La semaine dernière, Callendar a publié une étude de cas sur le risque d'inondation pour le réseau de distribution d'électricité. Je ne vais pas revenir sur les résultats et la méthodologie, tout ça est déjà détaillé ici mais j'aimerais vous expliquer pourquoi cette démonstration me tient particulièrement à cœur.
Comment rendre l'évaluation des risques climatiques accessible ?
Évaluer les risques climatiques à l'échelle locale, c'est très souvent répondre aux mêmes questions mais dans des endroits différents : quel est le risque de canicule à Paris, Royan ou Entraygues-sur-Truyère ? et le risque d'inondation ? de sécheresse ? de submersion marine ? etc.
Si vous concevez chacune de ces évaluations comme un projet indépendant, Paris pourra se payer votre expertise mais probablement pas Entraygues et ses 900 habitants.
De la même façon, vous pourrez aussi faire des choses super intéressantes pour des entreprises du CAC40 mais jamais aider une petite PME à s'adapter.
La solution c'est de concevoir d'emblée chaque évaluation des risques climatiques pour qu'elle soit généralisable. Evidemment, cela nécessite un investissement (un peu comme développer Excel quand on vous paie pour une addition) mais vous pourrez rendre votre travail beaucoup plus accessible.
Si vous me suivez ici ou sur les réseaux sociaux, vous en connaissez sans doute déjà quelques concrétisations de ce projet. Par exemple ce test réalisé il y a un an à l'occasion des élections municipales. En 2 semaines, Callendar (ou plutôt notre appli) avait produit un peu plus de 200 rapports sur les risques climatique dans 178 communes.
Pas mal, mais encore beaucoup trop peu pour être accessible à tous quand on sait qu'il y a quelques 35.000 communes, 2.500.000 entreprises et 36.000.000 logements en France. Est-il vraiment possible de massifier notre approche, de fournir une information locale de qualité sur les risques climatiques non pas à des centaines mais à des milliers voire des millions d'utilisateurs ?
Cette étude de cas est importante pour moi parce qu'elle répond à cette question. Pour la réaliser, nous avons calculé la fréquence d'inondation pour presque un million de transformateurs répartis sur tout le territoire (927.753 exactement).
Les perspectives pour l'adaptation au changement climatique sont immenses.
Si le volume n'est pas un obstacle, il devient possible de quantifier et de réduire la vulnérabilité d'infrastructures étendues, de grands portefeuilles d'actifs, de chaine d'approvisionnement complexes...
Pourquoi pas, même, un "cadastre climat" avec l'évaluation des effets du changement climatique bâtiment par bâtiment sur l'ensemble du territoire ?
Le record dans ce domaine est apparemment détenu par une entreprise australienne qui a évalué les risque d'inondation, d'incendie et de sécheresse pour 15 millions de biens immobiliers. Après cette première expérience sur un million de sites, je suis certain que Callendar pourrait en faire autant voire plus en France.
A votre avis, un réacteur nucléaire c'est comme une bonne vieille ampoule à filament : soit allumé soit éteint ? Ou est-ce que ça ressemble plutôt à ces lampadaires halogènes dont on peut régler l'intensité lumineuse ?
La question vous parait farfelue ? Et pourtant : ces temps-ci, la flexibilité du nucléaire est un des sujets de débats favoris des pro- et des anti-nucléaires.
Tout semble être parti d'un petit film diffusé par EDF pendant la COP21 et mettant en scène des centrales nucléaires "manœuvrantes", c'est-à-dire capables d'adapter rapidement leur production électrique. Cette vidéo d'une minute à peine est régulièrement réutilisées par EDF. Ce qui ne manque pas de susciter la fureur des opposants à l'atome, ceux-ci contestant de façon véhémente l'idée que le nucléaire puisse faire preuve de la moindre flexibilité.
Pourquoi s'intéresser à la flexibilité du nucléaire ?
Comme pour toute bonne dissertation de philosophie, commençons par nous interroger sur le sujet : pourquoi s'intéresser à la flexibilité des centrales nucléaires ?
Comme souvent, il faut revenir à cette règle fondamentale du réseau électrique : la production d'électricité doit toujours être égale à la consommation.
C'est le rôle du gestionnaire du réseau d'assurer en permanence un équilibre entre les deux membres de cette égalité, sachant que l'un et l'autre varient de façon prévisible (si la météo annonce une baisse de température, par exemple, la consommation va augmenter) ou non (ex : l'arrêt inopiné d'une centrale entraîne une baisse de la production). Ce qui lui simplifierait beaucoup le travail, ce serait des centrales électriques capables de démarrer instantanément et d'ajuster leurs productions à la hausse comme à la baisse à la moindre demande.
