Impact comparé du nucléaire et des renouvelables sur les émissions de CO2

En moyenne, les pays qui investissent lourdement dans l’énergie nucléaire demeurent plus fortement émetteurs de CO2 que les pays qui s’engagent au même niveau dans la voie des énergies renouvelables. Il s’agit là de la principale conclusion d’une étude publiée hier dans la revue Nature Energy. Les résultats tendent aussi à confirmer l’hypothèse selon laquelle il est difficile d’adopter à la fois le nucléaire et les renouvelables en raison d’une incompatibilité entre ces deux approches.

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L’étude, dirigée par Benjamin K. Sovacool de l’Université de Sussex, en Angleterre, ne repose sur le récit d’expériences nationales diverses, mais sur une base de données couvrant 123 pays sur 25 ans (30 nucléaires, 117 renouvelables, avec un certain chevauchement entre les deux). Elle est divisée en deux périodes, de 1990 à 2004 et de 2000 à 2014, ce qui permet de mieux distinguer l’effet de l’émergence des renouvelables au XXIe siècle. Les données numériques sont traitées de manière à vérifier l’existence de corrélations, qui s’avèrent souvent très fortes (valeur p inférieure à 0,05, voire à 0,001). Les résultats se présentent sous la forme de tableaux arides présentant les résultats de ces régressions, que je ne reproduirai pas ici.

Le travail visait à évaluer trois hypothèses. La première est que plus un pays a adopté le nucléaire, plus ses émissions de gaz à effet de serre sont faibles. La seconde est que plus un pays a adopté les renouvelables, plus ses émissions sont faibles. La troisième est que le nucléaire et les renouvelables ont du mal à cohabiter au sein d’un système énergétique national et que la domination de l’un retarde ou prévient l’adoption de l’autre.

Hypothèse de la mitigation climatique nucléaire

L’idée que l’adoption de l’énergie nucléaire peut contribuer à la diminution des émissions semble aller de soi, puisque l’électricité d’origine nucléaire est peu carbonée. L’Agence internationale de l’énergie propose d’ailleurs d’en augmenter massivement la production pour atteindre 1 200 GW de capacité installée en 2050, ce qui représenterait une dépense de 4 000 milliards de dollars, supérieure aux autres investissements proposés.

Toutefois, l’étude ne trouve dans l’ensemble aucune corrélation démontrable entre une forte adoption du nucléaire et de faibles émissions. Ce résultat est vrai pour les deux périodes à l’étude. Un examen plus aprofondi montre que le nucléaire réduit bel et bien les émissions dans les pays à PIB élevé, mais qu’au contraire il est associé à une hausse des émissions dans les pays à PIB plus bas. Gains et pertes s’annulent donc dans un bilan globalement peu concluant.

Bien que l’étude ne s’avance pas sur ce sujet, ces résultats sont moins étonnants qu’il n’y paraît. Plusieurs pays fortement nucléarisés sont également de gros utilisateurs de charbon pour leur production électrique. Pensons à la Russie, la Chine, les États-Unis et l’Inde, voire l’Allemagne avant 2010. L’exemple français est atypique.

Hypothèse de la mitigation climatique renouvelable

Cette hypothèse postule qu’une forte adoption des énergies renouvelables se traduira par une réduction des émissions. Plusieurs formes d’énergie renouvelables adaptées aux conditions locales sont possibles. L’étude montre que cette hypothèse est vraie quelle et que les émissions de CO2 diminuent en fonction des investissements renouvelables quelle que soit la période étudiée et quel que soit le PIB du pays concerné.

Hypothèse de l’effet d’éviction

Cette hypothèse postule que les pays investis dans le nucléaire sont moins investis dans les renouvelables et vice versa. Les chercheurs n’ont pas inventé cette hypothèse, souvent évoquée dans la littérature scientifique. Ce blogue a lui-même déjà abordé le thème de ce « conflit systémique » en 2018. Bref, les deux options auraient tendance à s’exclure mutuellement pour diverses raisons. Les pays nucléaires, par exemple, tendent à avoir des réseaux de transport électrique très centralisés, optimisés pour de la production électrique à grande échelle. Ces réseaux s’adaptent mal à la production électrique renouvelable, qui tend à être décentralisée et fortement distribuée sur le territoire. La réglementation et les structures financières favorisant de grands projets développés sur de longues périodes peuvent aussi ne pas convenir à des projets renouvelables de plus faible ampleur et mis en place plus rapidement.

L’étude confirme partiellement cette hypothèse de l’effet d’éviction. Il existe une corrélation négative entre l’importance du nucléaire et celle des renouvelables dans tous les pays étudiés, quel que soit leur PIB. Elle n’est toutefois statistiquement significative que dans les pays fortement engagés envers les renouvelables. Autrement dit, les pays renouvelables ont fortement tendance à ne pas être nucléarisés, tandis que pays nucléarisés ont une approche un peu moins exclusive. Les chercheurs pensent que cela pourrait être relié à un chevauchement partiel, certains pays étant classés dans les deux catégories.

Délais de contruction

Facteurs en cause et conclusions

Comment expliquer ces résultats plutôt défavorables au nucléaire? Les données recueillies par les chercheurs montrent qu’en moyenne, le délai de livraison est de 90 mois pour les projets nucléaires, contre 40 pour les projets solaires et éoliens. Seule l’hydroélectricité comporte de plus longs délais. Les projets nucléaires et hydrauliques sont plus sujets aux retards et aux dépassements de coûts que les projets renouvelables réalisés à plus petite échelle, qui permettent en outre d’obtenir plus rapidement de l’énergie décarbonée.

