Énergie de demain, quelles solutions ?

L’énergie est à la base de toute l'économie humaine. C’est elle qui permet de se chauffer, produire et cuire ses aliments, s’éclairer, se déplacer, extraire, transformer et déplacer la matière, diffuser et stocker de l’information…  Il faut aussi de l'énergie pour faire fonctionner les systèmes d'alimentation en eau potable. Sans énergie rien de tout ça, l’économie n’existe pas. Les sociétés humaines se retrouvent... En préhistoire.

Deux contraintes fortes apparaissent à la fin du 20ème siècle :

• D’une part le réchauffement climatique causé par les gaz à effet de serre, et qui incite les humains à tenter de limiter leur emploi (sans beaucoup d’efficacité jusqu’ici…) ;
• D’autre part les perspectives de production, qui ne sont pas infinies : le pic de production du pétrole est atteint, celui du charbon le semble aussi, celui du gaz suivra. Au-delà de ces pics de production, la disponibilité de l’énergie se raréfie. Les quantités disponibles diminuent chaque année.  

Dans les perspectives de l’IEA, la part charbon et la part pétrole n’augmentent pas jusqu’en 2040. L’augmentation de la capacité énergétique mondiale vient du développement du gaz et des énergies renouvelables et du nucléaire.

Réduire la dépendance aux fossiles pour l'énergie de demain sert un double objectif : éliminer les émissions de gaz à effet de serre et ne pas risquer les pénuries lors de la disparition des fossiles.

Les substituts possibles aux fossiles pour l'énergie de demain sont certaines énergies renouvelables et le nucléaire.

Dans les énergies appelées renouvelables on range souvent les énergies issues de la biomasse comme les bio-carburants ou l’énergie bois. Ce ne sont pas des sources d'énergie appropriés pour le développement durable car :

• Elles monopolisent des terres cultivables, dont l’usage doit être réservé à l’agriculture destinée à l’alimentation, aux forêts ou aux infrastructures.
• Elles rejettent dans l’atmosphère à court terme le gaz carbonique capté lors de la croissance des végétaux.

Les énergies renouvelables qui peuvent être considérées dans un cadre de développement durable sont :

• L’énergie hydro-électrique, qui utilise le cycle de l’eau issue des précipitations ;
• L’énergie éolienne ;
• L’énergie solaire. 

Les usages de consommation d’énergie sont en train de se concentrer vers l’énergie électrique. Les états européens vont interdire la commercialisation de véhicules à moteurs thermiques dès 2035. Sans attendre cette date, les immatriculations de véhicules électriques se développent, contribuant à l’accroissement de la consommation d’électricité.  Les dispositifs de chauffage à fuel et à gaz sont interdits pour les nouvelles constructions. L’utilisation chaque jour plus intense du numérique accroit aussi la consommation d’électricité. Nos besoins en électricité sont croissants et les capacités de production devront suivre pour ne pas générer coupures et pénuries.

On l’a vu plus haut, les moyens de production à base d’énergies fossiles, très émetteurs de gaz à effets de serre ne sont plus des solutions envisageables. Au surplus elles vont connaitre peu à peu des problèmes de disponibilité, ce qui doit nous inciter davantage à nous en séparer.

Les solutions envisageables pour produire de l’énergie électrique se réduisent donc pour :

• L’hydroélectricité : en Europe et en France notamment, le potentiel est pratiquement entièrement exploité. De plus les installations en France sont parfois vieillissantes, avec des barrages bientôt centenaires. Ces infrastructures (plus de 400 en France) sont à surveiller et à entretenir pour rester opérationnelles. L’efficacité de ces installations est par ailleurs fortement dépendante des enneigements hivernaux en montagne, dont l’intensité pourrait diminuer avec le changement climatique. La diminution des quantités de précipitations, déjà observées sur une partie du territoire, va aussi affaiblir la production hydroélectrique. 
• L’énergie solaire est séduisante sur le papier, mais elle requiert des surfaces considérables, n’est pas neutre en CO2 et la fabrication des cellules est très souvent réalisée en Chine, dans des conditions que nous ne maitrisons pas. La production d’une cellule solaire est intermittente, dépendant de l’ensoleillement, nul la nuit. A ce jour, ce n’est pas une solution qui peut être prise considérée comme une énergie de demain compte tenu de son coût écologique et de son intermittence.
• L’énergie éolienne est apte à produire plus que l’énergie solaire. Cependant l’intensité de production est intermittente, dépendante des régimes de vent. Il faut considérer que lorsque l’on installe une capacité de 1MW éolien, l’équipement, compte tenu de l’intermittence des vents, ne produit en moyenne que 20% de cette capacité. A titre de comparaison, il faut 4000 à 5000 éoliennes pour produire l’équivalent d’une tranche de centrale nucléaire, mais à un rythme dépendant de la météo, que l’on ne maitrise donc pas.  

