Le nucléaire inefficace comme réserve d’énergie pilotable

Les énergies intermittentes ont besoin de sources d’énergie pilotables pour compenser leurs périodes de faible production. Le nucléaire peut-il efficacement jouer ce rôle? Craig Morris, fellow de l’Institute for Advanced Sustainability Studies de Potsdam, croit que non. Dans un récent rapport de 57 pages, il décrit les résultats d’un intense débat scientifique qui a eu lieu en Allemagne il y a dix ans. Peu diffusée en dehors du monde germanophone, cette discussion a débouché sur l’abandon du nucléaire allemand.

Au cœur du débat, deux questions fondamentales. D’abord, le nucléaire est-il réellement pilotable, c’est-à-dire, peut-on rapidement ajuster sa production en fonction de rapides variations de demande d’électricité? Et ensuite, le nucléaire « pilotable » favorise-t-il vraiment l’adoption des énergies renouvelables, ou est-il par lui-même un verrou technique à leur diffusion?

Craig Morris estime, sur la base d’études réalisées en Allemagne, que le nucléaire n’est que peu pilotable en pratique et que son maintien aurait retardé l’adoption des renouvelables. Le choix du gaz naturel comme énergie de soutien serait donc davantage favorable aux renouvelables à long terme, en dépit des émissions de carbone associées. Ce qui suit est un résumé de son argumentaire.

Le nucléaire, peu pilotable

En fait, insiste-t-il, on connaît peu les effets d’une rapide montée n puissance sur les réacteurs nucléaires. Il y a eu peu d’études et leurs résultats ne sont souvent pas publics. Les experts présentent parfois les réacteurs comme très pilotables et parfois, comme pas du tout, ce qui accroît la confusion. L’Allemagne semble avoir été le seul pays à mener des essais à grande échelle sur plusieurs réacteurs à la fois, vers 2010.

Nuclear ramping
Taux et temps de montée en puissance de diverses sources d’électricité.

Les résultats montrent que les réacteurs nucléaires ne sont pas à la hauteur de la tâche, non pas pour de simples raisons de coût, mais pour des raisons techniques : la puissance n’augmente pas à un rythme suffisant pour suivre les rapides variations des énergies intermittentes. De plus, des ajustements de production à des niveaux relativement peu élevés ont suffi à mener le réacteur de Brokdorf à la panne – le seul cas où l’on a admis que la montée en puissance était responsable, mais d’autres ont peut-être été tenus secrets.

Les analystes allemands en ont conclu qu’il existait un « conflit systémique » (systemconflikt) et que miser sur le nucléaire pour équilibrer les productions intermittentes allait provoquer des black-out récurrents. Les données actuelles avec plus de 20 % d’éolien et de solaire montrent que l’intermittence est principalement gérée par le gaz et le charbon. Comme prévu, le nucléaire qui subsiste en Allemagne se montre très peu pilotable en pratique.

Montée en puissance nucléaire France

Qu’en est-il en France? Les experts d’EDF font valoir que la flotte française est la plus pilotable au monde, mais en pratique, cette adaptabilité reste très limitée et aurait déjà atteint ses limites dès 2016. Dans les faits, les Français ne sont pas capables d’augmenter la production de plus de 10 % en une heure. De plus, la méthode retenue semble semble consister à « sacrifier » une poignée de réacteurs (notamment Golfech) pour permettre aux autres de produire de la manière la plus stable possible. En fait, la montée en puissance maximale serait de l’ordre de 5,36 GW en une heure, le quart de la valeur souvent annoncée.

Un pont technologique douteux
Craig Morris affirme aussi que l’idée que le nucléaire est un « pont technologique » se fonde davantage sur des arguments politiques et la recherche du consensus que sur des arguments techniques vérifiables.
Sur le terrain, insiste-t-il, la caractère peu pilotable du nucléaire complique et retarde l’adoption des technologies renouvelables. La position de la France, qui souhaite appuyer sa transition sur le nucléaire lui semble manquer de transparence et ne pas tenir compte des limites pratiques de réacteurs.

