Le nucléaire, une énergie décarbonée capable de diminuer les émissions de CO₂ au niveau mondial ?

En ce moment où la catastrophe climatique devient évidente, il y a une offensive généralisée des pro-nucléaires pour tenter de nous faire croire que l’énergie nucléaire « décarbonée » serait « la solution » pour limiter l’augmentation des gaz à effet de serre.

Le nucléaire produit aussi du CO₂, et pas en quantité négligeable, c’est très simpliste de dire que parce que la fission nucléaire ne dégage pas de CO₂, la production de chaque KWh d’électricité nucléaire ne génère pas de gaz à effet de serre , appelés GES (1) !

Plus on prend en compte l’entièreté du cycle (2), du minerai (d’uranium mais aussi de cuivre, fer…), du béton, jusqu’au démantèlement et aux “tentatives” de recyclage, plus la part de CO₂ produit augmente….

Vu les différents résultats des méthodes de calcul exposées ci-dessous, nous ne pouvons pas affirmer quel est le « bon » chiffre de la production de GES produit par les réacteurs nucléaires. Mais bien que nous soupçonnons que les chiffres communément acceptés sont certainement sous-évalués, nous ne sommes pas en mesure d’en proposer d’autres qui soient validés scientifiquement.

Nous nous limiterons à une réponse surtout qualitative et compatible avec le consensus général : le nucléaire produit une quantité de gaz à effet de serre (GES) comparable, voire inférieure à l’éolien, mais inférieure aux panneaux solaires photovoltaïques, et bien sûr très inférieures aux énergies fossiles.

L’urgence absolue est de diminuer drastiquement et rapidement les énergies fossiles dans les deux prochaines décennies, dès maintenant si possible !

Cependant, le nucléaire n’est pas une solution à la crise climatique :

Au niveau mondial, le nucléaire est actuellement très minoritaire et même en stagnation, 415 réacteurs, 4,3 % de l’énergie primaire, 10,3 % de l’électricité dont 70 % dans 5 pays (3).

Pour avoir un effet utile sur la réduction de CO₂ au niveau mondial, il faudrait multiplier le nombre de réacteurs par 10 ou 20. (4) Étant donné les coûts de plus en plus élevés de cette énergie et les délais de construction excédant les 10 ans ceci n’est pas compatible avec la situation d’urgence, ni avec les finances de beaucoup de pays, c’est même complètement irréaliste !
Et comme ces nouvelles centrales doivent être réparties sur la planète, cela implique inévitablement un énorme risque de prolifération de l’arme nucléaire, et une augmentation de la circulation de produits très dangereux.

De plus cela nous mènera directement à la fin des ressources en uranium, ou du mois une forte augmentation drastique du coût d’extraction (financier et énergétique), même si les ressources dans l’eau de mer sont énormes, bien que difficilement exploitables actuellement… De plus les réacteurs nucléaires sont en réalité aussi des machines thermiques, 60 % de la chaleur est perdue, et le refroidissement nécessite de grandes quantités d’eau fraîche, ce que les perturbations climatiques rendront de plus en plus difficile…

Pour ce qui concerne le CO₂, au niveau mondial, prolonger les réacteurs actuels ou les remplacer par des nouveaux, c’est une goutte d’eau dans le mix énergétique et c’est gaspiller des ressources que nous devons investir dans de nouvelles solutions, quitte à utiliser dans certains pays comme le nôtre, des centrales à gaz d’appoint. Ces centrales à gaz ne sont pas destinées à remplacer les réacteurs ni à fonctionner en continu, elles seront seulement utilisées en cas de besoin d’un appoint temporaire. Comme le précise le député Samuel Cogolati, leur production de CO₂ sera comptabilisé au niveau européen et compensé dans ce qu’on appelle l’ETS, emission trading system, ou le “système d’échange de quotas d’émission de gaz à effet de serre au niveau européen”. Ce système permet d’échanger des quotas de production de CO₂ entre diverses installations dans un cadre visant à la réduction progressive du total émis au niveau européen. Lire les dispositions légales des quotas ETS, en français .

