, pour 7 milliards d’habitants, soit 1,7 Tep par habitant, cette moyenne cachant une grande inégalité[3] : de quelques centaines de kep par hbt pour les plus démunis à 4 tep / hbt en Europe et 7 en Amérique du nord et une vingtaine au Qatar (voir les données de la banque mondiale). Cette consommation d’énergie induit des émissions mondiales de CO2 d’environ 32 GTCO2eq sur 50 GTCO2eq environ de GES (le reste étant soit du CO2 issu de la déforestation et d’autres changements d’affectation des sols, soit d’autres GES, méthane, N20 et gaz fluorés).
2 Le niveau de confort énergétique est fixé par certains experts à 2,5 TEP[4] d’énergie primaire par personne et par an ; par d’autres à 2000 Watts[5], soit 1,5 TEP par personne et par an. En France la loi de transition énergétique fixe une cible de division par deux de l’énergie consommée à horizon 2050 , qui correspond à environ 1,8 TEP primaire par personne (car notre démographie est encore croissante). Une trajectoire 2 ° suppose une réduction de la consommation d’énergie des plus riches et une hausse de celle des plus pauvres. Nous allons supposer dans la suite que l’ordre de grandeur de la consommation d’énergie primaire pourrait être en 2050 de 2Tep par habitant soit 20 GTep pour l’humanité. Cette hypothèse suppose un début de convergence entre les habitants de la planète mais pas une égalité qui ne semble pas atteignable aussi rapidement ; un exemple de ce que pourrait être la répartition énergétique est donné par le tableau[6] ci-après :
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2010 |
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2050 |
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Population Milliard |
Energie/hbt Tep |
Population Milliard |
Energie/hbt Tep |
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Classes riches et moyennes |
2 |
4,5 |
3,6 |
3 |
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Pauvres |
2 |
1 |
3 |
2 |
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Très pauvres |
3 |
0,5 |
3 |
1 |
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Energie totale GTep |
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Energie totale GTep |
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Total |
7 |
12,5 |
9,6 |
20 |
NB je dois ce tableau à Jacques Treiner que je remercie ici et précise que le contenu de ce post ne l’engage en aucune façon
Dans ce type de scénario la consommation d’énergie totale continue à croître fortement (60 % de 2010 à 2050). L’électricité croitra sans doute relativement plus encore, car elle permet de décarboner des usages comme le transport très difficile à décarboner autrement[7].
3 Viser une trajectoire 2° c’est viser, pour 2050, des émissions de CO2 liées aux énergies fossiles situées entre 12 et 15 GTC02. Le mix énergétique devrait alors contenir en moyenne 0,75 TCO2/Tep ; le tableau ci-après donne les émissions actuelles du mix énergétique et ce qu’elles devraient être dans une hypothèse de sortie du charbon, de réduction très forte du pétrole et de hausse très élevée des énergies bas-carbone. On peut évidemment faire imaginer bien d’autres hypothèses, le but n’est ici que de cadrer les contours de la question.
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Part mix actuel |
Tep 2010 |
TCO2/Tep |
TCO2 |
Tep 2050 |
Part mix 2050 |
TCO2 |
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Charbon |
22% |
2,6 |
4,5 |
12 |
0 |
0 |
0 |
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Pétrole |
38% |
4,6 |
3,1 |
14 |
1 |
5% |
3,1 |
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Gaz |
21% |
2,5 |
2,3 |
6 |
4 |
20% |
9,2 |
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Bas carbone |
19% |
2,3 |
0,0 |
0 |
15 |
75% |
1 |
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total |
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12,0 |
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32 |
20 |
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13 |
4 Les politiques énergétiques des pays dans le monde sont très diverses et il n’y a manifestement pas une bonne solution pour résoudre l’équation posée. Pour bien matérialiser la complexité de la question énergétique il est utile de faire quelques remarques.
- -Elle concerne une grande variété :
– d’usages finaux (chaleur, déplacement, énergie électrique spécifique, …) ; en la matière les besoins varient fortement en fonction de la géographie et du niveau de développement
– de vecteurs (liquide, biomasse solide, gaz, électricité, chaleur, hydrogène…)
– de sources (pétrole, charbon, gaz, hydraulique, biomasse, uranium, géothermie…)
- 95% de l’énergie consommée dans le monde par le transport (marchandises et passagers) est du pétrole, les trois-quarts l’étant pour la route.
