Le nucléaire au secours de la transition?

Bulletin GSI Aout 2022_Nucléaire&Transitions

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Le nucléaire au secours de la transition?

1. Introduction

On assiste, ces derniers mois, à un retour en grâce de l’énergie nucléaire, avec notamment ce que certains appellent la volte-face nucléaire du Japon[1]. Courant août 2022, ce pays a en effet annoncé qu’il redémarrerait les centrales inactives, augmenterait potentiellement la durée de vie de certains réacteurs et en construirait de nouveaux, de nouvelle génération[2].

Cette annonce intervient plus d’une décennie après la catastrophe nucléaire de Fukushima[3], au Japon, qui a amené de nombreux pays à reconsidérer la part du nucléaire, voire son existence, dans leur politique énergétique. Outre le japon qui avait, à cette époque, décidé d’arrêter toutes ces centrales et de revisiter sa politique énergétique en y faisant la part belle aux renouvelables au détriment du nucléaire, des pays comme l’Allemagne, l’Autriche, l’Italie ou la Suisse avaient fait le choix de l’abandonner ou tout simplement de ne pas s’y engager.

Beaucoup attribuent ce retour en grâce du nucléaire à la crise énergétique actuelle imputée pour partie à la guerre en Ukraine et aux sanctions et retro-sanctions qu’elle a provoquées, en ce qui concerne notamment le gaz et le pétrole.

Il y a cependant, une réalité non circonstancielle sous-jacente. Cette réalité tient de ce que la plupart des grands acteurs du secteur de l’énergie et de la lutte contre le changement climatique comme l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE), le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Évolution du Climat (GIEC) ou le Conseil Mondial de l’Énergie (CME), prônent la carboneutralité exigeant une sortie immédiate des combustibles fossiles, tout en attribuant à l’énergie nucléaire une place non négligeable, voire importante, dans la nécessaire transition énergétique et écologique.

Le GIEC classe, dans son dernier rapport d’évaluation[4], l’énergie nucléaire dans la catégorie des sources d’énergie à faible émission de carbone comme l’hydroélectricité, la bioénergie, la géothermie ou des systèmes utilisant les combustibles fossiles avec captage du carbone, utilisation et stockage (CCUS). La moitié des scénarios utilisés dans ce rapport attribuent au nucléaire une croissance de 60% d’ici 2030. En 2050, il contribuerait ainsi pour 23% à la réduction des émissions nécessaire aux USA pour réaliser l’objectif 1,5°C. Cet objectif serait atteint en Chine avec 14 à 28% de son électricité d’origine nucléaire.

En ce qui concerne le Conseil Mondial de l’Énergie (CME – WEC), l’énergie nucléaire représente 8,5 à 13,5% de l’électricité produite en 2060 selon le scénario, Jazz moderne, Hard Rock ou Symphonie inachevée[5].

L’AIE rappelle dans son Scénario de transition Zéro émissions nettes à l’horizon 2050, que « l’énergie nucléaire est aujourd’hui la deuxième plus grande source d’électricité à faibles émissions dans le monde après l’hydroélectricité ». Elle lui attribue dans ce scénario, une croissance de 50% d’ici 2050[6], atteignant, à cette date, 8 à 10% de la totalité de l’électricité produite dans le monde.

Son récent rapport intitulé Nuclear Power and Secure Energy Transitions, From Today’s Challenges to Tomorrow Clean Energy Systems[7] (Énergie nucléaire et transitions énergétiques sécurisées, Des défis d’aujourd’hui aux systèmes d’énergie propre de demain) conforte, si besoin, l’idée d’une réalité sous-jacente tendant à s’imposer aujourd’hui, au-delà des circonstances actuelles qui apparaissent ainsi comme son révélateur.

Ce numéro du bulletin est centré sur ce rapport de l’AIE. Il en donne un bref résumé avant d’en présenter les principaux résultats sous forme de messages et de graphiques tirés du Résumé exécutif et du rapport. Il conclut avec les recommandations politiques que propose l’AIE pour que l’énergie nucléaire joue pleinement son rôle dans l’atteinte de l’objectif mondial de zéro émissions nettes d’ici 2050.

