[Série d'été] Canicule, sécheresse, inondations... Le nucléaire face aux aléas climatiques

Au moment où j'écris cet article, EDF envisage l'arrêt de trois réacteurs nucléaires dans la vallée du Rhône en raison du débit insuffisant du fleuve, deux réacteurs de la centrale de Golfech pourraient aussi être mis à l'arrêt parce que la température de la Garonne est trop élevée.
Et voilà comment le sujet de ce deuxième article de ma série estivale sur les impacts du changement climatique dans le secteur électrique s'impose de lui-même...


Hausse des températures = baisse du rendement


Depuis quelques années, il est devenu assez fréquent que le fonctionnement de centrales nucléaires soit perturbé par une vague de chaleur. En France en 2018, quatre réacteurs refroidis par le Rhône ont du être mis à l'arrêt pour cette raison, Golfech sur la Garonne n'y a échappé que grâce à une dérogation demandée par RTE au nom de la sécurité de l'approvisionnement en électricité. D'où viennent ces problèmes ?

Le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire est le suivant : une turbine à vapeur entraine un alternateur qui produit de électricité. D'un point de vue thermodynamique, la turbine produit du mouvement à partir de deux températures : une source chaude (le circuit primaire de la centrale, lui-même chauffé par la réaction nucléaire) et une source froide (un fleuve, un océan ou même l'atmosphère).
Sans rentrer dans les détails, la turbine est à peu de chose près une machine de Carnot. Et que nous dit Sadi ? Si on appelle Tc la température de la source chaude en Kelvin (c'est à dire sa température en degrés celsius à laquelle on a ajouté 273.15) et Tf la température de la source froide, le rendement de cette machine est égal à 1 - Tc/Tf.
Pour une centrale nucléaire dont la source chaude est à 300°C environ et la source froide, disons, à 10°C (donc respectivement 573 et 283 degrés Kelvin), le rendement devrait donc être de 50%. En fait il s'agit d'un rendement maximal, très théorique : le rendement d'une turbine réelle est généralement inférieur de l'ordre de 10 points.

On voit un premier effet du réchauffement climatique : si la température de la source froide augmente, le rendement de la centrale va diminuer. Pour la même quantité de combustible nucléaire, on produira donc moins d'électricité. Une augmentation de 1°C, par exemple, entraîne une perte de rendement de l'ordre de 0.1 à 0.2 points.
Cet effet a par exemple été évalué lorsque la Turquie a choisi l'emplacement de sa première centrale nucléaire : en raison de la différence de température entre les deux mers, la production d'électricité d'un réacteur situé sur la cote méditerranéenne sera inférieure d'environ 3% à celle du même réacteur construit sur la Mer Noire.


Les indisponibilités liées à la chaleur : une contrainte d'abord réglementaire


Ce n'est pas négligeable, mais ce n'est certainement une perte de rendement qui oblige EDF à arrêter complètement des réacteurs pendant les vagues de chaleur... En fait la cause de ces arrêts est plus écologique et réglementaire que technique : pour protéger la faune et la flore en aval, les centrales nucléaires ne peuvent pas réchauffer les fleuves autant qu'elles veulent.

En règle générale, les centrales situées sur des cours d'eau ne sont pas autorisées à réchauffer l'eau de plus de 1.5°C et/ou à élever la température de l'eau en aval au-delà de 28°C. Mais ces limites varient pour chaque centrales. Si le sujet vous intéresse, je les ai compilé ici.
En période de forte chaleur, il devient naturellement plus difficile de respecter ces limites. Il peut même arriver que la température en amont soit déjà supérieure à celle qui est autorisée en aval, dans ce cas l'exploitant n'a pas d'autre choix que d'arrêter des réacteurs sauf si le gestionnaire du réseau estime que cela mettrait en danger la sécurité d'approvisionnement et demande une dérogation.

Ce problème est moins sensible lorsqu'il y des tours aéroréfrigérantes. Ces grandes tours hyperboloïdes que nous associons instinctivement aux centrales nucléaires permettent de refroidir une turbine en faisant beaucoup moins appel à de l'eau venant de l'extérieur. Mais tous les réacteurs n'en possèdent pas. En France, Fessenheim, Tricastin, Saint-Alban, Blayais et les réacteurs 2 et 3 de Bugey n'en sont pas dotées et se reposent donc entièrement sur leurs cours d'eau respectifs pour se refroidir. C'est aussi le cas des centrales situées en bord de mer (Flamanville, Paluel, Penly et Graveline) mais évidemment les limites de température qui leur sont imposées sont moins contraignantes.

La centrale nucléaire de Cattenom avec ses tours aéroréfrigérantes


Le nucléaire est plus sensible au réchauffement qu'à la chaleur


Il est intéressant de noter que ce n'est pas la chaleur en tant que telle qui pose problème aux centrales nucléaires. Après tout, la centrale en construction de Barakah aux Emirats Arabes Unis va rencontrer régulièrement des températures inconnues sous nos latitudes et utiliser pour se refroidir l'eau du Golfe Persique qui atteint 35°C en été, bien plus que nos fleuves.
Mais c'est possible uniquement parce qu'elle a été conçue pour cela : cette centrale est basée sur celle de Shin-Kori en Corée du Sud qui utilise l'eau déjà chaude de la mer du Japon. Pour être reproduit dans le Golfe, ce projet a été lourdement adapté : condenseurs renforcés, système de mélange de l'eau de refroidissement avec de l'eau de mer avant son rejet afin de limiter l'échauffement à 5°C, brise-lame de 15km pour éviter que l'entrée d'eau soit réchauffée par l'eau rejetée...

En sens inverse, des réacteurs nucléaires soumis à des températures beaucoup plus limitées peuvent être mis en difficulté s'ils n'ont pas été conçues pour : l'année dernière, même des centrales nucléaires suédoises et finlandaises ont rencontré des problèmes...

En bref ce qui pose problème, ce ne sont pas les températures élevées, ce sont des températures plus élevées que celles pour lesquelles l'installation a été conçue. Ce n'est pas la chaleur, c'est le réchauffement.


La sécheresse, problème plus aigu que la température ?


Les sécheresses font baisser le débit des fleuve et s'attaquent au même point faible des installations nucléaires que les fortes chaleurs : le refroidissement.
Sauf que cette fois le problème n'est plus réglementaire mais physique : s'il n'y a plus assez d'eau pour assurer le refroidissement de la turbine celle-ci ne peut tout simplement plus fonctionner, pas d'aménagement possible... Dans un cas extrême, si l'eau venait à manquer pour assurer le refroidissement du réacteur, sa sécurité pourrait être mise en cause.

Les sécheresses posent au moins deux autres problèmes :
  •  la gestion de l'eau : la centrale doit s'entendre avec les utilisateurs de l'eau en amont et en aval (barrages hydroélectriques, agriculteurs, usages domestiques, autres industriels...) de façon à éviter les conflits. Ici l'adaptation au changement climatique du nucléaire peut rencontrer celle de l'hydroélectricité, avec le risque qu'elles soient au moins en partie mutuellement exclusives.
  • l'évacuation des effluents chimiques ou radiologiques : la réglementation impose des concentrations maximale en aval pour les produits dangereux (tritium, iode, détergents...) rejetés par les centrales nucléaires, ces limites sont d'autant plus difficiles à respecter que le débit est faible. Certaines opérations ne sont même autorisées que si le débit du fleuve est supérieur à un certain seuil.
Il est intéressant de noter que les aéroréfrigerants qui permettent de limiter le risque d'indisponibilité liés à la température peuvent devenir problématique en cas de sécheresse, puisque l'eau utilisée pour le refroidissement est évaporée et n'est pas retournée au fleuve. L'adaptation des futures centrales nucléaires fluaviales passent sans doute par un arbitrage sur le risque le plus pressant, température ou sécheresse, pour déterminer s'il faut ou non construire des tours de refroidissement.

