50% de nucléaire en 2025 ? Un peu de mathématiques et un plaidoyer pour la révision de cet objectif

La semaine dernière, j'ai publié deux articles sur les engagements d'Emmanuel Macron et du tandem Benoit Hamon-Yannick Jadot en matière d'énergie. Ces articles portaient notamment sur une promesse commune aux deux programmes : la baisse de la part du nucléaire dans la production électrique française pour atteindre 50% en 2025. Ce chiffre est en fait la reprise d'un objectif figurant à l'article 1 de la loi sur la transition énergétique de 2015.
Les deux posts ont donné lieu à beaucoup d'échanges intéressants qui m'ont permis de continuer à réfléchir sur le sujet. Il me parait utile de les d'approfondir ici.

(Si les détails vous ennuient, n'hésitez pas à passer directement au dernier paragraphe en cliquant ici)


Pourquoi baisser la consommation n'est pas une solution


Dans ces deux articles, je soulignais que l'objectif de baisse du nucléaire est très ambitieux et que, s'il était réellement mis en œuvre, le mix électrique français serait difficile à boucler dans les années qui viennent. Comme le programme d'En Marche ! contient aussi des objectifs chiffrés pour le solaire, l'éolien et le thermique charbon, je pouvais même évaluer qu'au moins 30TWh manqueraient dès la fin du prochain quinquennat.
Ce calcul m'a souvent attiré une réponse du type : "C'est pas grave, il suffit de baisser notre consommation de 30TWh". Outre qu'on ne raye pas d'un trait de plume la consommation annuelle de la région Normandie, cette méthode ne marche tout simplement pas.

Pourquoi ? Parce que l'objectif de réduction du nucléaire n'est pas absolu mais relatif à la production d'électricité. Si la consommation est réduite de 30TWh, la production totale recule d'autant et, par conséquent, la production nucléaire autorisée pour respecter les 50% baisse elle aussi (de 15TWh). Réduire la consommation permet certes de se rapprocher de l'objectif mais ne peut pas suffire à l'atteindre sauf si la production d'électricité hors-nucléaire augmente dans le même temps.


Prenons le problème dans l'autre sens


Énonçons une évidence mathématique : viser 50% d'électricité nucléaire, c'est fixer simultanément un objectif de production nucléaire et un objectif de production non-nucléaire ou, ce qui revient au même, un couple (variation de la production totale, variation de la production non-nucléaire) sur la période 2016-2025.
Et si on prenait le problème dans l'autre sens ? Au lieu de se donner des objectifs pour les renouvelables puis de prendre des hypothèses, toujours contestables, sur la production totale et enfin de vérifier que l'objectif de 50% est atteint, on peut essayer de trouver tous les couples  (Δ production totale, Δ production non-nucléaire) qui permettent de remplir cet objectif.

Je vous épargne le calcul, on arrive au résultat suivant :
Comment arriver à 50% de nucléaire en France en 2025

La ligne bleue pleine représente toutes les solutions au problème. Mathématiquement, il n'est pas possible d'arriver à 50% de nucléaire en France en 2025 autrement qu'en choisissant un couple (variation de la production totale, variation de la production non-nucléaire) situé sur cette droite.
La ligne hachurée représente les étapes intermédiaires possibles en 2022 en supposant que l’évolution de la production totale et de la production non-nucléaire soient régulières pendant la période 2017-2025.


Mise en pratique : le programme d'Emmanuel Macron


Tout ça est un peu abstrait. Voyons donc comment utiliser le graphique précédent sur un cas pratique.
Dans son programme Emmanuel Macron promet la baisse du nucléaire à 50% en 2025 et le doublement d'ici à 2022 du parc solaire et éolien français. Comme j'ai déjà eu l'occasion de l'expliquer, ce second engagement signifie une production renouvelable supplémentaire d'environ 32TWh. Reportons donc une hausse de 32TWh de la production non-nucléaire sur le graphique :
Programme Macron : Quelle baisse de la production électrique est nécessaire pour arriver à 50% de nucléaire

On voit que, si la production non-nucléaire augmente de 32TWh, atteindre l'objectif de 50% nucléaire implique de réduire la production totale d'environ 175TWh, soit un tiers de la consommation française actuelle.
Si cet objectif devait vraiment être poursuivi et si la baisse de la production est régulière, celle-ci devrait déjà avoir reculé d'un peu moins de 100TWh en 2022.