L’âge moyen des réacteurs nucléaires est de 31 ans, ils arrivent tous en fin de course et deviennent de plus en plus dangereux.

Quels sont les résultats des études sur la question ?

Le GIEC cite en réalité 3 chiffres concernant l’émission de CO₂ par le nucléaire, soit 3.7, 12 et 110 grammes de CO₂ équivalent par kWh électrique. (6) La valeur médiane 12 est la valeur centrale publiée par le GIEC et reprise par les autres institutions officielles. Cette estimation est une médiane (1) et est donc le résultat d’une méta-analyse d’études de cas sur lesquelles le GIEC se repose et qui tiennent certainement en compte peu (3.7), ou un peu plus (110) l’entièreté du cycle. Il n’est donc pas certain qu’il s’agit de l’étude de cycles complets, surtout pour ceux qui ont la valeur minimale.

Les questions suivantes ont été posées au GIEC et à Mr Jean-Pascal Van Ypersele de Strihou:

  • Pourquoi publier une médiane, inexploitable pour nos calculs,  plutôt qu’une moyenne ?
  • Sur quels travaux scientifiques se base le GIEC pur arriver à ce chiffre ?

Nous n’avons jamais reçu de réponse !

Mais selon un professeur belge de l’Université d’Anvers qui a travaillé avec le GIEC  cette organisation n’a ni fait, ni requis, de recherche scientifique pour arriver à ce chiffre de douze grammes (ce n’est d’ailleurs pas son rôle). L’évaluation aurait été faite par l’AIEA, nous n’avons donc pas de source scientifique publiée dans un journal reconnu à comité de lecture !

Cependant nous devons reconnaître que cette valeur de 12g CO₂ eq/kWh, à tort ou à raison, fait consensus et est utilisée comme base de calcul par de nombreux experts.

EDF utilise le chiffre de 6 g de CO₂ eq/kWh, non pas sur base de travaux scientifiques, mais suite à une évaluation faite par …..les services de EDF R&D ! (Certaines autres publications d’EDF en mars 2020 parlent de 4 grammes…). Il se dit aussi qu’en France, de moins en moins d’électricité produite par le charbon et le fuel a été utilisée pour construire les éléments qui composent les centrales françaises, par rapport à la Chine, notamment.

Bref, pas de de base scientifique connue justifiant ce chiffre de 4 ou 6 grammes de CO₂ (7).

L’étude Sovacool, (8) publiée en 2008, basée sur l’étude d’une centaine de cycles complets, suggère que le chiffre réaliste moyen serait de 66 g CO₂ eq/kWh, soit plus que le photovoltaïque ; le maximum trouvé serait de 288 g CO₂ eq/kWh , soit la moitié des émissions de CO₂ du gaz !

D’après l’Université de Liège, cette étude publiée en août 2008 serait maintenant obsolète, et certainement aussi les évaluations antérieures à 2008  !

Ce chiffre de 66 g CO₂ eq/kWh est cependant repris par l’ADEME (Agence de la Transition Écologique [France]) pour l’évaluation mondiale, mais qui conseille la valeur EDF de 6 grammes pour la France !? (9)

Le calcul de la production de GES par le nucléaire est complexe, les résultats pour le monde et pour un pays particulier ne sont pas nécessairement les mêmes, et les diverses méthodes de calcul ne convergent pas vraiment, et le GIEC ne cite pas ses sources…

Il faut en effet tenir compte de tous les flux d’énergie sur de longues périodes, les techniques et les rendements évoluant au cours du temps.

L’enrichissement de l’uranium est plus efficace qu’au début, cependant, plus nous nous rapprochons de l’épuisement des mines d’uranium, plus l’extraction demandera d’énergie et plus le coût énergétique et financier du combustible augmentera !