Contrairement aux canicules qui ne touchent les installations nucléaires qu'à la marge ou via des contraintes réglementaires toujours aménageables, les sécheresses peuvent remettre directement en cause le fonctionnement des réacteurs. Les deux risques peuvent être associés, auquel cas ils se renforcent mutuellement, mais il existe aussi des sécheresses d'hiver - c'est-à-dire pendant la période où la France consomme le plus d'électricité.
La sécheresse apparaît donc comme un risque plus critique pour l'industrie nucléaire, surtout dans notre pays. Mais il est aussi plus difficile à cerner et beaucoup moins bien documenté. Le 5e rapport du GIEC se contente, par exemple, de le mentionner parmi les "vulnérabilités clés" pour le continent européen mais sans apporter plus de détails.

La centrale nucléaire dans son environnement


Outre les sécheresses et les canicules, d'autres événements climatiques extrêmes peuvent perturber le fonctionnement d'une centrale nucléaire : inondation, tempête, etc. Les îlots nucléaires des centrales font cependant partie des installations les mieux protégées contre les agressions externes et, même s'ils ne sont pas invulnérables, les risques viennent plutôt de leur environnement. Au sein de la centrale, par exemple des équipements moins bien protégés ou les prises d'eau qui peuvent être bouchées par des débris en cas de crues, mais aussi de l'extérieur : réseau électrique, routes, télécommunications, etc.
L'inondation de la centrale de Blayais, dont j'ai parlé dans un article précédent, donne une bonne illustration de ces différentes vulnérabilités.

Un dernier aspect important à prendre en compte lorsque qu'on évalue les vulnérabilité liées à la production d'électricité nucléaire dans le cadre du changement climatique est le risque de défaillance coordonnées.
En France par exemple les centrales nucléaires situées dans un grand sud-est qui irait de Dijon au nord jusqu'à la Méditerranée et de Toulouse à l'ouest jusqu'aux Alpes dépendent toutes d'un seul et unique cours d'eau : le Rhône. Elles sont donc soumises simultanément peu ou prou aux mêmes contraintes hydrologiques et thermiques.
Que se passerait-il si un débit particulièrement bas sur le Rhône obligeait à arrêter non pas 3 réacteurs, comme cela pourrait être le cas ce week-end, mais 6 ou 8 ? Voire la totalité ? Même si des centrales situées en bord de mer ou sur d'autres cours d'eau pouvait prendre le relais, le réseau électrique serait-il en mesure d'acheminer cette électricité ? Cela ne semble pas évident et, à ma connaissance, ce risque n'a pas été évalué.

Ce n'est pas une surprise : le nucléaire est, avec les fossiles, l'énergie dont la vulnérabilité au changement climatique a été la moins bien étudiée. Et contrairement aux énergies fossiles, l'energie atomique n'est pas censée être sur le point de disparaître...
Le nucléaire est actuellement la deuxième source d'électricité décarbonée de la planète et souvent présenté comme une solution pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et lutter contre le changement climatique. Le publications dans ce sens abondent et le peu de place qu'elles accordent à l'évaluation des risques climatiques et des mesures d'adaptation nécessaires pour assurer le bon fonctionnement des centrales nucléaires existantes et futures est préoccupant.



Publié le 19 juillet 2018 par Thibault Laconde

Illustrations : Rolsav [CC BY-SA 3.0], Stefan Kühn [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

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Réacteurs nucléaires et canicules, épisode 2

Il est bon quelque soit le domaine dans lequel on travaille de savoir admettre une erreur et surtout d'essayer de la comprendre. C'est même indispensable dans les métiers de l'analyse et de la prospective : comment pourrait-on être crédible si on refuse d'être tenu responsable de ses propos ?

Dont acte : dans mon article du 24 juin, je prévoyais l'arrêt de un à quatre réacteurs nucléaires sous l'effet de la canicule. Aucun arrêt n'a eu lieu. Je me suis trompé. Dans cet article, nous allons essayer de comprendre pourquoi et de faire mieux pour la prochaine fois.

Des réacteurs nucléaires vont-ils être arrêtés à cause de la canicule ?

Vous l'avez certainement remarqué, nous entrons dans une semaine torride : les météorologues nous annoncent des températures au-delà de 40°C avec un point culminant jeudi...
Nous allons souffrir de la canicule : à Paris, les nuits de mardi à dimanche ne devraient pas descendre sous les 20°C, seuil au-dessus duquel les effets physiologiques et psychologiques de la chaleur se multiplient. La chaleur a aussi des impacts négatifs sur les machines - de la dégradation des rendements jusqu'à un risque accru d'incident sur les réseaux ferroviaires. Parmi ceux-ci, il y en a un qui m'intéresse particulièrement, c'est l'indisponibilité des réacteurs nucléaires.

Il y a quelques jours, j'ai posé la question à mes followers sur Twitter : à votre avis, est-ce que la vague de chaleur va obliger EDF à arrêter des réacteurs ? La réponse a été majoritairement "non".

Je prends le pari inverse : je pense que des réacteurs nucléaires vont être mis à l'arrêt cette semaine. Voici pourquoi.

Spoiler alert : je me suis trompé, la canicule de juin 2019 n'a pas entrainé d'arrêt de réacteur. Voir cet article publié début juillet pour quelques explications et la suite de cette réflexion.



Au fait, pourquoi les réacteurs nucléaires s'arrêtent lorsqu'il fait chaud ?


Commençons par le commencement. Depuis le début des années 2000, il est devenu assez fréquent que des réacteurs nucléaires soient mis à l'arrêt en France pendant les périodes de fortes chaleurs. En 2018, par exemple, 4 réacteurs ont été arrêtés pour cette raison pendant la première quinzaine d'août :
  • Saint Alban 1 : arrêté le 2 août, redémarré à midi, arrêté à nouveau le 3 août jusqu'au 8 août.
  • Bugey 2 : arrêté du 3 au 8 août
  • Bugey 3 : arrêté le 4 août jusqu'au 9 août
  • Fessenheim 1 : arrêté du 4 au 11 août
Mais pourquoi au juste ces réacteurs ont-ils été mis à l'arrêt ?

La chaleur peut avoir de multiples effets sur une centrale nucléaire, mais ce qui oblige aujourd'hui les réacteurs français à s'arrêter lorsqu'il fait trop chaud c'est la réglementation des rejets thermiques.
Un réacteur nucléaire utilise de l'eau pour se refroidir, lorsque celle-ci est prélevée puis rejetée dans un fleuve, cela peut élever sa température de plusieurs degrés. Pour préserver la faune et la flore, la température en aval des centrales nucléaires est réglementée. Naturellement pendant une vague de chaleur la température du fleuve en amont augmente et il devient plus difficile de respecter les seuils imposés en aval.