Plaidoyer pour une reformulation de l'objectif de baisse du nucléaire


Ce que montre cette approche, c'est qu'atteindre 50% de nucléaire dans le mix électrique français nécessite une augmentation massive de la production non-nucléaire et/ou une baisse de massive de la production. On parle ici de dizaines voire de centaines de térawattheures en moins d'une décennie...
Pour comparaison, depuis 17 ans qu'elle a lancé sa "sortie du nucléaire", l'Allemagne a baissé sa production nucléaire de 80TWh et augmenté sa production totale de 70TWh.

Si la marche est aussi haute, c'est avant tout parce que l'indicateur retenu pour la diversification du mix électrique français a été extrêmement mal choisi : fixer un objectif de production nucléaire relatif à la production totale, elle-même très majoritairement nucléaire, est stupide.
J'ai du mal à croire que je ne m'en sois pas aperçu avant. Et encore plus de mal à imaginer qu'une telle chose ait pu figurer dans un projet de loi et être voté.

En tout état de cause, je ne pense pas que cet objectif puisse être repris tel-quel dans un programme électoral sérieux. Si il y a parmi les équipes de candidats des gens qui me lisent (ce que j'espère) et si ils veulent tracer un chemin réaliste pour la diversification du mix électrique français (ce que j'espère également), je leur recommande de convertir les 50% de nucléaire en un objectif de production absolu : puisque la France a produit 530TWh d'électricité en 2016, pourquoi ne pas se donner comme but de parvenir à 265TWh de nucléaire en 2025 ?
Cela représenterait une baisse de la production nucléaire de 100TWh par rapport à 2016, un objectif facile à retenir et encore très ambitieux mais sans avoir la quasi-impossibilité mathématique des 50%.


Publié le 6 mars 2016 par Thibault Laconde


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12 commentaires :

  1. Une question: pourquoi vouloir baisser notre consommation électrique ?

    Quitte à me répéter, il me semble que la première question à se poser est "quels seront nos besoins énergétiques" (en 2025 ou 2050 par exemple) et "comment seront-ils couverts ?", ce que je résume en "Comment serons nous chauffés en 2025 ou 2050 ?"

    Par exemple, dans le domaine du bâtiment, beaucoup s'élèvent contre la RT2012 qui, sous prétexte de vertu écologique, nous conduit à abandonner le chauffage électrique fortement décarboné (résistances ou pompes à chaleur) au profit du chauffage au gaz (pénalités sur les résistances et prix trop élevé, bruits, entretien contraignant ... pour les pompes à chaleur) : une solution qui nous place en situation délicate au point de vue de nos approvisionnements, et qui en plus a la conséquence d'augmenter nos émissions de CO2 !

    Construire une politique à partir de slogans, c'est facile, mais c'est aussi le meilleur moyen pour aboutir dans une impasse ! Ce qu'il faut réclamer, ce n'est pas x% de réduction de ceci ou de cela, mais une politique énergétique étudiée sérieusement et cohérente ... une chose qui ne doit pas être enseignée à l'ENA !

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    1. Aujourd'hui nous arrivons à gérer la surconsommation en hiver généré par le chauffage électrique en n'augmentant que faiblement les émission de CO2 sur cette période là, donc en ayant effectivement un bilan carbone du chauffage électrique bien meilleur que celui du gaz ou du fioul.

      Lorsqu'une vague de froid survient, c'est moins vrai. Pendant sa durée, on pousse le système un peu à sa limite et on augmente sensiblement les émissions carbones. Mais l'hiver ne se résume pas aux vagues de froid ! Si on prend même celui de 2011-2012 dans son ensemble, malgré le record de consommation de février 2012, les émission carbone sur l'ensemble des mois d'hiver ont été faibles, les quelques jours plus haut en février 2012 n'ayant au final qu'un poids modéré sur le bilan de l'ensemble.

