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Dossier

Le mix décarboné de demainpar Christophe BEHARDirecteur de l'Energie Nucléaire du CEA

Depuis maintenant quelques années, un constat s’ impose à nous : le monde de l’énergie a

changé ! Les enjeux à relever sont de taille : la sécurité d’approvisionnement en énergie, la

lutte contre le changement climatique, et l’accès à l’énergie pour tous à un coût abordable.

Ceci, dans un contexte de croissance démographique très importante amplifié par une crise

financière et économique mondiale de grande ampleur, avec des incertitudes économiques qui

n’ont jamais été aussi fortes.

Les chiffres sont édifiants.

Le seuil des 7 milliards d’habitants dans le monde a étéfranchi, avec les besoins inhérents en énergies.L’énergie primaire consommée mondialement est à plusde 80% d’origine fossile, posant la double question del’épuisement des ressources et des émissions de gaz à effetde serre. En 2011, 20% de la population n’a toujours pasaccès à l’électricité alors que selon l’Agence Internationalede l’Energie il suffirait d’augmenter de 5% lesinvestissements annuels mondiaux du secteur del’électricité pour qu’à l’horizon 2030 toute la populationait accès à l’électricité, sachant que vivre sans électricitécorrespond à diminuer son espérance de vie par deux !Les émissions de gaz à effet de serre augmententaujourd’hui plus rapidement qu’elles ne l’ont jamais faiten raison principalement de l’utilisation de combustiblesfossiles et, dans une moindre mesure, des changementsd’affectation des terres. Par exemple, les émissions dedioxyde de carbone provenant de l’utilisation decombustibles fossiles sont passées de 6,4 Gt par an dansles années 90 à 7,2 Gt de carbone par an pour la période2000­2005, soit une augmentation de plus de 10% !Face à ces enjeux, llee CCEEAA aa uunn rrôôllee ddee pprreemmiieerr ppllaann ààjjoouueerr.. Nous travaillons en effet sur les moyens deproduction d’électricité bas carbone que ce soit au travers

du nucléaire ou des énergies renouvelables. Ces énergiesétant par nature très différentes, grandes unitéscentralisées fonctionnant en base ou semi­base pour lenucléaire quand les énergies renouvelables sont plutôtdécentralisées et intermittentes, la tentation est grande deles opposer. Nous pensons au contraire qu’il est temps dedépasser ces vieux clivages, que loin d’être concurrentes,ces énergies sont complémentaires et que leur synergiesera un atout considérable pour rendre plus vertueux lesmix énergétiques à venir.Cela concerne au premier abord la production électrique.Dans un contexte de demande croissante, le nucléaire estincontestablement la solution optimale pour répondreaux besoins de production en base, les énergiesrenouvelables pouvant contribuer à satisfaire l’activitédiurne et aider au passage des pics de puissance toujoursplus marqués.A moyen terme, le nucléaire électrogène peut contribuerà la production bas carbone d’hydrogène via l’électrolysede l’eau, cet hydrogène pouvant notamment contribuer àmaximiser le rendement matière lors de la production debiocarburant pour « verdir » le secteur des transports.L’hydrogène ainsi préparé peut aussi jouer le rôle destockage d’énergie et pallier les difficultés liées àl’intermittence des renouvelables. Au­delà, l’énergienucléaire éventuellement pourrait contribuer à satisfaireles besoins de chaleur et devenir une composante desindustries extractives ou chimiques, voiresidérurgiques…Le champ des possibles est donc très ouvert. Cependant,les améliorations voire les ruptures technologiques nepourront exister si l’on ne mène pas des actions de R&Dcontinues, de haut niveau, en lien étroit avec un tissuindustriel puissant. C’est toute la logique des actions quenous menons au CEA, de la recherche la plusfondamentale jusqu’à l’industrie, contribuant ainsi àremplir les objectifs nationaux et internationaux.Ainsi, le nucléaire va être amené à jouer un rôle importantdans le monde. J’en suis convaincu. Si l’on ne peut nierl’impact négatif qu’a eu la catastrophe de Fukushima surla renaissance du nucléaire, celui­ci reste cependant

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Dossiermodéré comme vous le montreront un peu plus tard lesanalyses de l’I­tésé qui vous seront présentées. L’énergienucléaire est ainsi appelée à jouer un rôle déterminantpour accompagner les fortes croissances de la Chine et del’Inde, et dans une moindre mesure de la Russie. Auniveau européen, les perspectives de développement dunucléaire sont plutôt stables malgré le désengagement del’Allemagne.A plus long terme, il nous parait évident qu’’iill nnee ppoouurrrraa yyaavvooiirr ddee nnuuccllééaaiirree dduurraabbllee ssaannss qquu’’iill nnee ssooiitt ffaaiitt aappppeell aauuxxrrééaacctteeuurrss ddee 44èèmmee ggéénnéérraattiioonn àà nneeuuttrroonnss rraappiiddeess. Leurdéveloppement constitue pour le CEA un programmemajeur, issu de l’engagement historique du pays dans lafilière et s’inscrivant dans le cadre de la loi du 28 Juin2006. Les avantages de la filière sont de permettre ledéveloppement d’un nucléaire pleinement durable ­économisant les ressources et minimisant les déchetsultimes ­ et possédant un très grand niveau de sureté.