Malheureusement, cette centrale parfaitement manœuvrable n'existe pas. Mais les turbines à gaz (en particulier à cycle ouvert) et les barrages hydroélectriques se rapprochent de cet idéal. Le solaire photovoltaïque et l'éolien en sont eux à l'exact opposé puisque la production dépend de facteurs extérieurs sur lesquels nous n'avons aucune prise. Entre les deux c'est une affaire de gradation.
Avec l'impératif de réduction des émissions de gaz à effet de serre, la manœuvrabilité devient une contrainte majeure. L'énergie nucléaire et les renouvelables sont les deux seules options dont nous disposons pour produire de l'électricité sans dioxyde de carbone. On pourrait donc imaginer un mix électrique basé sur ces deux énergies, sauf que...
Sauf que si le nucléaire n'est pas assez flexible, il ne peut pas fonctionner en couple avec les renouvelables qui elles ne le sont pas du tout. Au moins aussi longtemps qu'on ne dispose pas de capacités de stockage massives et/ou d'un système bien plus efficace pour maîtriser la demande.
Les partisans de l'atome placent beaucoup d'espoir dans la lutte contre le changement climatique. Il est donc vital pour eux de lever ce doute : si il ne peut pas travailler avec les renouvelables, le nucléaire, qui est plus cher, plus complexe à construire et moins populaire, risque fort de rester sur le bas-coté de la transition climatique.
En sens inverse, les opposants veulent montrer que le nucléaire empêche le développement des renouvelables dans l'espoir de prouver que, paradoxalement, cette énergie décarbonnée retarde la baisse des émissions dans le secteur électrique.
Techniquement : délicat mais pas impossible
Moduler la puissance d'un réacteur nucléaire n'est clairement pas une chose aisée. Tout l'enjeu de la conception d'un réacteur est de parvenir à équilibrer la réaction de fission, en évitant qu'elle s'éteigne si les atomes en se brisant ne créent pas assez de neutrons pour causer la prochaine fission ou pire qu'elle s'emballe s'ils en produisent trop. Modifier ce point d'équilibre est donc délicat.
Délicat mais pas impossible : on peut ralentir la réaction en introduisant dans le coeur du réacteur un neutrophage, c'est-à-dire un matériaux qui a la capacité d'absorber des neutrons et donc de les retirer de la réaction nucléaire. En général, il s'agit de bore que l'on met dans le réacteur soit sous forme d'acide borique dans l'eau du circuit primaire, soit grâce à des barres de bore que l'on peut plonger ou retirer du réacteur.
Ces manoeuvres ont cependant des effets secondaires désagréables, par exemple :
Une usure plus rapide des mécanismes sollicités comme le système de contrôle des barres de bore (qui est vital pour la sécurité puisque les barres de bore servent avant tout de frein d'urgence : en cas de problème, on
les laisse tomber dans le coeur du réacteur ce qui a pour effet
d'arrêter instantanément la réaction),
De fortes variations de température dans le réacteur, ce qui entraîne des contraintes mécaniques importantes, pouvant par exemple conduire à des fissures dans les pastilles combustibles,
L'apparition de produits de fissions indésirables (comme le xénon).
Pour plus de détails à ce sujet voyez cette étude (chp 3 à partir de la page 27).
L'un dans l'autre, ces effets limitent la possibilité de moduler la puissance du réacteur, cela devient plus difficile par exemple quand le combustible est usé. Ils ont aussi des conséquences sur la disponibilité (de l'ordre de 1.2% ?), le coût d'exploitation et la durée de vie du réacteur... Ces effets ne sont pas encore entièrement connus et quantifiés, si vous êtes intéressé EDF cherchait récemment un stagiaire pour travailler là-dessus.
Économiquement, c'est une autre affaire
Il existe une bonne raison pour que la flexibilité du nucléaire ait été peu étudiée : ce n'est pas la façon dont l'atome a été utilisé jusqu'à présent, un réacteur
apparaissant au contraire comme l'archétype d'une centrale "de base" destinée à fonctionner presque en permanence et à charge quasi-constante.