      Cependant si on ajoute plus de chauffage électrique, il y 2 difficultés.
      La première, il va devenir difficile de gérer les pointes avec les moyens dont nous disposons, on risque de se retrouver obligé de construire de la capacité uniquement pour ces pointes exceptionnelles ce qui est quand même très cher.
      La seconde, que si les émissions carbones d'hiver sont modérées, c'est grâce à la planification des arrêts réacteurs et à la disponibilité de l'hydraulique. Si on ajoute plus de consommation spécifiquement sur cette période, les performances vont devenir moins bonnes, car on ne va pas pouvoir faire varier plus la disponibilité des réacteurs et on arrivera aux limites de disponibilité de l'hydraulique. On peut ajouter de l'éolien qui produit spécifiquement plus en hiver, mais encore faut-il être capable de réguler cette production avec l'hydraulique dont nous disposons, sachant qu'on ne peut jouer que sur les barrages et non sur le fil de l'eau. Quand au pompage, malheureusement les périodes creuses en vent durent facilement 1 semaine, voir plusieurs, et il est depuis longtemps vide sur de telles durées.

      Pour rajouter du chauffage électrique en gardant les mêmes performances sur le CO2 en réalité, il faudrait ne le faire qu'en ajoutant du chauffage très haute performance, très bien isolés à hauteur de exigences de la RT2012 uniquement à mesure de ce qu'on retire en logement mal isolés, qui ont été convertis au chauffage électrique en dépit du bon sens, alors que ce sont des épaves thermiques.

      Mais que faire sinon ? Ben ce n'est pas facile de trouver une bonne réponse. Malgré le discours de la France tout chauffage électrique, en réalité gaz et fioul sont les 2/3 de notre chauffage. Sans l'électrique la solution pour les remplacer serait le chauffage au bois, mais on arrive sur des volumes très important de bois consommé, au détriment d'autre usages, et surtout probablement exploité de manière peu durable vu les volumes. Sans compter que le chauffage bois pollue, avec des chaudière flamme verte 6 ou 7 étoile on garde le contrôle sur cette pollution, mais elle ne sera pas nulle avec de tels volumes.

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    2. @Anonyme

      Le raisonnement décrit dans cet article peut aussi fonctionner en partant de la production. Par exemple, si on veut parvenir à 50% de nucléaire avec une une consommation et des exportations stables, il faudra environ 120TWh de nouvelle production non-nucléaire. Si on veut augmenter la production de 50TWh, il faut un peu moins de 150TWh de production fossile ou EnR supplémentaire.

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  2. Plus fondamentalement, la question c'est 50% de nucléaire, dans quel but ? Pour quel avantage ? Est-ce que c'est vraiment juste une fin en soi ?

    Pour plus de sécurité ? Dans ce cas, l'objectif doit être de fermer des centrales, le plus possible, et la question sera comment on va continuer à sécuriser l'alimentation électrique malgré cela. La réponse la moins chère ne sera pas de construire des renouvelables, mais de remplacer chaque GW de capacité perdu par des centrales au gaz. Il faudra cependant se méfier de la capacité à alimenter ces centrales lors des pics de consommation gaz, où les pipelines existant sont déjà sollicités au plus près du maximum.
    Par ailleurs, ça ça ne veut pas forcément dire produire beaucoup moins d'électricité nucléaire, car il y a de la marge pour augmenter la production des centrales existantes.

    Pour faire de la place pour le solaire et l'éolien ? Mais il y a en déjà, il y a une priorité sur le réseau pour les 2. Dans ce cas, pas besoin d'objectif sur le nucléaire, il suffit de construire ce solaire et cet éolien sans aucun besoin de forcer la fermeture de nucléaire, cela viendra logiquement tout seul quand la production renouvelable supprimera le besoin de ces centrales.
    La vision d'EDF est alignée là dessus en réalité, on va continuer à augmenter le solaire et l'éolien, les centrales seront utilisées de plus en plus en suivi de charge, évitant d'avoir à construire de la capacité de réserve si on les ferme, et si jamais contrairement aux prévision la demande augmente de nouveau, les centrales seront toujours disponibles pour augmenter leur production et y répondre.