Il faudrait aussi ajouter les flux annexes de GES (5).

Vu la complexité du problème, il n’est pas possible de refaire ces calculs «manuellement » dans une feuille Excell. Les spécialistes utilisent des bases de données et des applications dédiées aux ACV (Analyse du Cycle de Vie, dont l’évaluation de la production de CO₂ est un des aspects traités). (2)

L’équipe de l’Université de Liège (Chemical Engineering – PEPs) nous en signale deux :
GaBi et sa base de données propre, et SimaPro avec la base de données Ecoinvent.
Conclusion : la première rejoint le chiffre assez faible d’EDF (6 g), la seconde rejoint le chiffre du GIEC (12 g), sous une forme utilisable (une vraie moyenne).

Nous n’en saurons pas plus sur les chiffres scientifiquement reconnus et nous ne pouvons en proposer d’autres, même si nous avons la nette impression qu’ils sont sous-estimés parce que :

  • Seule la fabrication des éléments combustible est prise en compte ; nous savons que le coût énergétique de l’extraction du minerai va augmenter, est-il correctement intégré à ces bases de données ?
  • Les déchets miniers et leurs dégâts n’ont pas été correctement traités dans les pays du Nord, et pas du tout dans les pays du Sud.
  • Le coût de la gestion des déchets sortant des réacteurs est largement sous-estimé, même si dans le futur on espère que l’énergie sera largement décarbonée… On comprend pourquoi les gestionnaires veulent les balayer sous le tapis géologique supposé stable et réduire la maintenance à zéro et les “oublier”. Mais il est hautement probable que les générations futures devront prendre en charge ce fardeau pendant une très très longue période et dépenser des ressources et de l’énergie, et au final le bilan global de l’expérience nucléaire apparaîtra bien sombre…

Conclusion

Tout ceci confirme notre opinion que le nucléaire produit une quantité de gaz à effet de serre (GES) comparable à l’éolien, mais inférieur aux panneaux solaires photovoltaïques, et bien sûr très inférieures aux énergies fossiles. Mais, comme expliqué plus haut, ce n’est en aucun cas une réponse à la crise climatique.


NOTES :