Pourquoi ? Parce que même si techniquement, un réacteur nucléaire peut faire
varier sa production de façon à suivre la demande, économiquement ça n'a pas
de sens. En effet, l'énergie nucléaire se caractérise par des coûts
fixes massifs et des coûts variables faibles. Pour rentabiliser les investissements initiaux, il faut produire le plus possible, idéalement tout le temps et à pleine charge.
En particulier, les exploitants des centrales ont intérêt à
limiter l'installation d'énergies renouvelables qui bénéficient en général d'une priorité d'accès au réseau si cela risque de les obliger à
réduire leurs production.
Ce n'est pas le cas pour les centrales thermiques dont les coûts initiaux sont plus faibles mais qui ont des coûts variables importants en raison du combustible brûlé. Contrairement aux réacteurs nucléaires, leur survie n'est donc pas forcément suspendue à une production importante.
Qu'en est-il en pratique ?
Puisqu'il existe peu de certitudes sur la flexibilité du nucléaire. Pourquoi ne pas regarder ce qui se passe dans ce grand laboratoire de l'atome qu'est la France ?
Les chiffres de RTE prouvent sans ambiguïté que les réacteurs français modulent quotidiennement leur production dans une marge de l'ordre de 10% en dessous de leurs puissance nominale. Certains d'entre eux la font, en plus, varier de façon beaucoup plus importante mais c'est un peu moins fréquent.
C'est ce que montre le graphique ci-dessous qui représente la production des réacteurs français pendant 2 semaines de 2017 :
On voit notamment que la production nucléaire a été réduite les dimanches 12 et 19 mars pour s'adapter à une demande plus faible. On observe aussi des baisses sur certaines périodes où la production éolienne a été bonne, comme le 18.
Cela ne fait quand même pas des réacteurs nucléaires les champions de la manoeuvrabilité, loin de là... La comparaison avec une centrale à gaz est éclairante :
Sans surprise, la production du réacteur nucléaire et de la turbine à gaz sont varient de façon assez similaire, mais le gaz permet de descendre et de monter beaucoup plus souvent et beaucoup plus rapidement.
Si on se réfère à la pratique actuelle, les réacteurs nucléaires français peuvent donc ajuster leurs production à la baisse mais cette flexibilité est limitée ou peu exploitée.
En conclusion
La réponse est donc mitigée... Oui, le nucléaire dispose d'une
certaine flexibilité. Mais son utilisation systématique poserait des problèmes techniques et économiques, donc oui aussi, un parc nucléaire disproportionné peut limiter l'intégration des énergies renouvelables intermittentes.
Dans le cas de la France, une étude de 2009 (citée par ce rapport mais que je n'ai malheureusement pas pu retrouver)
estime que le parc nucléaire actuel peut s'accommoder sans
problème de 25GW d'éolien
mais qu'ensuite des problèmes techniques et
économiques
pourraient se poser... Comme Emmanuel Macron a promis un doublement des capacité éoliennes, on devrait s'approcher de ce seuil à la fin du quinquennat. Le problème est donc bien d'actualité.
Deux remarques en guise de conclusion de cette conclusion, et après promis je vous lâche :
Je ne crois pas que la manœuvrabilité limitée puisse en
soi disqualifier le nucléaire. En fait, pris seul, cet argument me
semble souvent tautologique : il faut baisser le nucléaire pour
développer les renouvelables, et développer les renouvelables pour
pouvoir baisser le nucléaire... CQFD. Ce sujet ne devient sérieux que
si il existe une raison indépendante que les renouvelables se
développent au détriment du nucléaire (ce qui est le cas à mon avis puisque le parc nucléaire français vieilli et va devoir être remplacé).
Une autre façon de formuler ce problème pourrait être : à puissance installée équivalente, on pourra intégrer plus de capacités renouvelables dans un mix électrique dominé par le gaz, et dans une moindre mesure par le charbon, que dans un mix électrique basé sur le nucléaire. La discussion est donc en réalité très franco-française puisque nous sommes (avec une poignée d'ex-républiques soviétiques) le seul pays dont la production d'électricité dépend majoritairement du nucléaire. Il serait par exemple complètement faux de dire que la fermeture des centrales nucléaires a facilité l'intégration des renouvelables sur le réseau électrique allemand.
Lors de ce débat, un argument est revenu régulièrement
chez les partisans du projet : pour fonctionner un réseau électrique aurait besoin d'une base de très grosses centrales et le nucléaire est la seule technologie permettant de l'assurer sans émissions de gaz à effet de serre. Pour reprendre les termes employés par
Amber Rudd, qui était à l'époque ministre de l'énergie : la centrale d'Hinkley Point C se justifiait malgré son coût et les difficultés techniques parce qu'il faut impérativement "sécuriser la baseload".