2. De quoi traite le rapport?

Le rapport de 95 pages est organisé autour des quatre principaux chapitres suivants : I) l’électricité nucléaire dans le monde aujourd’hui, ii) le rôle de l’énergie nucléaire dans la feuille de route vers le Zéro émission nette, iii) la compétitivité de l’énergie nucléaire et, iv) les petits réacteurs nucléaires.

Il examine comment l’énergie nucléaire peut contribuer à la résorption des deux crises majeures, énergie et climat, auxquelles le monde fait aujourd’hui face. Le nucléaire est en effet considéré par plusieurs pays comme l’une des meilleures options pour garantir leur sécurité énergétique, et par différentes agences du secteur de l’énergie, dont l’AIE, comme source d’électricité à faibles émissions disponible à la demande pour permettre aux énergies renouvelables de jouer, en toute sécurité, le rôle de premier plan qu’elles détiennent dans la transition vers des systèmes électriques à zéro émissions nettes.

Il traite en profondeur des difficultés auxquelles l’investissement dans le nucléaire fait face, surtout au niveau des pays développés, en raison de son coût, de ses performances, de la sûreté et de la gestion des déchets. Il examine, eu égard à ces difficultés, i) le défi que pose la réduction potentielle de la part du nucléaire dans le mix électrique de la Feuille de route zéro émissions nettes proposée par l’AIE et, ii) le type d’objectifs de coûts qui permettraient au nucléaire d’y jouer un rôle plus important.

Il identifie pour certains pays, ceux dans lesquels le nucléaire est accepté dans le mix énergétique, les changements (de nature politique, règlementaire, institutionnelle ou commerciale) pouvant être mise en œuvre pour y créer de nouvelles opportunités d’investissement.

Le rôle des nouvelles technologies et notamment celles des petits réacteurs modulaires (PRM) est également examiné quant à leur développement et déploiement potentiels.

3. Les messages clés

Le résumé exécutif rend compte des résultats de l’étude de l’AIE sous la forme de cinq messages clés dont les principaux éléments sont donnés ci-après, avec quelques graphiques et informations utiles tirés du rapport principal.

A. Une nouvelle aube pour l’énergie nucléaire?

A1. L’énergie nucléaire peut aider le secteur de l’énergie à réduire sa dépendance des combustibles fossiles, permettant ainsi de disposer, dans les pays où elle est acceptée, de systèmes électriques à faibles émissions, sécurisés et diversifiés. Elle reste aujourd’hui, indique l’AIE, une source majeure d’électricité propre. En 2020, elle a contribué pour 10% à la production mondiale d’électricité. Ce qui en fait la 2^e plus grande source d’électricité à faibles émissions après l’hydroélectricité. Sa contribution excède encore celle du solaire et de l’éolien réunis.

L’énergie nucléaire a notablement contribué au ralentissement de la croissance des émissions de CO2 depuis 1970, indique l’AIE. Sans cette contribution, complète-t-elle, les émissions totales du secteur de l’énergie de la période seraient 6% plus élevées. La figure ci-dessous donne un aperçu des émissions cumulées évitées sur cette période grâce au nucléaire par pays et région.

A2. Les économies avancées ont perdu le leadership sur le marché du nucléaire. Près de 70 % du parc mondial de réacteurs se trouve dans ces économies, mais ce parc vieillit. Alors que l’âge moyen des centrales est de 5 ans en Chine et de 15 ans en Inde, il est de 36 et 38 en Amérique du Nord et en Europe, indique le rapport.

A3. Le leadership du marché se déplace vers la Russie et la Chine. En effet, 27 des 31 réacteurs dont la construction a commencé depuis 2017 sont de conception russe ou chinoise. Le fait est que dans les économies dites avancées, les investissements dans le nucléaire sont au point mort et que les derniers projets ont largement dépassé le budget initial et pris beaucoup de retard, indique le rapport.