Reactor Swings France
Les limites de la variabilité de la production nucléaire française.

La transition énergétique allemande, observe Morris, a fort à faire pour justifier ses niveaux élevés d’émissions de carbone. En somme, se désole-t-il, le choix semble être entre le nucléaire, qui est peu carboné, mais qui constitue un verrou technique à la diffusion des renouvelables, ou un système pilotable ayant recours au gaz et/ou au charbon, qui favorise l’adoption des renouvelables, mais qui est plus carboné. C’est un enjeu qui aura d’énormes répercussions non seulement en France, mais aussi dans des pays comme la Chine et l’Inde, très tentées par le nucléaire.

Source :

Craig Morris, Can reactors react? (PDF, 57 pages)

 

8 réflexions sur “Le nucléaire inefficace comme réserve d’énergie pilotable”

  1. Très intéressant, comme d’habitude.
    Reste que toutes ces analyses omettent encore et toujours un élément majeur: les déchets nucléaires que nous allons laisser à des milliers de générations à venir. Et cela est irresponsable. Chaque parole/écrit se rapportant de près ou de loin au nucléaire devrait rappeler ce fait.

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    1. Philippe, les pays où le nucléaire ne représentent qu’une partie minoritaire de la production le font fonctionner en base et n’ont pas développé les techniques de suivi de charge. En France, le nucléaire, du simple fait qu’il produit près des 3/4 de notre électricité, fait, obligatoirement si j’ose dire, du suivi de charge. Sa flexibilité n’est pas parfaite, mais elle vaut largement celle des centrales à charbon allemande

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      1. @ Bernard Durand : En fait, ce n’est pas vraiment le nucléaire qui assure le suivi de charge en France, d’ailleurs, à ma connaissance, mais sans savoir précisément combien d’entre eux et lesquels en sont capables, il n’y aurait que les derniers réacteurs construits qui auraient été équipés d’alternateurs à inducteurs capable de réguler la puissance de sortie. De toutes les façons, les 34 réacteurs de 900MW, les plus anciens, n’en sont pas capables.
        Ce qui assure le suivi de charge en France c’est l’hydraulique essentiellement; et quelquefois appuyé par les centrales à gaz. C’est d’ailleurs très facile à vérifier en consultant les courbes de productions fournies en temps réel par RTE pour chaque source. On peut y voir que tous les matins en cette période lorsque démarre l’activité économique vers 6h30 avec les trains de banlieue et les TGV qui quittent les gares parisiennes vers la province, l’hydraulique double ou triple sa participation alors que le nucléaire reste désespérément constant. Et cela dure jusqu’à ce que le solaire commence à fournir ce qui permet à l’hydraulique de descendre sa participation, jusqu’au petit pic de 19 heures lorsque les occupants retrouvent leurs appartements laissés depuis le matin avec un chauffage au ralenti et qu’il faut regagner les points de conforts perdus durant la journée. Ensuite l’activité économique étant au minimum pour la nuit c’est le chauffage de millions de m3 d’eau sanitaire qu’il faut monter en température et nous voyons toujours le nucléaire suivre son train de sénateur…. regardez chaque jour, c’est édifiant :
        https://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-mix-energetique
        Bonne soirée.

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    2. @Thierry Lorand, s’il y a un élément majeur, c’est celui qui consiste à terroriser les ignorants avec le danger des déchets pour les générations à venir. Si bien que la ménagère qui vit à Bordeaux craint des déchets qui seront enfouis à 500 mètres sous terre en Lorraine. ç’est l’équivalent de la peur du diable que brandissaient les prêtres au Moyen Âge pour conserver leur pouvoir sur les esprits.

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      1. L’ennui, c’est qu’en dépit de tout ce qui a été dit, ils ne sont toujours pas enfouis, ces déchets. Pour le moment, les stockage temporaire ne donne qu’une sécurité limitée.