Ce raisonnement se retrouve fréquemment dans les discours pro-nucléaires, mais est-il réellement fondé ?
La question m'a été posée le cadre de mon activité de consultant. Ce travail a notamment abouti à la publication d'un long article en anglais dans Petroleum Economist.
Comme ce sujet se retrouve aussi fréquemment dans les débats sur l'énergie en France, il me parait intéressant de reprendre ici les principales conclusions de mon étude. A priori en 3 ou 4 épisodes.
Charge de base : de quoi parle-t-on ?
La baseload (en bon français, on parle de charge de base ou de capacité de base), c'est cette
électricité dont vous avez toujours besoin : sur un réseau électrique,
la demande varie dans le temps mais elle ne tombe jamais à zéro, il
existe donc une puissance en dessous de laquelle elle ne descend
pratiquement jamais. En Allemagne, la charge de bases est d'environ 45GW, en France 32GW, en
Grande Bretagne autour de 20GW.
La charge de base en vert et les périodes de pic en orange
(Profil de charge basé sur la consommation électrique britannique)
La gestion d'un réseau électrique
est un problème complexe puisque la
production doit être égale à chaque instant à la consommation alors que
celle-ci varie dans le temps sous l'influence de facteurs en partie
aléatoires : habitudes des consommateurs, jour travaillé ou non,
ensoleillement, température... mais quelles que soient les circonstances
le réseau devra toujours disposer d'au moins sa baseload.
Baseload, nucléaire et charbon : un vieux ménage à trois
Traditionnellement
cette charge de base était assurée par de très grosses unités de
production, souvent charbon ou nucléaire, pendant que d'autres sources
plus flexibles, notamment gaz et hydroélectricité, répondaient aux pics
de demande.
Ce fonctionnement est tellement ancré dans les esprits que le terme
baseload est en réalité utilisé indifféremment pour designer la charge
de base et le parc de centrales utilisé pour y répondre.
Dans cette équivalence entre baseload et grandes centrales électriques, il n'existe aucune place pour les
renouvelables intermittentes et les méga-projets
comme Hinkley Point sont nécessaires. Il n'est donc pas surprenant que beaucoup d'acteurs opposés à ces
orientations y voient un "mythe" entretenu par les industries fossiles et
nucléaires pour entraver la transition énergétique.
L'interrupteur différentiel (ou disjoncteur différentiel ou simplement différentiel) est un appareil essentiel pour assurer la sécurité d'une installation électrique. Son objectif est simple mais vital : couper le courant en cas de contact accidentel.
Il permet ainsi de
limiter les conséquences d'une électrisation : la victime sera exposées moins longtemps aux effets de l'électricité
d'éviter un sur-accident : une personne qui tenterait de dégager la victime avant que le courant soit coupé serait elle aussi blessée.
Reconnaître un interrupteur différentiel
L'apparence d'un interrupteur différentiel est assez semblable à celle d'un disjoncteur. Il est cependant très facile de le reconnaître grâce :
Au bouton-test qui l'équipe et qui n'existe pas sur un disjoncteur,
Aux valeurs portées sur l'appareil : si l'une est indiquée en milliampères (mA), il s'agit d'un interrupteur différentiel. En effet la sensibilité de l'interrupteur, notée IΔn, est presque toujours inférieure à 500 mA alors que le calibre d'un disjoncteur est rarement inférieur à 10A.
PRP, ESP, COP, prime, LTP... La puissance indiquée par le fabricant d'un groupe électrogène peut avoir plusieurs significations. Cet article va vous permettre de vous y retrouver.
Plaque d'identification d'un groupe électrogène DX6000E de SDMO avec 2 puissances différentes : LTP et COP
Un groupe électrogène est comme vous : l'effort qu'il peut fournir dépend de la durée pendant laquelle il doit travailler. Un groupe électrogène peut fournir une puissance très élevée pendant quelques minutes mais être rapidement endommagé si la charge ne diminue pas. Il faut donc regarder avec méfiance la puissance maximale affichée sans plus de détail par un fabricant : s'agit-il de la puissance la plus élevée que le groupe électrogène peut atteindre ou d'une puissance qu'il peut délivrer de façon habituelle et durable ?
En bref, mettre une installation à la terre signifie la relier au sol. La mise à la terre est essentielle pour la sécurité des personnes et le bon fonctionnement des appareils. En particulier, un groupe électrogène doit être correctement mis à la terre.