Quels sont ces seuils ? Ils sont déterminés au cas par cas dans l'arrêté fixant les limites de rejets dans l'environnement des effluents liquides et gazeux de chaque installation nucléaire. Je vous ai compilé ci-dessous les règles pour chacune des centrales françaises :


(Si la carte ne s'affiche pas, cliquez ici

Malgré les spécificités de chaque "installation nucléaire de base", on peut dégager des grandes lignes :
  • Pour les centrales situées sur la Loire : elles ne doivent pas réchauffer l'eau du fleuve de plus de 1°C ou, sous conditions, 1.5°C.
  • Pour les centrales situées sur d'autres fleuves, une valeur limite est en outre fixée pour la température avale. En général, il s'agit de 28°C pour la période estivale (pour Fesssenheim, Cattenom, Chooz, Saint-Alban, Cruas, Tricastin, Golfech...) mais pas toujours : Bugey est à 26°C et Blayais à 30°C. Des dérogations, souvent jusqu'à 29°C, sont possibles lors de "situations climatiques exceptionnelles" si RTE, le gestionnaire du réseau électrique, en fait la demande.
  • Pour les centrales situées sur l'océan, la réglementation est beaucoup plus tolérante et autorise un échauffement de 12 à 15°C.
Un autre facteur important est la présence ou non de tours de refroidissement. Celles-ci permettent d'évacuer tout ou partie de la chaleur avant que l'eau retourne au fleuve ou à la mer, les centrales équipées sont donc moins sensibles aux grands chauds. Sur la carte ci-dessus, les centrales qui ne sont pas équipées de tours aéroréfrigérantes sont représentées par des plots rouges, les autres par des plots bleus.

Avec ces deux informations, il n'est pas très difficile d'identifier les centrales nucléaires qui ont le plus de risque d'être mises en difficulté par la canicule de cette semaine : Saint-Alban, Bugey et Tricastin dans la vallée du Rhône, Fessenheim en Alsace et éventuellement Blayais sur l'estuaire de la Gironde.
Au moment où j'écris 11 réacteurs sur les 16 que comptent ces installations sont en fonctionnement : Blayais 3 est à l'arrêt depuis le 25 mai, Bugey 3 (un des deux réacteurs sans aéroréfrigérants de la centrale) depuis le 22 mars, Fessenheim 2 depuis le 25 mai, Tricastin 1 depuis le 1er juin et Tricastin 3 depuis le 7 juin.

 

Comparaison avec la vague de chaleur d'août 2018


Revenons au titre de cet article : peut-on prévoir si certains de ces 11 réacteurs devront être mis à l'arrêt à cause de la canicule à venir ?
Cette question revient à la suivante : peut-on à partir des données météorologiques récentes et des prévisions déterminer si les limites de température fixées par la réglementations ont des chances d'être atteints ?

Une première façon d'approcher cette question consiste à comparer les températures annoncées pour cette semaine avec celles qui ont précédé l'arrêt de ces réacteurs dans le passé.
Regardons donc ce qu'il s'est passé en 2018 :
Température à Saint-Alban, Bugey et Fessenheim lors des arrêts de réacteurs nucléaires pendant la vague de chaleur d'août 2018
Période d'indisponibilité et températures moyennes journalières au niveau de la centrale pendant l'été 2018
(Cliquez sur l'image pour aggrandir)


Une première constatation : les températures associées à l'arrêt des réacteurs en 2018 sont du même ordre ou plus basses que celles qu'on nous promet pour cette semaine. A Saint-Alban par exemple, le 4 août 2018, jour le plus chaud de l'été, la température moyenne de la journée était de 28.4°C avec une pointe à 34.8 à l'heure la plus chaude, le 28 juin 2019. Au pic de la vague de chaleur actuelle, la centrale devrait connaître une température moyenne de 29.5°C avec un maximum à 38°C.


L'exemple de Saint-Alban


Continuons à nous intéresser au cas de Saint-Alban. On peut comparer la montée en température en juillet-août 2018 et celle, en cours, de juin 2019 :

Comparaison des vagues de chaleur d'aout 2018 et de juin 2019 (en cours) pour la centrale nucléaire de Saint-Alban
Comparaison des vagues de chaleur de juillet-août 2019 et de juin 2019 à Saint-Alban
Ce graphiques représente, d'une part, les températures moyennes lors des jours précédents l'arrêt de Saint-Alban 1 en 2018 et, d'autre part, les température des derniers jours complétées des prévisions pour la semaine prochaine. Les deux séries ont été placées de façon à ce que leurs maximums (le 4 août 2018 et le 28 juin 2019) soient alignés.
On voit que, à Saint-Alban en tous cas, la vague de chaleur de 2019 devrait être plus sévère que celle de l'année précédente. Cependant les jours précédents auront été plus frais.

L'inertie thermique du Rhône va donc être déterminante : si elle est faible, c'est-à-dire si la température du fleuve augmente rapidement avec la température de l'air, la centrale de Saint-Alban devra probablement arrêter au moins un de ses réacteurs dans les prochains jours. Si au contraire le fleuve a une inertie élevée, l'arrêt interviendra plus tard, voire pas du tout.
Je n'ai a priori aucune idée de l'ordre de grandeur ici. Mais les arrêts de 2018 interviennent une semaine environ après une brève periode fraiche ce qui m'amène à penser que la température des fleuves varie assez rapidement.

Pourrait-on avoir une évaluation plus précise dans le cas de Saint-Alban ? Pourquoi pas : il y a justement une station hydrographique à Chasse, une vingtaine de kilomètres en amont de la centrale nucléaire. Ou plutôt il y avait : les données de température s'arrêtent en 1979, mais qu'importe : avec une dizaine d'année de relevés, nous pouvons déjà nous faire une idée du comportement du Rhône face à une variation de température.

Voici par exemple représenté sur le même graphe la température moyenne journalière du Rhône à Chasse et la température de l'air pour le mois de juin 1979 :
Evaluation de l'inertie thermique du Rhône au niveau de la centrale nucléaire de Saint-Alban
Température de l'air et de l'eau à proximité de la centrale de Saint-Alban au mois de juin 1979
On voit que lorsque la température de l'air est tombée puis remontée autour du milieu du mois de juin 1979, la température de l'eau a suivi avec seulement un léger décalage - de l'ordre de quelques jours. Il semble donc que l'inertie thermique du Rhône au niveau de Saint-Alban soit assez faible. En fait, la moyenne glissante sur 4 jours de la température de l'air donne une bonne approximation de la température de l'eau.
Si on suppose que l'on peut évaluer de cette façon la température du Rhône de nos jours à la hauteur de Saint-Alban, celui-ci devrait atteindre jeudi ou vendredi la température qu'il avait en 2018 lorsque le réacteur 1 a dû être arrêté.


Conclusion (et à quoi sert cette réflexion)


Si les prévisions météorologiques se confirment, la vague de chaleur de cette semaine devrait amener des conditions hydroclimatiques au moins aussi dégradées que celles d'août dernier et donc entrainer l'arrêt d'au moins un des deux réacteurs de la centrale nucléaire de Saint-Alban, probablement vendredi 28 avec un léger retard sur le pic de la canicule.