Réacteur AstridLLaa FFrraannccee aa ffaaiitt llee cchhooiixx ddee pprriivviillééggiieerr lleess ffiilliièèrreess àànneeuuttrroonnss rraappiiddeess, parce qu’ils offrent les meilleuresperspectives pour utiliser au mieux le potentielénergétique de l’uranium, accroissant ainsi l’autonomie dela production électrique, et pour débarrasser les déchetsultimes de leurs composants potentiellement les plusnocifs sur le long terme : ils permettent de brûler et doncde recycler tout le plutonium issu des réacteurs actuels. Ilsexploitent mieux les ressources : les réacteurs actuelsconsomment mal l’uranium naturel (entre 0,5 et 0,8% deson potentiel énergétique) car seule une part minoritairedans le minerai peut être utilisée. Les réacteurs à neutronsrapides eexxppllooiitteenntt ttoouutt ll’’uurraanniiuumm naturel et égalementl’uranium appauvri non consommé par les réacteursactuels, ce qui constitue un atout majeur pourl’indépendance énergétique. Ils permettent de brûlercertains produits minoritaires résultant de la fission del’uranium dans le réacteur (la transmutation), diminuantainsi la radiotoxicité des déchets ultimes, ce qui faciliteraleur gestion. Ils sont rrééssiissttaannttss àà llaa pprroolliifféérraattiioonn : utilisanttout type d’uranium comme combustible (naturel ouappauvri), ils ne nécessitent plus d’usinesd’enrichissement, et d’autre part ils consomment eux­mêmes au fur et à mesure le plutonium qu’ils produisent.Enfin, les RNR doivent répondre aux exigences légitimesde sûreté, les études de sûreté sont donc au cœur des

travaux de conception de ces réacteurs du futur. Lesréacteurs rapides refroidis au sodium présentent a prioriun certain nombre d’avantages importants en matière desûreté nucléaire : le circuit primaire (cœur, pompesprimaires, échangeurs intermédiaires) est entièrementcontenu dans la cuve principale et n’est pas pressurisé ; lagrande quantité de sodium primaire donne au réacteurune inertie thermique très grande qui augmente le « délaide grâce » en cas de perte de refroidissement ;l’architecture du RNR­Na assure une très bonne mise enroute de la circulation naturelle ce qui permet deconcevoir des systèmes passifs d’évacuation de la chaleurrésiduelle…. Les travaux en cours sur ASTRID portent, enparticulier, sur la maîtrise de la réactivité en cas de pertedu refroidissement par le sodium (cœur à coefficient devidage négatif), la récupération du corium en casd’accident grave, l’élimination de toute possibilité d’uneréaction sodium­eau … mettant ce réacteur en rupturetotale par rapport à tous les RNR­Na.La filière de réacteurs rapides à sodium est la plus maturedes filières dites de quatrième génération avec400 années.réacteur d’exploitation cumulée aux Etats­Unis, en Europe et en Russie.Un marché important est en train d’émerger, toutparticulièrement en Chine, en Inde et dans une moindremesure en Russie. Il pourrait atteindre une cinquantainede réacteurs d’ici le milieu du siècle. En ce qui concerne lecas français, différents scénarios sont à l’étude pour uneintroduction progressive de RNR dans le parc françaisvers 2040/2050.Face à cet enjeu international majeur, nous ne pouvonsque souligner une fois encore l’importance de maintenirun fort niveau d’études de R&D et d’encourager lescollaborations internationales afin de mutualiser nosconnaissances et d’atteindre une taille suffisante face auxenjeux économiques du développement d’une telle filière.J’aimerai également insister sur un point qui me sembleessentiel : iill nn’’yy aa ppaass dd’’ééccoonnoommiiee ffoorrttee ssaannss iinndduussttrriiee..Depuis longtemps, la France, consciente des enjeuxd’indépendance énergétique, est engagée dans unepolitique nucléaire forte et de long terme. Desinvestissements importants ont été réalisés, avec desruptures comme le passage aux réacteurs à eau ou laconstruction de grands équipements largementexportateurs comme en son temps l’usined’enrichissement de l’uranium d’Eurodif, Georges Besse1, ou aujourd’hui les usines de La Hague et Mélox. C’estde cet engagement qu’est né le système d’aujourd’hui,largement à l’initiative de l’Etat.Aujourd’hui, nous avons besoin conjointement d’uneactivité de R&D et industrielle forte pour exporter.Comme l’a rappelé la Commission «Energies 2050»présidée par Jacques Percebois, «la France est le pays deréférence dans le monde dans le domaine nucléaire, ilserait irresponsable d’abandonner toute présence sur cette

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technologie au moment où la Chine, l’Inde et la Russiedeviennent des acteurs importants». Enfin, face à desproblématiques de plus en plus complexes, la technico­économie est un outil indispensable pour une approcheglobale, responsable et efficace, pour analyser lessituations présentes ou futures et prendre aujourd’hui lesmeilleures décisions.