A4. Dans la plupart de ces économies, des restrictions sur l’énergie nucléaire subsistent. Elles sont motivées par des préoccupations concernant la sécurité et les déchets. L’accident de 2011 à la centrale de Fukushima-Daiichi au Japon à la suite d’un tremblement de terre majeur a été un parfait révélateur de ce besoin de sécurité. Les risques d’incidents constituent ainsi l’un des principaux facteurs à l’origine des politiques d’interdiction ou de sortie du nucléaire. La gestion des déchets est l’autre facteur limitant en ce qui concerne l’acceptation publique.

A5. Mais le paysage politique est en train de changer, ouvrant des opportunités pour un retour du nucléaire. En effet, 70 pays représentant plus de trois-quarts des émissions liées à l’énergie se sont engagés à réaliser l’objectif zéro émissions nettes d’ici 2050, rappelle le rapport. Si les renouvelables sont au cœur des stratégies de la plupart de ces pays, le rapport indique que certains, comme le Royaume-Uni, la France, la Chine, la Pologne ou l’Inde, envisagent d’y inclure le nucléaire pour faire la balance.

Les préoccupations de sécurité énergétique, renforcées par la crise actuelle plus géopolitique qu’énergétique, constituent l’autre facteur clé de l’évolution du paysage politique. La volte-face du Japon évoquée en introduction, participe des choix dictés par ces préoccupations. Des pays comme la Belgique ou la Corée du Sud ont fait les mêmes choix, comme le Royaume-Uni qui a lancé un programme d’installation de 8 nouveaux réacteurs, indique le rapport.

B. Réaliser l’objectif zéro émissions nettes à l’échelle mondiale sera difficile sans le nucléaire

B1. En tant que source d’énergie à faibles émissions implantée à grande échelle, le nucléaire est bien placé pour contribuer à la décarbonisation de l’approvisionnement en électricité. Dans le Scénario Zéro émissions nettes d’ici 2050 (ZEN – NZE) de l’AIE, les renouvelables contribuent pour près de 90% à cet approvisionnement. Le nucléaire joue un rôle essentiel sur cette voie étroite mais réalisable conduisant au zéro émissions nettes, indique le rapport. Les gouvernements du monde entier devraient en tenir compte dans les nécessaires évolutions des systèmes énergétiques, recommande-t-il.

B2. L’allongement de la durée de vie des centrales nucléaires est ainsi un élément indispensable d’une voie rentable vers le zéro émissions nettes d’ici 2050. Environ 63 % des centrales nucléaires actuelles ont plus de 30 ans et approchent de la fin de leurs autorisations d’exploitation initiales, rappelle le rapport. Dans le ZEN, cette durée de vie a été supposée prolongée pour la moitié des centrales, permettant de réduire de 200 GW le besoin d’options à faibles émissions. La cerise sur le gâteau est que le coût de l’électricité résultant se compare avantageusement à ceux du solaire et de l’éolien dans la plupart des régions, indique le rapport.

B3. L’énergie nucléaire joue un rôle important dans une voie mondiale sécurisée vers le zéro émissions nettes. Cela se traduit dans le ZEN par un quasi doublement de la puissance nucléaire installée, passant de 413 GW en 2022 à 812 GW en 2050, indique le rapport. Les économies émergentes et en développement représentent 90% de cette croissance, avec la Chine largement en tête