Qu'en est-il des autres installations ? On pourrait reproduire le même raisonnement mais je ne l'ai pas fait (pour être honnête, je médite sur cet article depuis quelque temps déjà mais je pensais avoir encore un bon mois avant de le sortir, l'actualité m'a rattrapé...). Il y a cependant de bonnes chances qu'il aurait conduit à des résultats similaires.
Si c'est le cas, Fessenheim où un réacteur sur deux est déjà à l'arrêt évitera sans doute les problèmes. Les centrales de Blayais et Bugey ont chacune un réacteur à l'arrêt qui devrait reprendre du service dans la semaine, une solution serait peut-être de retarder leur démarrage. Ce n'est pas évidemment que cela suffirait dans le cas de Bugey qui, l'année dernière avait dû arréter ses réacteurs 2 et 3, tout deux dépourvus d'aéroréfrigérants. Le Tricastin de son coté est passé entre les gouttes en 2018 mais seul son réacteur n°4 était en service au moment de la vague de la chaleur comme deux fonctionnent actuellement il est possible qu'un arrêt soit nécessaire.

Au total peut-être 1 à 3 arrêts. Ce n'est pas une certitude, évidemment, plutôt une supposition éclairée.

Ces indisponibilités, si elles se réalisent, ne devraient pas avoir de répercussions trop dommageables : en ce moment, la consommation d'électricité est  très en dessous de son maximum et nous devrions pouvoir nous passer sans risque de quelques réacteurs.

Si vous êtes arrivés jusqu'ici, d'abord laissez-moi vous féliciter et ensuite répondre à la question que vous vous poser certainement : pourquoi vous assommer avec un article de 10.000 caractères si le phénomène est finalement bénin ?

En réalité, ce n'est pas la semaine prochaine qui m'intéresse mais le demi-siècle à venir : Comment répondre à la demande d'électricité en été dans quelques décennies ? Faut-il renforcer les liaisons électriques vers le sud-est de façon à pouvoir faire face à des indisponibilités récurrentes des centrales nucléaires de la vallée du Rhône ? Où placer les futurs réacteurs en fonction de l'évolution du climat ? Voilà des questions qui semblent cruciales pour la politique énergétique française, EDF, RTE et finalement notre économie dans son ensemble...
Même avec les fermetures qui pointent à l'horizon, beaucoup de nos réacteurs nucléaires seront encore là en 2030 ou 2040. D'ici-là le climat aura continué à dériver : les modèles climatiques montrent que même si nous réduisons drastiquement nos émissions, le résultats ne se verront que dans la seconde moitié du XXIe siècle. Si, comme je tente de le faire ici, il est possible d'établir un lien entre la température, pour laquelle nous disposons de projections locales, et la disponibilité du parc nucléaire alors il devrait être possible d'anticiper finement les effets du changement climatique sur ce volet de la production électrique française.

Nous verrons...


Les données utilisées dans cet article proviennent de :
  • ERA5 pour les historiques météos
  • forecast.io pour les prévisions
  • eaufrance.fr pour la température des cours d'eau 
  • RTE pour l'état des réacteurs


Publié le 24 juin 2019 par Thibault Laconde

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Hors série : l'inondation de la centrale nucléaire de Blayais pendant la tempête de décembre 1999

A l'occasion de la tempête Miguel qui frappé les côtes bretonnes et normandes la semaine dernières, j'ai consacré un long fil sur Twitter à l'inondation de la centrale nucléaire de Blayais lors de la tempête Martin il y a 20 ans.

Le cas de Blayais est un des exemples qui peut illustrer la série d'articles que je consacre en ce moment à la vulnérabilité climatique du secteur de l'énergie. Comme je n'aurais pas la possibilité de revenir aussi en détail dans l'article que je vais consacrer au nucléaire et que tous le monde ne lit pas Twitter, je trouve qu'il est intéressant de reproduire ce fil ici :

L'inondation de la centrale de Blayais et ses causes


Voici le décor : la centrale de Blayais est située sur l'estuaire de la Gironde une cinquantaine de kilomètres au nord de Bordeaux. Elle compte 4 réacteurs de 900MW mis en service au début des années 80.
Le 27 décembre 1999, le site de la centrale est inondé. Les tranches 1 et 2 subissent des entrées d'eau importantes qui détruisent des systèmes de sécurités. L'évènement, sans conséquence radiologique, a été classé au niveau 2 sur l'échelle INES. Que s'est-il passé ?

Même si elle est située sur un estuaire, d'un point de vue hydrologique, Blayais ressemble plus à une centrale nucléaire côtière qu'à une centrale fluviale.
Son dispositif de protection contre les inondations est conçu en conséquence : la centrale est protégée par une digue dont la hauteur est calculée sur la base de la marée maximale (coefficient 120). A cette hauteur, il faut ajouter une surcôte pour faire face aux aléas météos : basses pressions (qui "aspirent" l'eau), vent… C'est là que le bât blesse.

A l'époque, comme aujourd'hui, cette surcôte est extrapolée à partir de valeurs historiques. Le niveau le plus élevé connu de la station marégraphique la plus proche date de 1979, c'est 4.12 m. La digue de la centrale fait entre 5.2 et 4.75 m.
Ce ne sera pas suffisant : le 27 décembre 1999, la marée est limitée (coefficient 77) mais un vent exceptionnellement fort pousse des vagues dans l'estuaire. La même station mesure une hauteur d'eau de 4.46 m, juste avant de rendre l'âme. A posteriori, la crue a été estimée entre 5 et 5.3 mètres.

La digue va donc être submergée dans la soirée du 27 décembre, d'autant que les paquets d'eau ont déplacé les enrochements, l'ouvrage en terre se retrouve exposé et érodé par les eaux de la Gironde. Mais à ce moment-là la centrale subit déjà les effets de la tempête...


Déroulement de la nuit du 27 au 28 décembre 1999


A 18h, la chute d'un arbre prive la centrale de son alimentation auxiliaire en électricité. Vers 21h, une surtension oblige les réacteurs 2 et 4 à se déconnecter du réseau, ils ne peuvent donc plus être alimentées en électricité de l'extérieur.
Or paradoxalement un réacteur nucléaire a besoin d'électricité pour fonctionner (et pas qu'un peu). Les deux réacteurs tentent un îlotage (c'est-à-dire qu'ils essaient de s'alimenter eux-même) mais échouent. Arrêt automatique.

Ce premier incident est indépendant de l'inondation.

A 19h30, la présence d'eau sur le site est signalée. Les déplacements deviennent dangereux (il y a un blessé dans la soirée : jambe cassée). A 20h, c'est la route menant à la centrale qui est submergée. La relève des équipes et l'arrivée éventuelle de secours sont comprises.
A 22h, la marée est haute. Un poste d'observation alerte le réacteur 4 - qui n'en tient pas compte, les 3 autres réacteurs ne sont pas alertés. Au même moment l'eau commence à envahir le sous-sol des réacteurs 1 et 2.

A 23h, la marée commence à redescendre le gros est passé mais de l'ordre de 100.000m3 d'eau sont rentrés sur le site.
Par endroit la hauteur d'eau atteint 30cm. Plusieurs systèmes de secours sont noyés sur les réacteurs 1 et 2. Heureusement, ils ne seront pas nécessaires.