- inversement le pétrole est affecté pour 60 % au transport (la majorité du reste étant la pétrochimie et le chauffage )
- l’électricité qui représente environ 20% de la consommation finale d’énergie dans la monde (et 25% en France) peut être faite à partir de sources très variées et pour des usages très variés, c’est le seul vecteur dans ce cas
- un mix électrique d’une trajectoire 2° C en 2050 devra être quasiment entièrement sans énergie fossile, avec une intensité carbone du kWh inférieure à 100 grammes CO2 (ce qui élimine pétrole, gaz et charbon)
Il n’y a pas d’énergie sans inconvénient, au regard des multiples paramètres à considérer : disponibilité (dans l’espace et dans le temps), pollutions induites (locales ou globales), impacts sanitaires[8], emprise sur le sol et enjeux paysagers, risques d’accidents, consommation de matériaux rares, dépendance et enjeux géopolitiques, coût…Toute politique énergétique comporte donc des arbitrages difficiles.
5 Les coûts d’investissement dans le domaine énergétique se mesurent en centaines de milliards de dollars par an comme le montrent les deux graphiques suivants.
Les coûts complets (investissement + exploitation (combustible + maintenance)) des diverses technologies de production d’énergie varient fortement dans l’espace et dans le temps. Cette variabilité a été accrue dans les années passées par la financiarisation des marchés des énergies fossiles et des facteurs géopolitiques majeurs[9] pour le pétrole. En ordre de grandeur le coût de production du MWh électrique[10] en Europe (avant taxes) se situe en ce moment :
- dans la fourchette 50-60 euros pour les énergies fossiles et sans captage stockage de CO2
- dans la fourchette 50-110 euros pour le nucléaire selon qu’il est issu des anciennes centrales ou des EPR
- dans la fourchette 80-120 euros pour l’éolien on-shore[11] et le solaire convenablement situé (sans imputation de couts additionnels pour la gestion du réseau ou le stockage)
On assiste probablement, grâce aux énormes progrès industriels et technologiques sur les Energies Renouvelables à une convergence de ces coûts à terme dans une bande (en euros d’aujourd’hui) de 50 à 100 ce qui, sur ce secteur, ferait du prix du carbone la mesure centrale de régulation (car il permettrait de rendre compétitives les énergies décarbonées en restant à un niveau raisonnable).
Dans tous les cas, il s’agit d’investissements à longue durée de vie (de 20-25 ans pour le solaire au siècle pour l’hydraulique). Par ailleurs les énergies décarbonées sont beaucoup plus intensives en capital que les énergies carbonées. S’installer sur une trajectoire 2° suppose une augmentation très significative des investissements dans ces énergies, doublée d’investissements très importants dans l’efficacité énergétique (et la rénovation énergétique des bâtiments). Voir pour visualiser l’ampleur du défi ce post sur l’équation de Kaya. A ces financements devront s’ajouter très probablement des coûts échoués (arrêts de centrales thermiques ou de sites de production d’énergie fossile bien avant leur fin de vie). La soutenabilité financière de la transition énergétique est certainement un point d’attention majeure. Elle sera favorisée par des lignes politiques claires et des cadres réglementaires stables (visant à réduire le cout du capital et à élever celui du carbone), ce qui est contradictoire avec la politique actuelle de désarmement des Etats prônée par les politiques néolibérales.
Enfin le secteur de l’énergie est formé de nombreuses entreprises, dont certaines très grosses et est une grosse source d’emplois, souvent très spécialisés et qualifiés. Les enjeux de la transition énergétique sont donc aussi des enjeux de transition professionnelle.
6 La répartition actuelle des sources d’énergie primaire est la suivante :
La puissance installée en nucléaire dans le monde est d’environ 400 GW[12] (sur une puissance installée totale de l’ordre de 5500 GW (et une production d’électricité de plus de 20 000 TWh – voir ici).
Son évolution projetée d’ici 2030 selon l’AIE, l’AIEA et le WNA – peu suspects d’être anti-nucléaires – va d’un maintien (voire une légère décroissance) à un doublement, ce qui ne représentera cependant guère plus que 10% de la puissance électrique à installer.
Ces éléments de contexte étant rappelés il est possible de rentrer dans le vif du sujet. Nous allons voir maintenant que le déploiement du nucléaire va dans tous les cas buter sur des limites fortes.
Les accidents graves voire les catastrophes ne peuvent être exclus, même dans un pays comme la France à très haute tradition de sécurité ; leurs conséquences sociales et économiques sont telles qu’ils vont rester durablement redoutés par les populations concernées. Selon les évaluations réalisées par l’IRSN en 2013, un accident grave représentatif pourrait engendrer un coût global de quelques 120 milliards d’euros (avec une fourchette entre 50 et 240 milliards d’euros) (voir sur le site de l’IRSN). Ces pertes représentent de l’ordre de 6 % du PIB français annuel. Elles ne sont en outre pas assurables par le secteur privé. Le nucléaire reste donc de fait une énergie d’Etat, même s’il peut reposer en partie dans son exploitation sur des acteurs privés. Dès lors son financement n’est pas facile à monter.