Reste donc le nucléaire qui a la capacité de produire de façon continue et massive l’énergie de demain. Il faut alors maitriser les technologies de préparation, fission et retraitement du combustible… Et disposer de combustible, c’est-à-dire d’uranium.

Prenons d’abord la question du combustible. Les centrales nucléaires dans le monde consomment de l’uranium et plus particulièrement de l’uranium 235. Ce minerai et son utilisation présentent des inconvénients :

• Sa disponibilité n’est pas infinie. Il provient en grande partie, du moins pour la France, de pays critiques, comme de Kazakhstan, qui assure près de 50% de notre approvisionnement. Le risque de rupture d'approvisionnement n'est pas nul. Ne plus disposer d’uranium, totalement ou partiellement n’est pas une situation acceptable et envisageable pour la France.
• Ensuite la combustion de l’uranium 235 génère des déchets. Leur traitement et stockage est maitrisé, mais ils génèrent des polémiques politiques.  

D’autres solutions existent, comme celle de réacteurs à uranium 238 et plutonium, qui peuvent utiliser plusieurs types de combustible, dont les déchets de la filière actuelle, et qui représentent plusieurs centaines d’années de consommation… Ces types de centrales restent à développer industriellement : c’était l'objet du projet ASTRID, stoppé par le Président Macron en 2019 pour des raisons incompréhensibles. C’est pourtant la seule voie possible pour devenir complètement indépendants en matière de production énergétique. D’autres pays, comme la Chine, les États Unis ou la Grande Bretagne se mettent à lancer ce type de filière. Il serait inconcevable que la France ne relance pas ce projet Astrid.

Le parc de centrales nucléaires françaises est vieillissant. Construites à partir de la fin des années 70, beaucoup ont plus de 40 ans et font l’objet de programmes de rajeunissement pour pouvoir produire encore jusqu’à l’âge de 50 ou 60 ans.   

Les centrales existantes doivent être remplacées et la taille du parc augmentée pour permettre une production en adéquation avec nos besoins. Remplacer les centrales actuelles ne peut pas se faire suivant les mêmes installations, implantées majoritairement sur les rivières. Le changement climatique affecte leurs débits, qui pourront ne plus être à même d’assurer le refroidissement des centrales à l’avenir. Les nouvelles centrales, qui fonctionneront jusque 2100, seront à installer majoritairement sur les façades maritimes pour pouvoir être refroidies.

On le voit le nucléaire est incontournable pour assurer nos approvisionnements en électricité. La voie à suivre pour disposer d’une énergie électrique décarbonée, en quantité suffisante ne peut se faire qu’avec le nucléaire, mais à condition :

• De placer les centrales sur les façades maritimes pour en assurer le refroidissement ;
• De développer et mettre en service des centrales au plutonium, donc en redémarrant le projet ASTRID.

Cette dernière condition est vitale car il faut considérer que, compte tenu de l’instabilité de plus en plus forte du monde, nos approvisionnements en uranium (235) ne sont pas garantis à moyen terme. Ce risque est renforcé par l’intérêt grandissant de plusieurs pays pour le nucléaire. Cet intérêt va accroitre la demande en minerai uranium dont l’offre restera limitée. La tension sur le marché de ce minerai va s’accroitre. Il faut prendre en compte que dès 2030, l’approvisionnement pourrait connaitre des tensions, alors qu’il ne faut pas compter, même si le projet ASTRID redémarrait, sur une capacité installée à base d'uranium 238 significative avant 2040.

C’est pourquoi investir aussi sur d’autres sources d’énergie, comme l’éolien malgré ses défauts, est incontournable, pour ajouter de la capacité disponible, même intermittente, à court et moyen terme et limiter les risques de pénurie dans un contexte de demande croissante en énergie.

L'article "énergie de demain" a été rédigé par Frédéric Durdux