Peu après minuit, des débris obstruent le circuit de refroidissement de la partie électrique du réacteur 1. Arrêt automatique. L'ensemble de la centrale est maintenant arrêtée.

A ce moment là, la route d'accès à la centrale commence à être dégagée. EDF décide de faire appel aux renforts d'astreinte. Mais problème : une bonne partie du sud-ouest est dans le noir et beaucoup de téléphones ont besoin d'électricité pour fonctionner...
Le système d'audioconférence qui doit relier les équipes de crise de l'IRSN à Fontenay, d'EDF à Saint-Denis et de la centrale, ne fonctionne pas non plus. Il est pourtant supposé être sécurisé.

Vers 3h du matin le plan d’urgence interne est activé au niveau 1 (c'est-à-dire à l'échelle locale). Il passe au niveau 2 (national) à 9h. Ce délai a été critiqué, son origine semble dans un cafouillage de procédure : l'équipe de la centrale ne savait pas qu'elle devait demander l'activation du PUI niveau 2.

Finalement, l'inondation de la centrale de Blayais n'a pas eu de conséquences graves. Mais cela ne signifie pas qu'elle n'est pas intéressante au moment où le dérèglement du climat rend ce type d'incident plus probable (dans le nucléaire comme ailleurs). Qu'en retenir ?


Quelques leçon de l'inondation de Blayais pour la gestion des risques climatiques


Il y a d'abord le dimensionnent insuffisant de la digue. Lors de l'inondation des travaux de rehaussement jusqu'à 5.7 m étaient prévus pour 2002. Il n'est pas évident que cela aurait suffit à éviter l'inondation. Cette digue a depuis été rehaussée à 6.2 m et renforcée.

Derrière le cas particulier de la digue de Blayais, il y a 2 problèmes majeurs qui se posent dans les démarches de réduction des risques climatiques :
  1. La localisation d'infrastructures critiques 
  2. La caractérisation des extrêmes
Sur le premier point, beaucoup d'infrastructures sont situées dans des zones qui sont, ou vont devenir, fondamentalement vulnérables. C'est vrai pour Blayais mais aussi pour de nombreux sites industriels et réseaux (routiers, ferroviaire, électriques, télécoms...). Or il est très coûteux voire impossible de les déplacer.
Pour les nouveaux projets, il est indispensable de bien évaluer les risques, y compris futurs, y compris incertains. Dans ce domaine, l'optimisme se paye de longs regrets.

Pour les installations existantes, il faut les protéger. Mais les protéger contre quoi exactement ?
C'est là qu'on arrive au deuxième point. Le cas de Blayais avec sa digue plus haute que la plus haute crue connue mais encore insuffisante illustre bien la difficulté.
Même avec l'hypothèse d'un climat stable, déterminer le "pire événement possible" sur lequel se dimensionner est compliqué d'un point de vue statistique comme pratique (disponibilité des observations, utilisation d'archives historiques...). Alors avec un climat qui change...
La solution est sans doute dans l'utilisation combinée d'observations passées et de projections futures, avec des méthodologies adaptées type "stress test". Elle reste cependant largement à trouver.

Un autre enseignement de Blayais, c'est l'indisponibilité de la route et du téléphone. Pas vraiment surprenant vous me direz. Mais ce n'est pas forcément pris en compte dans l'évaluation d'un risque où on raisonne souvent "toutes choses égales par ailleurs".
C'est d'ailleurs une caractéristique des phénomènes climatiques : ils touchent simultanément une large zone géographique et peuvent affecter plusieurs installations qui, consciemment ou non, comptent les unes sur les autres pour assurer leur résilience. D'où la nécessité de penser la vulnérabilité climatique d'une installation dans le système territorial dont elle dépend. Pas facile...

Publié le 11 juin 2019 par Thibault Laconde

Illustration : Jack ma [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons  

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Infographie : les aides publiques aux énergies fossiles dans l'Union Européenne

En fouillant les recoins ténébreux de rapports méconnus, on tombe parfois sur des trésors... Ainsi l'étude sur les prix de l'énergie publié par la Commission Européenne en janvier : à la page 401 de ses annexes, se trouve une évaluation des aides accordées dans chaque pays de l'Union au secteur de l'énergie, avec leur décomposition par secteur, par énergie etc. Une vraie mine d'or... Dont j'ai extrait pour vous les plus belles pépites.

170 milliards d'euros par an pour l'énergie


Pour l'ensemble de l'Union Européenne, on comptait en 2016 un peu moins de 1500 dispositifs d'aide destinés à l'énergie pour un montant de 168 milliards d'euros. Dans ce montant, on retrouve des subventions mais elles sont en réalité très minoritaires : moins de 10%. L'essentiel des aides prennent la forme de transferts indirects ou de réduction d'impôt.

La répartition entre les différentes filières est sans doute l'information la plus intéressante. Au niveau européen les énergies renouvelables sont les premières bénéficiaires depuis 2012. En 2016, elles ont reçu 75 milliards d'euros contre 55 pour les fossiles. Le nucléaire, lui, arrivait très loin derrière avec seulement 5 milliards d'euros. Le solde n'était pas fléché vers une filière en particulier.

Évidemment cette répartition est très variable d'un pays à l'autre. Cette infographie montre pour chaque pays les parts des énergies fossiles et des énergies renouvelables dans le montant total des aides et leurs évolutions entre 2008 et 2016 :
Aides et subventions aux énergies fossiles par pays de l'UE
Aides aux énergies fossiles et aux énergies renouvelables dans l'UE28
(Cliquez sur l'image pour agrandir)
En République Tchèque, en Allemagne, au Portugal ou en Espagne, par exemple, la grande majorié des aides vont aux énergies renouvelables. Au Pays-Bas, en Hongrie ou à Chypre, au contraire, ce sont les fossiles qui dominent largement.


La France : au fond de la classe, à coté du radiateur...


Comment se comporte la France dans ce classement ? Elle n'est clairement pas parmi les meilleurs élèves.
Dans notre pays, un peu plus de 40% des aides vont aux énergies fossiles contre 33% en moyenne pour l'Union Européenne. Plus préoccupant, la France fait partie des pays où les aides aux énergies fossiles ont progressé entre 2008 et 2016, et pas qu'un peu : elles ont presque augmenté de moitié ! Seuls la Pologne (+142%) et une poignée de petits pays font pire que nous.

Lorsque l'on compare la France aux autres grands pays européens, on voit que notre pays rattrape l'Allemagne et le Royaume Uni avec des soutiens aux énergies polluantes en nette croissance :
La France mauvais élève européen des aides publiques aux énergies fossiles
Evolution des aides publiques aux énergies fossiles pour les 4 plus grandes économies européennes
(Cliquez sur l'image pour agrandir)

Pour les énergies renouvelables, au contraire, nous sommes en retard : seules 34% des aides vont à ces filières contre 45% en moyenne dans l'Union Européenne. Avec un peu moins de 7 milliards d'euros par an, le budget que la France consacre aux énergies vertes est certes en croissance mais inférieur à celui de l'Espagne, de l'Italie, du Royaume Uni et bien sur de l'Allemagne...