Usine de la HagueIl serait très hasardeux de ne reposer que sur un seulscénario ou une unique vision pour orienter le paysageénergétique à l’horizon 2050, voire au­delà. Souvenons­nous de ce que les prévisionnistes du début des années 70avaient établi comme scénarios énergétiques pour lesquarante années qui nous séparaient d’eux ! Même leClub de Rome s’est trompé en quelques domaines,notamment en termes de prévision de la demande.L’incertitude est multiforme : elle est technologique,économique, politique, financière et mêmedémographique. Mais cette difficulté n’invalidenullement l’intérêt de l’analyse économique.Au premier niveau, évaluer la compétitivité d’unetechnique par rapport à une autre, compte­tenu denombreux critères, reste un guide irremplaçable pourorienter nos recherches. Décrire des scénarios plausibleset cohérents, en décrire d’autres plus inventifs etnécessitant des efforts de grande ampleur, permet debaliser le champ des possibles et d’exclure des stratégiesqui en première analyse pouvaient présenter quelque

intérêt. Une expertise forte en termes d’analyse descénarios de MIX énergétiques est donc indispensable auCEA. C’est en ce sens que j’ai demandé à l’I­tésé, en lienavec la Direction de la Recherche Technologique, de meproposer une démarche et des outils à même d’assoir etde consolider notre expertise en la matière, déjà reconnuepar le Gouvernement. La localisation de nos économistesau sein du Plateau de Saclay est par ailleurs un atoutd’importance, avec les collaborations qui se nouent avecl’Ecole Centrale, Polytechnique, HEC, l’ENSAE ou encoreEDF… sans oublier l’IFP – Energies Nouvelles, notrepartenaire de l’ANCRE et l’Université de Dauphine quiest une des grandes références en matière d’économie del’énergie.Au­delà, l’analyse économique de l’incertain, qui peutêtre réalisée par des méthodes de simulation et demodélisation micro et macroéconomiques, est un outilpuissant d’aide à la décision, puisqu’elle traite lesincertitudes et leur levée graduelle au cours du temps.FFaaccee aauuxx ddééffiiss éénneerrggééttiiqquueess ffuuttuurrss,, llee CCEEAA eessttiinnccoonntteessttaabblleemmeenntt uunn aacctteeuurr ssttrraattééggiiqquuee ppoouurr llaa FFrraannccee eettppoouurr ll’’EEuurrooppee. L’énergie nucléaire contribuera dans ladurée à rendre les mix énergétiques plus vertueux, enforte synergie avec les énergies renouvelables. Pourconcourir à relever ce défi, nous pensons qu’il fautcontinuer à maintenir des compétences associées en unprogramme structuré avec un objectif clair et des moyensadaptés. La force du CEA en ce domaine vient de notresavoir faire, qui repose en particulier sur une capacité dedialogue avec l’industrie, d’un côté, et les pouvoirspublics de l’autre. Ce modèle est reconnu au planinternational : il nous permettra de disposer, le momentvenu, des meilleures technologies pour faire face auxgrands défis qui s’annoncent. A terme, le développementdes marchés dépendra fortement de l’économie desfilières en concurrence. L’I­tésé a la charge d’éclairer cetteproblématique.

RReemmeerrcciieemmeennttss aauuxx iinntteerrvveennaannttss qquuii oonntt ccoonnttrriibbuuéé àà llaa rrééuussssiittee ddee llaa jjoouurrnnééee II­­ttéésséé 22001122­ Nicolas Bardi, Chef du Département des Technologies Biomasse et Hydrogène ­ CEA/DRT­ Pierre­René Bauquis, Professeur auprès de l'Association Total Professeurs Associés & Professeur associé à l'ENSPM­ Christophe Béhar, Directeur de la Direction de l'Energie Nucléaire ­ CEA/DEN­ Bernard Bigot, Administrateur Général du CEA­ Jean­Paul Bouttes, Directeur de la Stratégie et Prospective et Chef Economiste du Groupe EDF­ Alain Bucaille, Conseiller auprès du Président du Directoire d'AREVA­ Dominique Bureau, Délégué Général du Conseil Economique pour le Développement Durable­ Franck Carré, Directeur Scientifique ­ CEA/DEN­ Patrick Criqui, Directeur du Laboratoire d'Economie du Développement Durable et de l'Energie­ Serge Durand, Direcgteur KIC InnoEnergy France ­ CEA­ Charles­Antoine Goffin, Chef du bureau des politiques publiques et des tutelles à la DGEC­ Jacques Percebois, Directeur du CREDEN, Président de la Commission "Energies 2050"­ Mechthild Wôrsdörfer, Directrice à la DG Energie de la Commission Européenne­ Séverine Dautremont, Alain Le Duigou, Frédéric Legée, Gilles Mathonnières ­ CEA/I­tésé