  1. GES : Le CO₂, mais aussi le méthane, l’ozone, et divers gaz industriels (composés chlorés et fluorés…) sont des gaz à effet de serre. Ils sont caractérisés par leur capacité à piéger la chaleur (infrarouges) dans l’atmosphère, et leur effet est aussi pondéré par le temps qu’ils subsistent dans l’atmosphère. Le méthane est beaucoup plus réchauffant que le CO₂, mais il reste moins longtemps dans l’atmosphère..Notons que la vapeur d’eau naturelle participe grandement à l’effet de serre naturel qui réchauffe notre planète et qui nous donne un ciel bleu et nous évite une température de -18 °C. La vapeur produite par les évaporateurs des centrales est bien aussi un GES, mais son effet est limité, car cette petite quantité de vapeur d’eau additionnelle reste très peu de temps en suspens et s’intègre aux processus naturels. Une prolifération de réacteurs (plus de 8000 ?), qui produisent surtout de la chaleur, contribuerait cependant au réchauffement de l’atmosphère et à sa capacité à se charger en vapeur d’eau.
  2. L’analyse du cycle de vie (ACV – en anglais LCA [Life Cycle Analysis]) est une méthode d’évaluation normalisée (ISO 14040 et 14044) permettant de réaliser un bilan environnemental multicritère et multi-étape d’un système (produit, service, entreprise ou procédé sur l’ensemble de son cycle de vie).
  3. Le Prof Damien Ernst de l’Ulg propose effectivement de construire 8532 nouveaux réacteurs, et d’envoyer les déchets sur la lune ! Dans un tweet envoyé lorsqu’il a appris la décision de la sortie du nucléaire en Belgique, il posait la question de la nécessité de mettre les écologistes en prison, “et que même la prison serait une peine trop soft”…
  4. Les flux annexes de gaz à effet de serre sont surtout le fluor et le chlore utilisés durant l’enrichissement. Nous ne savons pas ce que deviennent ces gaz, dans quelle proportion ils sont filtrés, recyclés, ou relâchés dans l’atmosphère. Le SF6 utilisé comme isolant dans les installations électriques des centrale, et les autres gaz fluorés utilisés dans la centrale, ajoutent à peu près 1 % d’équivalent CO₂ au total de la production du réacteur. Un kilo de ce gaz SF6 (hexafluorure de soufre) équivaut à 23500 kilos de CO₂ en terme de pouvoir réchauffant. Comme 100 kg par an sont autorisés, (norme récemment dépassée à Flamanville, soit 102 kg !), chaque centrale peut potentiellement relâcher, en plus du reste, près de 2400 tonnes d’équivalent CO₂ par an. La centrale de Flamanville a produit 6,64 TWh en 2019 soit 6.64*30 milliards de grammes de CO₂, soit donc 199 200 tonnes de CO₂. Le SF6 ajoute donc 2400 tonnes à ce total, soit environ 1,2 %, ce qui est peu. Notons qu’il y a aussi du SF6 dans nombre de centrales électriques non nucléaires, il a la propriété de limiter les arcs électriques.
    En fait il y a d’autres gaz, comme le R134A et le R125, utilisés comme fluides refroidisseurs dans les compresseurs, ou comme fluide anti-incendie. Comme ils impactent moins l’effet de serre que le SF6, le calcul ci-dessus, qui considère qu’il n’y a que du SF6, reste valable et donne une valeur maximale.
    Le tableau des équivalences CO₂ des gaz (à 100 ans !) se trouve à la la page 183 de ce rapport réalisé pour l’ADEME.
  5. Annexe III de l’AR5 du GIEC. p.1335
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Empreinte_carbone_de_l‘électricité
    https://fr.wikipedia.org/wiki/énergie_et_effet_de_serre
    Notez les différences entre les sources…
  6. La médiane d’un ensemble de valeurs liées à des échantillons est une valeur x qui permet de couper l’ensemble des valeurs en deux parties égales : mettant d’un côté une moitié des valeurs, qui sont toutes inférieures ou égales à x et de l’autre côté l’autre moitié des valeurs, qui sont toutes supérieures ou égales à x. La médiane donne une information sur la répartition numérique des échantillons ; cependant elle ne nous dit rien sur la répartition des valeurs dans les groupes Min et Max. Si tous les échantillons Max étaient au-dessus de 100, la médiane resterait quand-même à 12, cela peut induire en erreur !
    La moyenne est très utile car elle nous permet d’estimer l’émission de CO₂ d’un groupe de réacteurs dont on connaît la puissance électrique.
    Par analogie, connaitre la médiane des salaires d’un pays a un intérêt sociologique, mais la moyenne nous permet de recalculer la masse salarial totale, connaissant le nombre de salariés.
  7. EDF voir le document de mars 2020 qui montre l’exception française : de 4 à 6 g CO₂ eq/kWh
  8. Sovacool : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301421508001997?via ihub et aussi un article du journal Nature.
  9. Dans l’archive 2014 l’ADEME cite Sovacool : https://www.bilans-ges.ademe.fr/static/documents/[Base Carbone] Documentation générale v11.0.pdf page 93. Mais retour au chiffre d’EDF sur la version en ligne actuellement, soit 6 g (après quelques pressions ?…) : https://www.bilans-ges.ademe.fr/documentation/UPLOAD_DOC_FR/index.htm?conventionnel.htm.
    Juste en dessous : https://www.bilans-ges.ademe.fr/documentation/UPLOAD_DOC_FR/renouvelable.htm , l’ADEME re-cite les valeurs mondes de Sovacool, mais nous demande de nous référer à l’annexe III de l’AR5 du GIEC pour les valeurs « monde », soit donc 12 grammes !?


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