B4. Moins d’énergie nucléaire rendrait les ambitions de zéro émissions nettes d’ici 2050 plus difficiles et plus coûteuses. C’est ce qui ressort clairement de l’étude du cas Low Nuclear Case réalisée par l’AIE, lequel prend en compte l’impact de l’échec de l’accélération de la construction de nouvelles centrales nucléaires et de l’allongement des durées de vie de celles qui existent déjà. Le solaire et l’éolien devraient combler le gap, repoussant cependant, indique le rapport, les frontières de l’intégration de parts élevées d’énergies renouvelables variables dans les réseaux, avec les risques inhérents de stabilité. Il faudra prévoir, suggère-t-il, d’avantage de moyens de stockage d’énergie et aussi l’utilisation accrue du CCUS (captage du carbone, utilisation et stockage) pour les sources d’électricité dispatchables utilisant la bioénergie et les combustibles fossiles. Les conséquences seraient, selon le rapport, un renchérissement des coûts d’investissement de plus de 500 Milliards de dollars et de la facture d’électricité de 20 milliards de dollars par an d’ici 2050.

C. Le nucléaire doit relever son niveau de jeu pour jouer pleinement son rôle

C1. L’industrie doit livrer les projets dans les délais et les limites de budget pour remplir ce rôle. Cela signifie des coûts de réalisation d’environ 5 000 USD/kW d’ici 2030 dans les économies dites développées, contre 9 000 USD/kW pour les projets têtes de série, suggère le rapport qui avance quelques méthodes de réduction de coûts éprouvées comme la construction de plusieurs unités sur un même site ou le déploiement d’unités de même conception. Voici comment se comparent les coûts actualisés de l’énergie produite par différentes sources dispatchables d’électricité à faibles émissions dont l’hydro, les combustibles fossiles et la bioénergie pourvus de CCUS.

De fait, indique le rapport, l’énergie nucléaire pourrait jouer un rôle encore plus important si les coûts de construction déclinent encore plus (40 à 80$/MWh de coût actualisé) eu égard aux possibilités d’extension limitées des autres sources dispatchables d’électricité. « Les sites hydroélectriques et l’approvisionnement durable en bioénergie sont limités, alors qu’il existe encore des obstacles économiques, politiques et techniques à l’extension du CCUS », informe-t-il.

C2. L’utilisation de l’électricité d’origine nucléaire pour produire de l’hydrogène et de la chaleur présente de nouvelles opportunités pour le nucléaire. L’hydrogène vert ou l’hydrogène à faibles émissions joue un rôle clé dans le Scénario ZEN, notamment dans la décarbonisation des secteurs difficiles à décarboniser comme ceux de la production de chaleur industrielle ou urbaine (pour le chauffage des locaux). Pour constituer une véritable alternative dans la production de l’hydrogène face au gaz+CCUS et aux renouvelables qui sont les options les moins chères, le nucléaire doit descendre ses coûts d’investissement jusqu’au seuil de 1 000 à 2 000 USD/kW. Ce seuil de rentabilité devrait être, selon le rapport, de 2 000 à 3 000 USD/kW dans le cas d’utilisation des centrales nucléaires pour la cogénération de chaleur au niveau du chauffage urbain ou d’autres utilisations de haute température.

D. Les marchés doivent tenir compte de la valeur ajoutée de tous les services

D1. Le nucléaire et les autres sources d’énergie dispatchables apportent aux systèmes électriques des compléments de services essentiels que les énergies renouvelables ne peuvent fournir. Dans un système électrique à forte dominance du solaire et de l’éolien, intermittents, ce sont ces sources dispatchables d’électricité qui apportent aux réseaux leurs stabilités statiques ou dynamiques en leur fournissant notamment la nécessaire réserve tournante. Le rapport donne l’exemple d’une simulation dans laquelle un réseau chinois carboneutre en 2060, la moitié de l’inertie requise pour la stabilité est fournie par le nucléaire qui ne contribue que pour 10% à la totalité de l’électricité produite.

D2. Les marchés de l’électricité devraient être conçus pour valoriser pleinement ces services, et pas seulement la production d’électricité. La flexibilité et les stabilités statique et dynamique qu’offrent les sources dispatchables d’électricité comme le nucléaire, constituent des valeurs ajoutées méritant d’être tarifées, indique le rapport, ajoutant que des régimes sévères de tarification du carbone encourageraient des systèmes énergétiques plus décarbonés et à moindre coût.