Les énergies renouvelables présentent aussi une courbe d’apprentissage positive où chaque projet complété diminue les coûts et augmente les performances des projets suivants. En comparaison, l’énergie nucléaire montre une courbe d’apprentissage négative. L’étude cite nommément le cas de la France, où chaque nouvelle génération de réacteurs a impliqué des coûts à la hausse ou une moindre performance. Le renforcement des mesures de sécurité après chaque accident important (Three Mile Island, Tchernobyl, Fukushima) a fortement contribué à cette augmentation des coûts.

Les chercheurs regrettent le manque de granularité des données disponibles, qui les a forcés à amalgamer toutes les technologies nucléaires et toutes les technologies renouvelables en deux catégories peu différenciées. Il serait intéressant, selon eux, de pouvoir comparer diverses technologies de réacteurs nucléaires ou de pouvoir distinguer solaire et éolien, mais les données fournies par les diverses agences internationales ne sont pas assez détaillées pour réaliser ce genre d’examen. Les chercheurs regrettent aussi de ne pas avoir disposé de données permettant de pousser l’analyse au-delà de 2014.

L’étude conclut que les renouvelables présentent un bilan démontrable de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le nucléaire présente un bilan plus mitigé, en raison de la nature différente des systèmes énergétiques où il s’inscrit. Enfin, les résultats tendent à confirmer l’hypothèse de l’exclusion mutuelle déjà largement évoquée dans la littérature scientifique. Selon les chercheurs, les pays qui pensent faire des gains en matière d’émissions en investissant dans le nucléaire risquent en réalité de renoncer aux réductions encore plus grandes qui pourraient être obtenues par les renouvelables.

Source :

Benjamin K. Sovacool et al. Differences in carbon emissions reduction between countries pursuing renewable electricity versus nuclear power, dans Nature Energy, 5 octobre 2020

2 réflexions sur “Impact comparé du nucléaire et des renouvelables sur les émissions de CO2”

  1. Ma compréhension est que l’étude se base sur l’énergie produite par pays, pas l’énergie consommée, et les émissions de CO2 locales (hors importations – dont électricité), ce qui m’apparait comme un biais important pour certains pays. Mais ça reste une étude intéressante qui apporte des questionnements sur la structure de systèmes énergétiques.

    J’aime

  2. Bonjour,
    je suis toujours dubitatif quand je vois des études réalisées avec un postulat de départ qui décide du sens que va prendre l’enquête. Poser l’hypothèse avant de démarrer la recherche est un concept; je n’y adhère pas.
    Que nous dis cette étude ?
    – Que les pays qui ont eu recours à l’énergie nucléaire n’ont pas un bon bilan carbone. Oui mais ce n’est pas dû à l’utilisation ou pas de l’électricité d’origine nucléaire; ce sont les pays qui ont le développement le plus important et par conséquent la consommation la plus importante d’énergie. Il faut bien faire tourner les machines.
    – Que les pays qui n’ont pas accès à la technologie nucléaire et qui optent pour les convertisseurs renouvelables ont un bilan carbone nettement meilleur. Le résultant est le complément de celui d’avant; étant moins développés et ayant une consommation moindre, ces pays sont moins consommateurs d’énergie et nous reparlerons du sujet le jour où ils auront le même mode de vie que les occidentaux; ce à quoi ils aspirent.
    – Que le nucléaire n’est pas compatible avec le renouvelable. C’est encore enfoncer une porte déjà entrouverte. Les réseaux construits à la suite de convertisseurs puissants et dispatchant l’énergie dans les foyers, n’ont rien à voir avec une production décentralisée, intermittente, et qu’il faut stocker.
    À ce sujet; j’ai toujours eu de la peine à entendre les tenants de l’électricité renouvelable prétendre que c’était, ou que ce serait le réseau, construit et payé, qui servirait de batterie, ou d’amortisseur de charge. « Faut pas déconner »
    Revenons à nos moutons.
    Ces études ne nous apprennent rien qu’on ne sache déjà. Elles sont là pour donner du grain à moudre aux tenants des renouvelables; sans avoir la capacité de faire la distinction entre elles alors que les chiffres existent; contre les tenants du nucléaire qui, il faut bien le dire, ont pas mal de soucis à médiatiser positivement leur concept. Mais c’est de bonne guerre, puisque les économistes et financiers ont plus intérêt à l’un qu’à l’autre; sachant que ce sont eux en partie qui ont présenté cette étude ???
    Si nous considérons l’ensemble de la fabrication des convertisseurs, le service rendu, le coût en matériaux, le fait qu’il faut aller les chercher où ils sont et souvent dans dans des pays où ce sont des enfants qui sont esclaves du processus, les transports, la construction ou le renforcement des réseaux; en un mot si nous prenons l’ensemble de la chaîne et qu’on compare les choses qui le sont, comparables, à la proportion dont cela doit être fait; je suis certain que pas mal de ces théories fumeuses partent au classement vertical.
    L’hypothèse de départ devait être: « quel est le coût en carbone, matériaux, énergie et pollution induite de chaque convertisseur producteur d’énergie, dans chaque pays, en comparant les utilisations et les productions? »
    À ce moment-là vous aurez les chiffrages réels par KWh des différents organes de production et vous aurez aussi la capacité productive de chacun eu égard à la consommation en amont des matières premières nécessaires.
    Achetez un bon fauteuil pour ne pas en tomber !

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