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  2. Je crois savoir que tous les réacteurs ne sont pas pilotables car les inducteurs de leurs alternateurs sont constitués d’aimants permanents, et je ne trouve nulle part l’indiction de réacteur pilotable (dispatchable comme ils disent), ou non.
    Notamment dans la liste des réacteurs en service de du Wikipedia il y a de nombreuses colonnes donnant des détails quelquefois de faible intérêt …. mais pas celui là. Serait-ce un secret d’état ?

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  3. @Rochain, si, comme vous l’expliquez bien, l’hydraulique est privilégié par rapport au nucléaire pour faire du suivi de charge, ne serait-ce pas simplement parce qu’il est plus pilotable que le nucléaire, rendant inutile, dans les exemples cités, la montée en charge des centrales nucléaires ? La pilotabilité du nucléaire étant certes limitée, le nucléaire ne peut excéder une certaine part du mix énergétique dans un état souverain de son énergie.

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    1. @Augustin :
      Votre remarques est pertinente et ce seuil est probablement déjà dépassé en France depuis longtemps, où le serait SI…. SI quoi ?
      Si l’on n’avait pas modelé la façon de vivre des populations pour l’adapter aux contraintes du régime laminaire des réacteurs nucléaires depuis les années 60. Forte de cette possibilité EDF n’a donc par hésité à ne construire pendant longtemps que des centrales incapables de réagir aux variations sachant que l’hydraulique qui était là avant pouvait à elle seule suffire à amortir les variations résiduelles de charge sur le réseau. Ce n’est effectivement que la part croissante des production variables qui a pousser EDF a équiper ses derniers réacteurs d’alternateurs capables de moduler leur puissance de sortie, ce qui est délicat car il faut en contrepartie garder l’équilibre du couple avec la turbine qui entraine l’alternateur sinon, la phase de sortie pend soit de l’avance soit du retard sur celle du réseau. Pour garder cette équilibre le pilote de tranche doit jouer des barres neutrophages de commande qui régule la température dont la puissance de la vapeur produite et donc la puissance de la turbine tout en maintenant constante sa vitesse de rotation. Les deux opérations (induction magnétique Rotor/stator de l’alternateur et gradient de température) doivent être parfaitement synchronisées et la marge de manœuvre est faible. Mais je vous disais qu’EDF avait modelé notre façon de vivre, comment ?
      Le plus visible au niveau de la population est de faire chauffer l’eau sanitaire de nuit, afin de réserver toute la puissance pour la journée lorsque le premier consommateur d’énergie, l’activité économique est au plus haut (comme le Soleil d’ailleurs). Ensuite viennent les recommandation au secteur du bâtiment, privilégier les radiateurs à accumulation qui chauffent également de nuit.
      J’ai mesuré durant plus sieurs mois ce que représentaient le chauffage nocturne de l’eau sanitaire, en déconnectant le ballon d’eau chaude au moins une fois par semaine en faisant varier le jour. Il est à lui seul responsable de du tiers au trois quarts de la consommation au tarif nuit, c’est énorme ! et démontre comment EDF au lieu d’assurer le suivi de charge a plutôt modifier nos habitudes pour les adapter au régime de production constant des réacteurs nucléaires. Dans les industries fortes consommatrices d’énergie les méthodes de travail ont été également changées pour s’adapter à ce régime constant. J’ai travaillé au début des années 60 dans une entreprise qui produisait toutes sortes de pièces en caoutchouc par pressage et vulcanisation et l’usine a été transformée de même que la façon de travailler lorsqu’EDF qui ne savait manifestement pas quoi faire de sa production nocturne, en pleine croissance nucléaire est venu nous faire des propositions plus qu’alléchantes pour nous fournir l’énergie à un prix défiant toute concurrence, et j’ai toutes les raisons de croire que nous n’avons pas été les seules. Toutes les communes de France se sont illuminés la nuit jusqu’au dernier des villages au nom de la sécurité ( ?)…. Voilà ce que j’appelle modeler sa clientèle pour qu’elle s’adapte au produit. Pourquoi faire un suivie de charge variable si on peut faire en sorte qu’elle ne varie pas ?

      La réponse vous satisfait-elle ?

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