    Pour avoir moins de CO2 ? Euh, ça clairement non, dans le secteur électrique notre bilan de génération de CO2 est déjà extrêmement bon, et quand on les regarde bien, touts les scénario de transition nous font dépenser beaucoup d'argent sans améliorer les émissions de CO2, voir même en les augmentant.

    Pour anticiper la fin de vie des centrales à 40 ans ? Mais en réalité il n'y a pas de fin de vie des centrales à 40 ans, aucune obligation de les fermer à ce moment précis. La majorité des pièces d'une centrales nucléaire sont remplaçables et l'ont déjà été, même souvent modernisés comme les système de commande qui sont numériques maintenant.
    La pièce qui vieillit et qui est extrêmement difficile à remplacer, c'est la cuve. Le flux d'irradiation lors du fonctionnement du réacteur abime l'acier de cette cuve, et le rend plus fragile, progressivement susceptible de rompre brutalement.
    Mais c'est quelque chose qui se surveille de près, qui se teste, ne survient pas brutalement, et les dernières études sont plutôt qu'après le vieillissement initial la situation a tendance à se stabiliser. Aujourd'hui les spécialistes sont confiant d'arriver à utiliser les cuves actuelles nettement plus longtemps que 40 ans, et EDF considère que les résultat sur ses centrales l'encouragent dans ce sens.

    L'augmentation du risque au fur et à mesure sans que ce soit spécifiquement lié à la cuve ? Mais, c'est le contraire ! Au fur et à mesure du retour d'expérience, on a augmenté les précautions et rajouté des sécurités qui n'existaient pas au départ, avec la résistance aux inondations, l'ajout d'une réserve d'eau d'ultime secours, d'un diesel d'ultime secours, la modification des procédure pour pouvoir refroidir avec les générateurs de vapeur en cas de perte des sources froides, la force d'action rapide et ses hélicoptère pour apporter des moyen de secours, le renforcement des radiers à Fessenheim.

    Non réellement cet objectif c'est l'aveuglement de nos politiques que l'on a convaincu que l'atteindre était beaucoup moins cher et beaucoup plus facile que ce n'est réellement le cas.

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    1. Il y a plein de raisons pour lesquels on peut vouloir moins de nucléaire. De mon point de vue, la plus cruciale est qu'il n'est pas raisonnable de dépendre d'une seule ressource et d'une seule technologie pour les trois-quart de notre alimentation en électricité.

      En particulier, il me semble indispensable de baisser notre dépendance au nucléaire même au prix de la fermeture de centrales viables pour adoucir le mur d'investissement qui nous attend. Un jour ou l'autre, pour une raison ou une autre (accès au combustible, accident, obsolescence, perte de compétences, politique...), nos centrales actuelles cesseront de produire, nous sommes aujourd'hui incapables d'y faire face. Et même si cela ne se produit pas avant une génération, c'est maintenant qu'il faut commencer à nous y préparer.

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    2. Baisser notre dépendance au nucléaire ... mais pour mettre quoi à la place ? Les ENRs éolienne et photovoltaïque ne permettront pas de couvrir l'ensemble des besoins en raison de leur intermittence. On pourrait admettre ENRs intermittentes + gaz russe (ou gaz de schistes "made in France") ... et dans ce cas privilégier le chauffage électrique ..., ou bien tout miser sur le gaz (production électrique + chauffage). Ce sont des solutions qui marchent (au moins du point de vue technique, du point de vue sécurité d'approvisionnement, c'est un autre débat !). Le seul objectif de baisser la part du nucléaire ne peut pas être une "politique de l'énergie".

      Dans le même ordre d'idées, il faudrait décider:
      - veut-on limiter la consommation d'énergie des industriels, ou bien veut-on "réindustrialiser la France" ?
      - veut-on limiter notre consommation d'électricité, ou bien veut-on développer les voitures électriques ?
      - veut-on des "cultures énergétiques" ou bien promouvoir la culture "bio" et la préservation des espaces naturels ?