Noter que la prise de terre à laquelle est relié le groupe électrogène ne doit pas être la même que celle qui est reliée au tableau électrique de votre installation (terre des masses). Il vous faudra donc presque toujours créer une nouvelle prise de terre si vous voulez installer un groupe électrogène.
Cet article vous explique comment créer une mise à la terre de bonne qualité pour votre groupe électrogène.
L'électricité n'est pas la même partout dans le monde. La fréquence
du courant et sa tension varient d'un pays à l'autre, même si le 220
volt et le 50 hertz sont largement majoritaires.
Cette carte indique pour chaque pays, la tension et la fréquence du courant distribué par le réseau public :
Exemple : Au Congo-Kinshasa, comme en Chine, le courant distribué est du 220
volts, 50 Hertz. Au Congo-Brazzaville, la fréquence est la même mais la
tension est plus élevée avec 230V comme en Inde ou
en Europe. Au Brésil, la fréquence est de 60Hz mais plusieurs tension existent :
110V comme aux États-Unis ou au Canada ou bien 220V comme au Pérou. Il
faudra vous renseigner avant de brancher vos
appareils.
!
Attention
: il s'agit de valeurs nominales. Dans de nombreux pays en
développement la tension est instable et parfois sensiblement plus
basse que sa valeur théorique. Dans ce cas il faudra utiliser un
régulateur de tension pour protéger vos appareils sensibles.
Pourquoi faut-il connaitre la tension et la fréquence ?
Si vous voyagez ou si souhaitez importer ou exporter du
matériel électrique, il faudra vous assurez que vos appareils
peuvent fonctionner dans le pays de destination.
Un appareil conçu pour 220V ne pourra pas fonctionner avec 110V (et
vice-versa) à moins que vous utilisiez un transformateur. Au contraire
un écart de plus ou moins 10 volts sera en général
sans conséquence (mais en cas de doute utilisez un régulateur de
tension).
Un moteur électrique conçu pour 50Hz pourra fonctionner avec du 60Hz
mais tournera plus vite, et un moteur 60Hz tournera moins vite s'il est
alimenté en 50Hz.
Enfin, les appareil utilisant des chargeurs (téléphone mobile,
ordinateur portable...) sont généralement conçus pour pouvoir être
rechargés avec tous les types de courant.
Vous avez encore des questions ? Quelque chose n'est pas clair ? Dites le dans les commentaires et faites progresser cet article.
Un appareil électrique est caractérisé par sa puissance exprimée en
Watt (W) ou en kiloWatt (kW). Comme pour les grammes : 1kW = 1000W.
Quelques ordres de grandeur :
!
L'appareil
convertit
la puissance électrique qu'il reçoit en mouvement, chaleur ou
lumière. Ses performances ne dépendent pas seulement de sa puissance
mais aussi de son efficacité pour effectuer cette conversion.
Par exemple, une ampoule à LED fournit la même quantité de lumière
qu'une ampoule à incandescence avec 10 fois moins de puissance :
La puissance consommée par un appareil électrique n'est pas toujours constante. Par exemple :
un moteur électrique nécessite une forte puissance pour démarrer (souvent 3 à 4 fois sa puissance moyenne),
Un réfrigérateur, bien que branché en permanence, consommera beaucoup plus lorsque son compresseur est en fonctionnement,
Une télévision aura évidemment une consommation différente suivant qu'elle est allumée ou en veille.
Pour tenir compte de ces différents cas, il est plus intéressant de
connaître l'énergie consommée par un appareil. C'est d'ailleurs
l'énergie consommée qui est facturée par les distributeurs
d'électricité. L'énergie est la puissance multipliée par sa durée :
Energie = Puissance x durée
Elle s'exprime en Watt-heure (Wh) ou kiloWatt-heure (kWh). Logique : Watt-heure = Watt x heure.
Pour calculer l'énergie consommée par un appareil, il suffit donc de
multiplier sa puissance (ou sa puissance moyenne si la consommation
varie) par sa durée d'utilisation :
Une ampoule à incandescence classique consomme plus en 30 minutes qu'une ampoule basse-consommation en 2 heures !
Je suis ingénieur et consultant, spécialiste des risques climatiques avec une inclinaison pour l'énergie. Depuis 2011, ce blog m'accompagne dans ma réflexion. Vous y trouverez des explications simples sur des sujets compliqués, du fact-checking et parfois quelques idées neuves.