On ne peut exclure non plus des attaques terroristes sur tout maillon de la chaine nucléaire. Elles peuvent viser une centrale nucléaire (qu’on songe au fait que fonctionnent encore deux réacteurs d’ancienne génération en Bulgarie, pays situé aux frontières orientales de l’Europe) un centre de retraitement ou de stockage de déchets radioactifs. On peut très bien imaginer une menace à la contamination de sources d’eau potable d’une grande ville après un vol de quelques kilos de plutonium.
Le nucléaire, comme l’a montré l’accident de Fukushima, suppose une gouvernance (présente et future) extrêmement solide (ce qui n’était pas le cas en Russie mais manifestement pas non plus au Japon) et une parfaite transparence aux audits internationaux. Ceci réduit fortement le nombre des pays éligibles. Par ailleurs il suppose le déploiement d’un réseau électrique centralisé couteux, difficile à faire accepter aux populations et sans aucun doute inadapté aux pays pour lesquels la sortie de la misère peut passer par des solutions locales qu’offre aujourd’hui le solaire photovoltaïque.
L’industrie nucléaire française (le deuxième pays au monde en nombre de centrales installées après les Etats-Unis) ne se porte pas très bien. La durée du chantier de l’ EPR finlandais a dépassé de 9 ans la durée prévue initialement (mise en service prévue en 2018 contre 2009) et celle de Flamanville de 6 ans. Il n’est donc pas possible de dire aujourd’hui de compter sur un déploiement rapide du nucléaire. Il est d’ailleurs probable que soient développés de nouveaux modèles pour faire face à l’échec industriel et commercial des EPR. Les pertes financières d’ Areva ont conduit le gouvernement à adosser l’entreprise au groupe EDF qui est lui-même endetté et devra financer dans les prochaines années un énorme programme d’investissement (un mix de grand carénage par centrale, de construction neuve et de démantèlement).
Le nucléaire de 4ème génération (dite à neutrons rapides, nécessaire à terme pour que le nucléaire ne bute pas sur les ressources en uranium, voir graphique), dont la sortie industrielle est imaginée dans les années 2030-2040 (voir ici) a encore beaucoup de chemin à parcourir.
Enfin la compétitivité relative du nucléaire s’érode par rapport aux énergies renouvelables. Une récente étude prospective sur l’énergie solaire dans le monde montre que le cout d’une installation photovoltaïque au sol pourrait se situer entre 50 et 35 $/MWh en 2050, celui d’une installation résidentielle entre 70 et 50 $/MWh. La même étude fait état de progrès spectaculaires dans le coût du stockage de l’électricité. Même si ces chiffres restent prospectifs la tendance observée dans le passé est claire : baisse permanente des coûts des EnR et hausse de celle du nucléaire.
Conclusion
Malgré sa faible empreinte carbone, le nucléaire n’est clairement pas la solution au changement climatique. Son essor potentiel est freiné par de multiples facteurs. Pour autant peut-on s’en passer et si oui à quelle vitesse ? On reviendra plus tard sur les enjeux du captage-stockage de carbone (CSC), voie de solution également souvent controversée.
Si l’on exclut provisoirement du raisonnement le CSC il reste les EnR. L’étude sur le solaire évoquée ci-dessus donne à penser que le solaire pourrait représenter 25%[13] de la consommation électrique en 2050. Certaines études[14] visent à montrer qu’un mix entièrement renouvelable est possible dès 2030. L’ADEME a publié un scénario 100% EnR pour la France en 2050 (voir http://www.ademe.fr/mix-electrique-100-renouvelable-analyses-optimisations). Ces études prospectives sont évidemment critiquables et critiquées[15] car supposent résolus certains problèmes qui restent à l’être (comme la gestion de l’intermittence). Rappelons notamment qu’hors hydroélectrique les EnR ne représentent aujourd’hui que 5% de la production mondiale d’électricité (voir ici) et que l’adéquation d’une production intermittente à un demande variable suppose de gros investissements dans la gestion du réseau et dans le stockage. Rappelons également qu’on a installé au niveau mondial 40 GW d’éolien en 2013 (soit une puissance moyenne de 10 GW , compte-tenu d’un facteur de charge moyen de 25%) ) et 50 GW de solaire en 2015 (soit une puissance moyenne de 7 GW, compte-tenu d’un facteur de charge moyen de 15%). C’est beaucoup plus qu’il y a 10 ans mais encore très insuffisant ; il faudra décupler rapidement ce niveau[16]. Au total le passage accéléré aux EnR pour qu’elles atteignent le niveau cohérent avec l’objectif suppose une volonté politique internationale commune et des investissements considérables.