D3. L’intervention des gouvernements sera nécessaire pour financer de nouveaux investissements dans le nucléaire. La nature capitalistique et les risques de nature variée le concernant ont fait du nucléaire le domaine réservé de l’État avec des structures de gestion monopolistiques règlementées. Des mécanismes novateurs comme la Regulated Asset Base (Base d’Actifs Régulés) récemment approuvée par le Royaume-Uni permettent d’attirer de nouveaux acteurs et de garantir un financement adéquat, indique le rapport.

E. La dynamique des petits réacteurs modulaires (PRM) prend de l’ampleur

E1. Le défi du zéro Émissions nettes d’ici 2050 a déclenché une explosion du développement des technologies de petits réacteurs modulaires (PRM). Il s’agit de générateurs dont la puissance unitaire est inférieure à 300 MW. Ils comprennent aussi des microréacteurs de moins de 10 MW. De plus petites tailles, plus abordables, plus faciles à construire et à exploiter, et donc plus faciles à gérer et à financer, ces réacteurs constituent une alternative ou un complément aux gros réacteurs de 1000 MW et plus, indique le rapport. Ils ont été conçus pour être produits et déployés en série, ce qui peut permettre des réductions substantielles de coût.

E2. Le fait d’être plus petits peut aider les PRM à s’intégrer facilement aux systèmes existants. Des coûts d’investissement inférieurs, des attributs inhérents de sécurité et de gestion des déchets et des risques peuvent améliorer l’acceptation sociale et attirer des investissements privés pour la recherche et le développement, la démonstration et le déploiement, indique le rapport. Les PRM pourraient également réutiliser les sites de centrales électriques à combustibles fossiles arrêtées, en tirant parti des ouvrages de transport existants, de l’eau de refroidissement et de la main-d’œuvre qualifiée, ajoute-t-il. Il signale d’autres opportunités incluant la co-localisation avec l’industrie pour fournir de l’électricité, de la chaleur et de l’hydrogène.

E3. Des réformes politiques et réglementaires seront nécessaires pour stimuler l’investissement dans les PRM. Il est essentiel, suggère le rapport, d’adapter et de rationaliser les cadres d’octroi de licences et de réglementation pour tirer avantage des attributs des PRM. L’harmonisation des licences et des définitions pour créer un marché mondialisé des PRM, des cadres institutionnels et règlementaires technologiquement neutres notamment dans les domaines de la taxonomie, de la gouvernance environnementale et sociale, participent des dispositions suggérées pour renforcer les flux financiers et attirer le secteur privé vers les PRM.

E4. Des décisions s’imposent dès maintenant pour que les PRM jouent un rôle significatif dans les transitions énergétiques. Le développement des PRM reste encore timide et seul un petit nombre d’unités verront le jour au cours de cette décennie, indique le rapport. C’est maintenant, recommande-t-il, que les décisions règlementaires et d’investissement suggérées doivent être prises si l’on veut que les PRM commencent à jouer un rôle important dans la transition au cours des prochaines décennies.

4. Conclusions

Voici, en guise de conclusion, les 6 recommandations politiques que fait l’AIE pour que l’énergie nucléaire joue pleinement son rôle dans l’atteinte de l’objectif mondial de zéro émissions nettes d’ici 2050.

Prolongez la durée de vie des installations. Autoriser les extensions de durée de vie des centrales nucléaires existantes afin qu’elles puissent continuer à fonctionner aussi longtemps que possible en toute sécurité.

Faire en sorte que les marchés de l’électricité valorisent les source « dispatchables » d’électricité à faibles émissions. Concevoir des marchés de l’électricité permettant de garantir que les centrales nucléaires soient indemnisées de manière compétitive et non discriminatoire pour la prévention des émissions et les services qu’elles fournissent pour maintenir la sécurité des réseaux, s’agissant notamment des réserves tournantes mises à disposition et du contrôle de la fréquence.