Soutien aux énergies renouvelables en France et dans les grands pays européens
Evolution des aides publiques aux énergies renouvelables pour les 4 plus grandes économies européennes
(Cliquez sur l'image pour agrandir)


Publié le 4 juin 2019 par Thibault Laconde

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[Série d'été] L'hydroélectricité, patient zéro de la crise climatique

Par quoi commencer une série consacrée à la vulnérabilité climatique du secteur électrique ? Peut-être par les énergies renouvelables qui, comme le solaire ou l'éolien, entretiennent un lien évident avec la météo ? Mais elles ne représentent pas grand chose dans la production d'électricité mondiale... Par les poids lourds du mix électrique, alors ? Le charbon, ou le nucléaire si on se place dans une perspective française ? Leur dépendance vis-à-vis du climat semble beaucoup plus ténue...Alors que choisir ?
En fait la solution s'impose. Il n'y a qu'une seule énergie qui représente une part importante de la production mondiale d'électricité et exploite une ressource directement liée au climat : c'est l'hydroélectricité.

Risque climatique pour le sbarrages hydrauliques : cas de la crue d'Oroville
Le deversoir du barrage d'Oroville (Etats-Unis) sévèrement endommagé par une crue début 2017

 

Comment le changement climatique peut modifier la ressource en eau


L'énergie hydraulique est à l'origine d'un sixième de la production électrique mondiale, c'est la troisième source d'électricité de la planète, derrière le charbon et le gaz, et la première qui soit décarbonée devant le nucléaire. Et elle exploite une ressource qui joue un rôle central dans le système climatique : l'eau. Plus particulièrement l'eau de ruissellement, c'est-à-dire l'eau issue des précipitations qui s'écoule à la surface avant de rejoindre les océans.

On pourrait penser que l'évolution du régime des précipitations suffit à donner une indication de celle du potentiel hydroélectrique mais ce serait un peu trop simple : le "productible", c'est-à-dire l'électricité qui serait produite si toute l'eau disponible pouvait être exploitée dans des conditions optimales, dépend aussi de la température et dans une moindre mesure du vent et de l'ensoleillement.

En effet toute l'eau n'arrive pas jusqu'aux usines hydroélectriques, il faut soustraire l'évapotranspiration, c'est-à-dire la partie qui s'évapore, directement ou après prélèvement par les plantes. Si une partie de l'eau utilisée vient de glaciers permanents, la hausse de la température va au contraire entraîner une augmentation de la ressource... jusqu'au moment où les glaciers auront disparu entraînant peut-être l'effondrement du productible.
Si par contre l'eau vient pour une part significative de la fonte des neiges de l'année, la hausse de la température va modifier la façon dont la production se répartie dans l'année : l'eau sera disponible plus tôt et en plus grande quantité à la fin de la saison froide mais elle se fera rare pendant la saison chaude, le productible annuel restant a priori inchangé. Une évolution de ce type peut avoir des conséquences importantes en particulier pour les installations au fil de l'eau ou avec de petites retenues d'eau. Une répartition différente de la ressource en eau dans l'année peut aussi dégrader la production lorsque les lac artifiels servent aussi au soutien d'étiage, c'est-à-dire qu'ils sont utilisées pour réguler le niveau du cours d'eau en aval.

Prévoir le productible ? Pas si simple...


Le rapport spécial du GIEC sur les énergies renouvelables et l'adaptation au changement climatique donne un aperçu global de l'évolution de la ressource en eau dans le courant du XXIe siècle :

Evolution de la ressource hydroélectrique avec le changement climatique selon le GIEC
Évolution de la ressource en eau de ruissellement en % entre 1980-1989 et 2090-2099 dans un scénario d'émissions pessimiste (A1B).
Les zones hachurées indiquent les régions où 90% des modèles convergent sur le sens de l'évolution, les zones où moins de 66% des modèles convergent ont été laissées sans couleur.
En Europe, l'évolution de la ressource hydrique devrait être nettement négative sauf en Scandinavie, cette perspective a été confirmée depuis par le 5e rapport du GIEC. Mais il met aussi en évidence des évolutions divergentes d'une région à l'autre, voire entre cours d'eaux d'un même bassin versant. Une étude au cas par cas s'impose.
D'autant plus que les projections du climat même à l'échelle d'une installation hydroélectrique ne suffisent pas à dire comment sa production va évoluer : cela dépend aussi de l'environnement dans lequel elle se trouve, de l'origine de l'eau, de la présence ou non d'une retenue, de la saisonalité de la demande en électricité, de la réglementation applicable...

Et c'est là que l'on rencontre un premier problème : les installations ne sont en général pas conçues pour le climat du milieu du XXIe siècle. Ni même pour celui du début du XXIe siècle...
De nombreuses installation hydroélectriques sont anciennes : en France par exemple leur âge moyen est autour de 75 ans, les hypothèses utilisées lors de leurs constructions sont  dépassées depuis longtemps.
Même des projets flambant neufs s'appuient souvent sur des données obsolètes : ils sont typiquement dimensionnés sur les observations météorologiques des 30 dernières années disponibles, et comme dans certaines parties du monde le réseau d'observation s'est dégradé à la fin du XXe siècle, la période retenue est souvent 1961-1990. Les choix économiques et techniques sont donc effectués avec une stationnarité du climat sur au moins un demi-siècle dont on sait qu'elle est erronée.


Les autres impacts du climat sur l'hydroélectricité


L'impact de la ressource en eau sur la production n'est pas le seul facteur de risque pour l'hydroélectricité. Le changement climatique peut aussi donner un coup de pouce à deux de ses éternels ennemis : les crues et les sédiments.

La fréquence et l'intensité des crues peuvent évidemment évoluer avec le régime des précipitations. Mais pas seulement : la hausse de la température, par exemple, fait aussi augmenter le risque de rupture de lacs glaciaires.
Des crues plus intenses ou plus fréquentes peuvent avoir une multitude d'effets négatifs, depuis la nécessité d'effectuer des lâchers d'eau préventifs, et donc de perdre de la production, jusqu'à la destruction des ouvrages avec potentiellement des graves conséquences pour les populations et les biens situés en aval.
Le cas du barrage d'Oroville, en Californie, illustre ce risque : au début de l'année 2017, des précipitations intenses ont nécessité des lâchers d'eau importants qui ont endommagé le déversoir principal. L'évacuation de l'eau a du être ralentie ce qui a fait monter le niveau du lac, déjà très élevé, et entrainé un risque de rupture qui a nécessité l'évacuation de plus de 180.000 personnes. Les réparations de fortunes effectuées sur le déversoir ont causé l'accumulation de débris au pied du barrage, obligeant à interrompre la production hydroélectrique. Le fonctionnement normal n'a repris qu'au printemps 2019 après des travaux qui ont couté 1.1 milliards de dollars.

Le changement climatique peut également entraîner une dégradation de la qualité de l'eau : avec la fonte des glaciers et des débits plus importants, les cours d'eau ont tendance à se charger en débris et en sédiments.
Les débris peuvent bloquer les conduites et les canaux ou bien endommager directement les installations hydroélectriques. Les sédiments eux vont s'accumuler au fond des retenues d'eau et en diminuer progressivement la capacité, là où elles sont possibles des curages plus fréquents seront nécessaires. Il entraînent aussi une usure plus rapide, notamment de la turbine, cet effet est notamment étudié en Suisse.