      La politique défendue par les candidats à la présidentielle me semble être "je vais me faire bien voir par tel et tel lobby", plutôt qu'un ensemble de mesures cohérentes entre elles ! ("Gouverner, c'est choisir." - Pierre Mendès-France en 1954)
      papijo
      NB: N'étant pas utilisateur de Facebook et autres, j'ai décidé de mettre au moins un petit pseudo pour me singulariser au milieu des "anonymes" !

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    3. Pourquoi les EnR ne pourraient-elles pas se substituer au moins en partie au nucléaire ? Plusieurs pays européens tournent régulièrement à plus de 30% d'eolien sans difficulté majeure.

      Le recours au gaz n'est pas forcément nécessaire : comme le rappelait jmdesp sous un autre article, EDF assure que ses centrales nucléaires peuvent fonctionner en suivi de charge. Et pour les pointes, la France dispose d'un gros parc hydro, beaucoup plus important par exemple que celui de l'Allemagne.

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    4. Effectivement, les centrales nucléaires peuvent faire du suivi de charge, mais cela veut dire quoi en pratique. Comme les renouvelables, l'essentiel de leur budget est constitué par l'investissement, en raison d'un coût de combustible très faible. Baisser la charge ne va pas diminuer le coût horaire de fonctionnement, bien au contraire en raison de l'augmentation des coûts de maintenance qui en résulte (Voir par exemple cet article) et peut même se révéler dangereux. Baisser la charge parce qu'on ne peut pas l'écouler sur le réseau (nuit, week-end, etc) est compréhensible, mais faire du suivi de charge juste pour permettre à des ENRs d'engranger des MWh n'a aucun sens. S'il y a excès de production, il est plus rationnel de mettre à l'arrêt éoliennes ou panneaux photovoltaïques.
      Enfin, pour passer les pointes, le gaz est absolument indispensable, d'autant plus que les centrales charbon et fuel vivent leurs derniers mois. Le gaz représente déjà les jours chargés une production équivalente à celle de l'hydraulique (par exemple la journée du 10 février d'après Eco2mix), avec un nucléaire réduit, cette part ne peut qu'augmenter.
      Signé: papijo

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  3. Je ne crois pas que hâter la fermeture des centrales baisse en quoi que ce soit le mur d'investissement.
    En particulier les réserves mise de coté par EDF ne couvrent pas encore entièrement le coût probable du démantèlement. Fermer une centrale c'est la faire passer du coté recette chaque année, vers le coté dépenses sans aucun recette. La dépense du démantèlement reste identique si on fait fonctionner la centrale 10 ans de plus, mais on a des recettes pendant 10 ans de plus.

    La solution contre ce mur, c'est de commencer *maintenant* à construire ce qui nous permet *en sécurité* de fermer des centrales le jour où on a pas le choix.
    C'est ce que nous faisons avec l'éolien et le solaire, donc s'il faut accélérer faisons le.
    On va le faire avec l'éolien offshore, mais alors là à des conditions extrêmement douteuses. Quand on voit l'écart entre le prix promis il y a quelques années, et ce qui commence à être la norme pour l'offshore aujourd'hui, la solution s'impose, il faut casser ces contrats, quitte à payer des indemnités lourdes, et les redonner à ceux qui annoncent maintenant être prêt à construire à moins de 100€. La différence en coût est monumentale. Essayer de lutter pour avoir des constructeurs nationaux est juste une perte d'argent, aussi bien Areva que Alsthom ont tenté avec des investissements couteux d'exister sur les éoliennes, le constat que ça n'a pas été avec succès même s'ils n'ont pas été trop mauvais sur un plan purement technologique est irrévocable, ne cramons pas encore une fortune de plus à tenter inutilement de maintenir cela.