Créer des cadres de financement adaptés pour soutenir les nouveaux réacteurs. Mettre en place des cadres de gestion des risques et de financement permettant de mobiliser les capitaux nécessaires pour de nouvelles centrales à un coût acceptable et avec un partage équitable des risques entre investisseurs et consommateurs.

Promouvoir une réglementation efficiente et efficace de la sécurité. Veiller à ce que les organismes de réglementation de la sécurité disposent des ressources et des compétences nécessaires pour entreprendre des examens en temps opportun des nouveaux projets et conceptions, élaborer des critères de sécurité harmonisés pour les nouvelles conceptions et dialoguer avec les développeurs potentiels et le public pour s’assurer que les exigences en matière de licences sont clairement communiquées.

Mettre en œuvre des solutions pour l’élimination des déchets nucléaires. Impliquer les citoyens dans la priorisation de l’approbation et de la construction d’installations d’élimination des déchets de haute activité dans les pays qui n’en disposent pas encore.

Accélérer le développement et le déploiement des petits réacteurs modulaires (PRM). Identifier les opportunités où les PMR pourraient être une source rentable d’électricité, de chaleur et d’hydrogène à faibles émissions. Soutenir les investissements dans des projets de démonstration et dans le développement de chaînes d’approvisionnement.

Réévaluer les plans en fonction des performances. Faire en sorte que le soutien à long terme dépende de la livraison par l’industrie de projets sûrs, dans des délais et des limites de budget acceptables.

L’AIE prend la précaution d’indiquer clairement que ses « recommandations s’adressent aux responsables politiques des pays qui voient un avenir pour l’énergie nucléaire, ajoutant qu’elle n’en fait aucune aux pays qui ont choisi de ne pas recourir à l’énergie nucléaire et [qu’elle] respecte pleinement leur choix ».

Plusieurs pays dans le monde n’ont pas encore fait de choix dans ce domaine. Pour certains, la taille et la complexité des installations actuelles sont tout simplement rédhibitoires. Mais qu’en est-il des PMR? Les caractéristiques spécifiques de cette technologie (coûts d’investissement et délais d’installations réduits, attributs favorables en matière de sécurité et de gestion des déchets et des risques) ouvrent, notamment pour les systèmes électriques en développement, des perspectives nouvelles qui mériteraient d’être considérées.

[1] Foreign Policy, Japan’s Nuclear About-Face, Daily Newsletter, august 25, 2022, https://foreignpolicy.com/2022/08/25/japan-energy-nuclear-power-fukushima-kishida/

[2] Reuters, Japan signals return to nuclear power to stabilise energy power, August 24, 2022, https://www.reuters.com/world/asia-pacific/japan-pm-call-development-construction-new-generation-nuclear-power-plants-2022-08-24/

[3] Wikipédia, Accident nucléaire de Fukhshima, https://fr.wikipedia.org/wiki/Accident_nucl%C3%A9aire_de_Fukushima; https://fr.wikipedia.org/wiki/Cons%C3%A9quences_de_l%27accident_de_Fukushima_sur_l%27industrie_nucl%C3%A9aire_dans_le_monde

[4] IPCC-WGIII, Climate Change 2020, Mitigation of Climate Change, https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_Full_Report.pdf

[5] World Energy Council (WEC), The Future of Nuclear: Diverse Harmony in the Energy Transitions, 2019, https://www.worldenergy.org/publications/entry/world-energy-scenarios-2019-the-future-of-nuclear-diverse-harmonies-in-the-energy-transition

[6] International Energy Agency, Net Zero by 2050, A roadmap for Global Energy Sector, May 2021, https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050

[7] International Energy Agency, Nuclear Power and Secure Energy Transitions, From Today’s Challenges to Tomorrow Clean Energy Systems, June 2022 https://iea.blob.core.windows.net/assets/0498c8b8-e17f-4346-9bde-dad2ad4458c4/NuclearPowerandSecureEnergyTransitions.pdf