Et naturellement, les installation hydroélectriques subissent indirectement les impacts du changement climatique sur leur environnement : dégradation des réseaux électriques ou routiers, effets de la température sur les salariés, etc. Même la modification de la répartition de la faune et de la flore peut créer de nouvelles contraintes pour les exploitants de barrages hydroélectriques, par exemple s'il s'agit d'espèces protégées ou d'algues flottantes...


La vulnérabilité de l'hydroélectricité comme risque systémique pour une société bas-carbone



Ces risques ne concerne pas que les exploitants et les riverains des installations : l'hydroélectricité est la clé de voûte d'un mix électrique bas carbone. Evidemment parce qu'elle est la première source d'électricité décarbonée à l'échelle mondiale mais aussi parce que sa flexibilité et la capacité de stockage offerte par les retenues d'eau en font le complément idéal de renouvelables variables comme le solaire ou l'éolien. Enfin n'oublions pas qu'en régulant le cours des fleuves, les barrages hydroélectriques permettent de sécuriser la production des centrales thermiques situées en aval.
Par conséquent, si l'hydraulique vacille c'est la résilience de l'ensemble de la production électrique qui est menacée et l'espoir d'un mix bas-carbone qui s'éloigne.

Il ne s'agit pas là d'une conjecture alarmiste mais d'un scénario s'est déjà réalisé : lors de la sécheresse des années 2000, les pays d'Afrique de l'Est, très dépendants de la production hydroélectrique, ont connu une grave crise énergétique. Certains, comme le Kenya, ont réussi à diversifier leur mix vers d'autres sources renouvelables mais beaucoup ont fait appel dans l'urgence à des productions fossiles dont ils peinent presque deux décennies plus tard à se débarrasser.
De même, le Portugal et l'Espagne ont vu leurs émissions de gaz à effet de serre s'envoler en 2017 lorsqu'ils ont été obligés de compenser une mauvaise hydraulicité par le recours au gaz et au charbon. Dans ce cas, l'effet semble heureusement avoir été transitoire.

Au-delà du secteur électrique, les barrages jouent aussi un rôle important dans l'alimentation en eau des régions agricoles et des grands centres urbains. S'ils ne parviennent plus à jouer ce rôle, certains chercheurs vont jusqu'à envisager l'apparition de "villes faillies" : les difficultés du Hoover Dam par exemple pourrait priver Los Angeles d'une de ses sources majeure d'électricité et menacer l'approvisionnement en eau potable de Las Vegas.


Si vous souhaitez creuser ce sujet, je vous renvoie au guide publié récemment par l'International Hydropower Association et à cette étude de cas pour plus de détails sur la méthodologie.

Publié le 23 mai 2019 par Thibault Laconde

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[Série d'été] Les risques climatiques et l'adaptation dans le secteur de l'électricité


La lutte contre le changement climatique a, classiquement, deux versants : limiter l'ampleur du phénomène (on parle souvent de "mitigation" dans un horrible angliscisme) et s'y adapter.
Pourtant lorsque l'on pense au secteur électrique, c'est presque automatiquement et exclusivement la réduction des émissions de gaz à effet de serre qui vient à l'esprit : la production d'électricité est encore aux deux-tiers fossiles, dont une majorité de charbon, ce qui la rend responsable d'un quart environ des émissions mondiales.
L'adaptation de la production et du transport d'électricité aux effets du changement climatique est encore balbutiante et elle est rarement perçue comme prioritaire. C'est sans doute une erreur.

La "première faillite climatique" est aussi électrique


Il y a quelques mois, la faillite de l'électricien PG&E a reçu le surnom médiatique de "première faillite liée au changement climatique". En novembre 2018, dans un contexte de sécheresse exceptionnelle, un incident sur une ligne électrique avait déclenché le plus grave incendie de l'histoire californienne : 620km² étaient partis en fumée, dont la ville de Paradise, et 85 personnes avaient trouvé la mort. Incapable de faire face à la responsabilité, le plus grand électricien de Californie s'est déclaré en faillite en janvier, avant même la fin de l'enquête.

Cet épisode a brutalement démontré la vulnérabilité du secteur de l'électricité face au changement climatique mais en réalité le constat n'est pas nouveau.

Fin 2017, l'Iran a annoncé la suspension de 50 projets hydroélectriques redus obsolètes par la baisse des précipitations. Pendant l'été 2018, des réacteurs nucléaires français ont du être mis à l'arrêt pour respecter la température limite imposée pour les fleuves en aval, c'est régulièrement le cas depuis 2 décennies, plus surprenant : des centrales suédoises et finlandaises ont également été touchées. A l'automne, la sécheresse en Europe centrale perturbait la navigation fluviale et les approvisionnement en charbon de certaines centrales électriques. On pourrait multiplier les exemples...

Pour le secteur de l'électricité est spécialement vulnérable


Comme c'est le cas de la plupart des activités humaines, le secteur électrique est dépendant de son environnement : la température de l'eau et de l'air, la ressource en eau, le vent, le soleil, etc. jouent un rôle dans son bon fonctionnement. Nous ne nous en rendons simplement plus compte parce que tenons les conditions actuelles pour acquise.

Mais ce secteur a en plus des caractéristiques très spécifiques qui le rendent particulièrement exposé au changement climatique. La première est évidente : la durée de vie de vie des infrastructures.
Le pylône de PG&E dont est parti l'incendie était vieux de 99 ans. De la même façon de nombreuses infrastructures électriques que nous utilisons aujourd'hui - réseaux, centrales, barrages - seront encore là à la fin du siècle. Elles devront alors fonctionner dans une climat qui, selon toutes probabilités, sera très différent de celui pour lequel elles ont été conçues.

Le cas de PG&E illustre une autre caractéristique qui rend les électriciens vulnérables aux changements climatiques : leur empreinte territoriale.
Dans un pays comme la France, il faut bien chercher pour trouver un kilomètre carré sans une ligne électrique, sans infrastructure électrique. Les lignes électriques, aériennes ou enterrées, sont partout. La production est également répartie sur l'ensemble du territoire avec de grandes centrales mais aussi une multitude de plus petites unités. Difficile dans ces conditions de passer entre les gouttes lors d'une vague de chaleur, d'une tempête ou de tout événement climatique qui peut mettre à mal le système électrique.

Cette exposition est d'autant plus critique que ce système électrique est fragile : pour fonctionner, la production doit être en permanence égale à la consommation ce qui est particulièrement difficile à garantir si certains de ses composants sont indisponibles même temporairement. Dans ce cas, le système peut s'effondrer sur une région beaucoup plus grande que celle concernée par l'aléa climatique.
Le risque est aussi systémique : si l'approvisionnement en électricité est coupé, c'est l'ensemble de l'activité qui est menacée. Cette situation ne relève pas de la science-fiction : elle s'est matérialisée plusieurs fois depuis 2000, notamment lors de sécheresses dans des pays dépendants de l'hydroélectricité : en 2017 le Malawi aurait ainsi perdu 7% de son PIB.


Bref, je pense qu'il y a un beau sujet à explorer et qu'il est beaucoup trop vaste pour être traité en un article. Cela m'a donné envie de consacrer une série à la vulnérabilité climatique du système électrique et puisque je cherchais, comme chaque année, un fil rouge pour la période estivale...
Le premier, consacré à l'hydroélectricité sera publié jeudi et les autres suivront au rythme d'un toute les deux semaines.