    Le problème reste cependant, tous ces investissements ne permettent pas aujourd'hui de passer la pointe de manière fiable, il faudra du gaz en plus. Mais le problème du gaz, c'est que sa disponibilité n'est pas tellement plus garantie au moment de la pointe extrême de demande cf Australie http://www.powerengineeringint.com/articles/2017/03/gas-power-shortage-sees-australia-face-blackout-threat.html

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    1. Je crois qu'on est d'accord aux nuances près. Il faut evidemment construire avant de fermer mais fixer un planning de fermeture pour au moins une partie des centrales actuelles est un moyen de contraindre l'exploitant à travailler sérieusement sur la génération suivante.

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  4. À supposer que la consommation dans vingt ans reste autour de 500TWh, malgré une population en augmentation et la volonté d'électrifier au moins le parc automobile… il faudrait donc produire de manière garantie 250TWh d'électricité non-nucléaire (puisque c'est le choix) et non-carbonnée (COP21, etc.)

    Les expériences de l'Allemagne, du Danemark et du Japon post-Fukushima montrent que c'est irréaliste.

    Ce choix de réduire la part du nucléaire est purement idéologique, puisque le nucléaire est la seule solution qui satisfait ces contraintes:
    - production _garantie_, sans l'intermittence de l'éolovoltaïque
    - grande quantité de production sur très peu d'espace et donc sans nécessiter une mise à niveau importante du réseau
    - avec très peu de combustible en entrée, et sans émission de gaz à effet de serre en sortie

    Toute autre solution doit fair l'impasse sur au moins une de ces contraintes.

    De plus, le nucléaire est une industrie relativement jeune, et de nouveaux réacteurs sont en cours de développement.

    Autant je peux comprendre que Hamon et Mélenchon fasse cette concession pour draguer les votes écologistes, autant je n'arrive pas comprendre pourquoi Macron suit cette voie.

    La lecture du livre de David MacKay s'impose : http://withouthotair.com/

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  5. Fukushima a été un choc considérable en Allemagne et dans plusieurs pays, dont le nôtre: si un pays comme le Japon n'arrive pas à prévenir une telle catastrophe, ne faut-il pas cesser au plus vite d'utiliser cette source d'énergie? Leur calendrier politique imposait aux Allemands de répondre vite; chez nous, les négociations Duflot- Aubry entérinées par le PS et F Hollande ont figé ce qui a été mis dans la loi de 2015.
    Au départ,ça paraissait une voie pour avoir de la "diversification" sans tomber dans le fanatisme allemand. En gros,la diversification viendrait "naturellement": la croissance de la consommation d'électricité allait être satisfaite au moyen du solaire et de l'éolien , les réacteurs nucléaires étant arrêtés à 40 ans, des EPR remplaçant un sur trois.
    Mais rien ne s'est passé comme cela:
    1)les "stress tests" et les réflexions internationales ont conduit à la conclusion que les machines modernes sont acceptables , même si le risque zéro n'existe pas. La Hongrie vient de commander 2 réacteurs ROSATOM de 1200MW : no comment, même en Autriche.
    2) Depuis 2014 le prix de toutes les énergies a cessé la croissance enregistrée jusque 2008. Depuis 2009, il y a surcapacité électrique en Europe; depuis 2013 le consensus international est que les réacteurs à eau sous pression ont vocation à fonctionner 60 ou 80 ans à condition de changer les gros composants qui vieillissent mal (GV,.... Mais depuis 2009 AREVA dérape ...
    3) Depuis l'accord de Paris l'idée de manœuvre internationale est de tout faire pour juguler les rejets de CO2. On se calme donc sur les "vieux objectifs" comme celui de réduire la consommation de toutes les énergies sans regarder le coût/bénéfice ! Logiquement, ça devrait conduire à faire le revampage de tous les réacteurs existants, ne pas en commander de nouveaux pendant au moins un quinquennat et tout faire pour valoriser l'électricité (smart systems, trains, trams et poitures, exportation,...). Et donner l'année nécessaire pour remettre à plat dans la loi française et le "paquet énergie-climat" tout ce qui doit l'être.. Ne pas s'obnubiler sur 50% ou sur "falaise": il y a bien d'autres points à revoir également !

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