Ces études montrent le chemin à suivre et les obstacles à lever, et en creux répondent à la question posée dans le titre de l’article. La place du nucléaire dans une trajectoire 2° sera celle que lui laisseront les EnR électriques. Elle devra rester significative si les EnR ne se développent pas assez vite (et/ou nous maîtrisons pas rapidement notre consommation énergétique) , ce qui suppose des choix politiques forts (réorientation des subventions des fossiles vers les ENR, tarification du carbone, cadres réglementaires clarifiés et stabilisés, prix de l’électricité élevé) ; la place du nucléaire sera donc celle que ces politiques énergétiques lui laisseront.
Alain Grandjean
Notes :
[1] Inutile de redire ici qu’il est néanmoins impératif aussi de réduire nos émissions de méthane et de réduire le déstockage de carbone lié au changement d’affectation des sols et viser qu’ils puissent redevenir des puits de carbone au niveau mondial.
[2] GTep : milliards de tonnes équivalent pétrole, la Tep est l’une des unités de compte de l’énergie qui consiste à exprimer l’énergie d’une source en équivalent énergétique du contenu d’une tonne de pétrole
[3] Cette inégalité se retrouve dans le domaine de l’électricité. L’Amérique du Nord est la région où l’on produit le plus d’électricité par habitant (14 167 kWh/hab.). C’est plus de deux fois plus qu’en Europe de l’Ouest (6 646 kWh/hab.), plus de trois fois plus qu’en Europe centrale (4 411 kWh/hab.), plus de quatre fois plus qu’en Asie de l’Est et du Sud-Est (3 400 kWh/hab.), huit fois plus qu’en Afrique du Nord (1 771 kWh/hab.) et près de trente fois plus qu’en Afrique subsaharienne (490 kWh/hab.)
[4] C’est ce que propose l’expert Vaclav Smil. Il indique le confort s’atteint à 50 à 70 GJoules par habitant (soit 1,2 à 1,7 TEP) et qu’un niveau généralisé de 100 GJoules (quand l’américain moyen est à 350 GJoules) serait optimal. Voir Vaclav Smil, Energy at the crossroads :global perspectives and uncertainties, Cambridge, MIT Press, 2005.
[5] 2000 Watts c’est la puissance utilisée en moyenne à chaque instant. Voir http://www.societe2000watts.com/.
[6] Les chiffres ne sont là que pour appuyer le raisonnement
[7] En transition le gaz permet de le faire partiellement; le gaz renouvelable pourrait y contribuer plus massivement mais cela suppose une très forte mobilisation d’une biomasse à produire de matière plus intensive qu’aujourd’hui. L’hydrogène est un autre candidat, dont le développement est à venir.
[8] Une étude publiée dans le Lancet (Electricity Generation and Health, Anil Markandya & Paul Wilkinson, The Lancet, 2007 ; 370 : 979–90.) a montré que le charbon avait fait entre 30 et 40 morts par TWh et le nucléaire presqu’aucun (voir http://andrejean.guerin.free.fr/Baj/spip.php?article25). Les travaux scientifiques publiés dans les revues à comité de lecture ne mettent pas en évidence d’effets sanitaires significatifs du nucléaire. On peut discuter de l’indépendance de ces travaux mais il n’y a à ce jour pas de preuves établies de conséquences sanitaires lourdes du nucléaire. Les travaux restent donc à faire : l’absence de preuve de dangerosité n’est pas la preuve de l’innocuité.
[9] Voir le blog de Matthieu Auzanneau sur ce sujet ; http://petrole.blog.lemonde.fr/
[10] En appliquant les règles de calcul admises actuellement qui intègrent un taux d’actualisation de 8%.
[11] L’éolien off-shore est plutôt dans la fourchette 150-200 euros le MWH
[12] Voir pour plus de détails https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_de_r%C3%A9acteurs_nucl%C3%A9aires#D.C3.A9nombrement_et_.C3.A2ge
[13] Une fourchette de capacité de 6 à 8 000 GW permettrait de répondre à 20 – 25% de la demande mondiale d’électricité estimée en 2050. 6000 à 8000 GWc représentent en effet une production de l’ordre de 8 à 10 PWh (millier de TWh) (en considérant un ensoleillement moyen équivalent à 1350 kWh par kWc) sur une fourchette de consommation électrique totale en 2050 de 35 à 40 PWh (scénarios du WEO 2014), scénario plus intense en énergie que les hypothèses prises ici.
[14] Voir par exemple dans le numéro 89 , octobre-décembre 2015, de la revue Pour la science, l’article de Mark Jacobson et de Mark Delucchi « Se passer des énergies fossiles ».
[15] Voir par exemple http://andrejean.guerin.free.fr/Baj/spip.php?article41 ou http://sciences.blogs.liberation.fr/home/2015/11/ademe-un-mix-%C3%A9lectrique-100-enr.html
[16] La puissance moyenne (c’est-à-dire la puissance corrigée du facteur de charge) à installer en 40 ans est supérieure à 5 TW, il faut donc en installer de l’ordre de la centaine par an !
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