En attendant vous pouvez retrouver ici les séries des années précédentes : l'influence historique du climat en 2018 et les pionniers de la climatologie en 2017.



Publié le 22 mai 2019 par Thibault Laconde

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Climat : plaidoyer pour l'équivalent-radiateur

A combien de radiateurs allumés pour l'éternité vos émissions de gaz à effet de serre sont-elles équivalentes ?
En tant que "professionnel" de la lutte contre le changement climatique, je suis régulièrement frappé par le contraste entre l'urgence existentielle, presque la panique, que je ressens et la légèreté avec laquelle nombre de mes interlocuteurs et la société dans son ensemble traite ce phénomène. Je ne crois pas être le seul…

Je pense que la façon dont nous mesurons le changement climatique y est pour quelque chose et j'aimerais vous proposer une façon, à mon avis, plus efficace de communiquer sur l'ampleur du phénomène.


Pourquoi les degrés ne marchent pas


Cela semble naturel : le changement climatique (à fortiori si on l'appelle réchauffement) s'exprime en température et se meure en degrés.

Exprimé de cette façon, le réchauffement actuel est évalué depuis la fin du XXIe siècle et très bien modélisé à l'échelle globale depuis les années 70 : l'incertitude porte beaucoup plus sur nos émissions de gaz à effet de serre dans les années qui viennent que sur leurs effets.
Les ordres de grandeurs sont désormais largement connus : à la louche, nous avons déjà gagné un degré par rapport au XIXe siècle et, en fonction de ce que nous émettons, le mercure devrait encore monter de 1 à 4°C d'ici à 2100. Projection moins connue : si nous ne parvenons pas à réduire nos émissions, la hausse se poursuivrait pour atteindre de l'ordre de 8°C supplémentaires en 2300 par rapport à l'ère préindustrielle.

Lorsqu'on regarde l'histoire des climats terrestres, il est évident que cela représente un choc qui défie l'imagination : rappelons que seuls 5°C environ nous séparent du dernier maximum glaciaire… Et pourtant toutes nos expériences quotidiennes nous disent qu'une augmentation de température ne change pas grand-chose, qu'elle est bénigne et, au pire, facile à compenser : si la température de la pièce où vous vous trouvez augmentait de 2°C, vous ne vous en rendriez probablement même pas compte, si vous vous en rendiez compte il a peu de chance que vous en ressentiez un quelconque inconvénient et même si c'était le cas il vous suffirait d'enlever une couche…

Je crois que nous avons tendance, même involontairement, à penser que ce qui est vrai pour nous l'est aussi pour la planète entière. Évidemment, ça ne marche pas comme ça.

Ajoutons un inconvénient supplémentaire : la mesure en degré rend apparemment notre contribution individuelle au problème négligeable et l'action futile : même si la température augmente fortement, notre responsabilité n'est que de l'ordre du milliardième de degrés, même le thermomètre le plus précis existant aujourd'hui ne pourrait pas la mesurer alors à quoi bon…


Alors comment mesurer et exprimer le réchauffement climatique ?


Si exprimer le changement climatique en degrés ne marche pas, existe-t-il une autre mesure permettant de communiquer l'ampleur du phénomène ?

En plus de faire passer l'énormité du changement en cours, une bonne mesure devrait pour moi réunir trois qualités :
  1. Elle devrait d'abord refléter le changement climatique dans sa globalité : exit donc des mesures d'impacts (hausse du niveau des océans, nombre jours anormalement chaud, etc.) qui sont certes parlantes mais ne portent que sur un aspect du phénomène.
  2. Elle devrait être largement compréhensible, donc a priori se rattacher à une grandeur que nous utilisons dans notre vie quotidienne ou pour laquelle il est possible de donner des équivalences évocatrices, même si nous manipulons des concentrations du même ordre lorsque nous salons nos plats, cela exclut je pense les concentrations en gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
  3. Finalement, elle devra être acceptée sur le plan scientifique.
Mon candidat : la puissance moyenne absorbée par la surface terrestre, exprimée en watt.

Cette façon d'évaluer le changement climatique est largement répandue dans la communauté scientifique. Elle figure même explicitement dans le nom donné aux 4 scénarios du 5e rapport du GIEC : RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 et RCP8.5 qui conduisent respectivement à une augmentation de la puissance absorbée (ou rayonnée : si la surface est en équilibre thermique cela revient au même) de 2,6, 4,5, 6 et 8,5 watt par mètres carrés.

Et même si tout le monde ne sait pas précisément ce qu'est un watt, il est facile de donner des équivalences parlantes : quelques watts c'est une ampoule, mille c'est une bouilloire domestique, un milliard c'est un réacteur nucléaire, etc.


Combien de radiateurs allumés pour l'éternité représentent vos émissions de gaz à effet de serre ?


Et pour ce qui est d'illustrer l'ampleur du phénomène, jugez par vous-même : dans le scénario RCP8.5, le scénario de laisser-faire, la puissance rayonnée augmenterait de 8,5W/m² c'est-à-dire, puisque la surface terrestre est de l'ordre de 500 millions de milliards de mètres carrés, que la puissance totale absorbée par notre planète devrait augmenter d'environ 4 millions de milliards de watts. A la louche, c'est comme si nous construisions quatre millions de réacteurs nucléaires qui fonctionneraient en permanence pour réchauffer le sol (pour comparaison, il y a moins de 500 réacteurs nucléaires en service dans le monde).

A cette échelle, notre contribution individuelle devient loin d'être négligeable : avec les émissions historiques complétées par le scénario RCP8.5, un être humain moyen vivant et émettant des gaz à effet de serre 1980 et 2060 est responsable d'un réchauffement d'à peu près 210 000 watts.
Figurez-vous la chose suivante : vous êtes né entouré de quelques deux cents radiateurs. Chaque mois où vous continuez à émettre des gaz à effet de serre, vous augmentez d'un ou deux crans la puissance d'un de vos radiateurs et si vous vivez toute votre vie au rythme d'émission actuel, vos 200 radiateurs, allumés à pleine puissance, vous survivront et réchaufferont la Terre bien après que vous l'ayez quitté.
Bien sur si vous êtes américain ou abonné aux vols en classe affaire ce sera plutôt de l'ordre de 500 radiateurs que vous laisserez dérrière vous...

Si on prend maintenant le scénario de réduction ambitieuse des émissions de gaz à effet de serre, le RCP2.6, la puissance totale absorbée par la Terre ne devrait plus augmenter "que" de 1,3 millions de milliards de watts, nous ne construisons donc plus qu'un million de réacteur nucléaires pour réchauffer la planète...
Dans ce scénario, si vous êtes né en 1980 et que vous vivez quatre-vingt ans avec un rythme d'émissions moyen, votre contribution au réchauffement sera encore d'un peu plus d'une centaine de radiateurs.

C'est beaucoup. Trop. Mais ça signifie aussi que les efforts, même limités, comptent : si, par exemple, vous renoncez à un seul voyage en avion, vous laisserez déjà un ou deux radiateurs de moins en quittant ce monde.

(Vous pouvez accéder ici au détail des calculs et des sources utilisées pour cet article)


Publié le 6 mai 2019 par Thibault Laconde

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