Quel mode de production électrique pour les 5 prochaines années ?

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Soumis par bchatelet le sam 18/09/2021 - 18:19

Dans l'article "Pourquoi utiliser rapidement le méthanol en France", il est en particulier indiqué que 30 Millions de tonnes de CO2 peuvent être évités  en remplaçant les procédés de combustion émetteurs des industries manufacturières par des sources d'énergie électriques ? Quelles production d'électricité cette transformation induirait-elle? Peut-elle être satisfaite en 5 ans?  

Quels nouveaux besoins?
Rte dans un rapport 2021, évalue à 30% l'augmentation des besoins d'électricité d'ici 2050 (7zh, p 16/64), en se basant sur une tendance très marquée de la diminution de consommation d'énergie primaire de 40% (7zm,p11/66) d'ici 2050, ce qui peut paraître assez irréaliste et contribuerait à sous estimer les besoins en électricité à cette horizon (43min). Negawatt ('7ze, p13/16) pour sa part fait des estimations du mix énergétique sur la base d'une diminution de 300% de l'énergie primaire d'ici 2050. Le rapport Rte évalue aussi l'investissement nécessaire à 2% par an jusqu'en 2060 -ou 1,33% jusqu'en 2050 (7zd, p 11,52/64)-. Ce dernier montant correspond environ aux recettes provenant de la fiscalité éeocologique qui s'élèvent à plus de 50 Milliards. Cependant ces projections sont par exemple en deçà de l'augmentation au niveau mondial en 2021 de la demande d'électricité (7ze) ou de celles du Royaume-Uni qui envisage un triplement de sa capacité de production électrique d'ici 2050 (7zf) (7zg) sur la base d'une augmentation de sa consommation de 50%, ou encore d'autres pays (7zl, 36min).  Les données de l'Iea sur la dernière décennie montrent aussi une augmentation assez nette de la consommation électrique au niveau mondial (7zm), tandis qu'il y a au niveau mondial chaque année un accroissement de 100GigWh de la capacité de production d'électricité (7zo, 6min).
D'après l'Insee en 2017 l'industrie aurait consommé hors électricité 27 millions de tonnes équivalent pétrole. Or si 1t equivalent pétrole équivaut à 11,6MWh (7), cela signifie que 27 millions de teqp représentent 27*11,6=313Twh d'électricité sur une production annuelle de 500 Twh. Cela reviendrait rien que pour remplacer  l'énergie de combustion fossile provenant de l'industrie manufacturière à augmenter en 5 ans de 62% la production électrique Française. D'ici 2050, remplacer les 70% de consommation d'energie émettrice de CO2 sur une consommation de 138Mtep, reviendrait à augmenter la production électrique de 0,7*138*11,6= 1120Twh c'est à dire multiplier la production actuelle par 1620/500=3,24. La loi de programmation pluriannuelle de l'énergie 2019 n'est pas du tout sur cette trajectoire car elle ne prévoit quasiment pas d'augmentation de la consommation d'électricité à l'horizon 2028 (7a, p7/44). Même si ce dernier multiple est un borne supérieure, qui peut être probablement diminuée par exemple par des gains dans le domaine de la sobriété du chauffage résidentiel (qui représentait en 2017 l'équivalent de  449 TWh annuel) on reste dans une fourchette estimée de 2,2-3,2 d'augmentation de production du parc électrique d'ici 2050. En France, cependant l'objectif affiché en 2023 dans la loi concerne la part du nucléaire dans le mix électrique (7b), sujet essentiellement politique, qui passe sous silence le chiffrage des besoins en s'en remettant à des scenarios plus ou moins plausibles sur lesquels l'Etat ne se positionne pas de façon explicite.

 

Quel mix électrique?
Rte dans son rapport 2021 envisage six scenarii de composition du mix électrique en 2050 (7zm,p17/64). Or une étude montre (4es, p11/12) qui si l'on a en proportion moins 30% de solaire dans le mix  (et plus généralement d'énergies renouvelables avec un facteur de charge voisin de 25%) , pour éviter le risque de blackout il faut toutefois dimensionner la puissance installée pour qu'elle soit 40% au dessus de la demande maximale, et qu'au delà de 30% de solaire on a un risque important. On peut donc déduire de ce dernier article qu'aucun des scenarii M23,M1,M0,N1,N2,N03 proposé par Rte ne respecte ce seuil de 30% (4eu,p25/28) et semblent tous associés des risques importants de gestion de l'intermittence. Il faut en effet pour éviter le problème de l'intermittence privilégier l'éolien en mer (facteur de charge proche de 50%) par rapport à l'éolien terrestre, même si le coût du premier est plus élevé (4et,25min). L'exemple du Danemak qui produisait en 2019, 47% de son électricité à partir de l'éolien avec un facteur moyen de charge de 30% (4eu) et sans utiliser des capacités hydrauliques comme moyen de stockage, montre aussi un sysème qui n'est pas oriénté vers l'objectif zéro carbone. En effet, les centrales à biomasse sont utilisées et 40% de la production d'électricité est exportée (4ev) . La transition énergétique ne se résume en effet pas à l'utilisation des énergies renouvelables, et il faudrait que le Danemak utilise par exemple les techniques de CCS ou CCUS pour parvenir à l'objectif zéro carbone (4ev) (4ew) ou les moyens de Step, l'équilbrage via le réseau électrique européen n'étant probablement pas suffisant. Par ailleurs les analyses de coûts avancées par Rte (4ex,p33/64) qui ne sont pas justifiées dans le détail, reposent principallement sur des estimations des coûts de stockage liés à l'utilisation des énergies renouvelables intermitentes. Or, il semble ces estimations semblent assez aléatoires dans la mesure où les techniques de CCUS, qui peuvent participer pour une part trés importante de ces estimations ne sont pas mentionnées (4ez,p36/64) (4eza) (4ezb) (4ezc). Il y a par exemple une référence à l'utilisation de l'hydrogéne (4ey,p40/64) alors que c'est le moyen le plus onéreux de stockage de l'energie (4ez, 3.4.3).Le stockage par batteries semblent assez approprié à la production électrique solaire locale, et les CCUS à la celui de l'éolien (4eza) dont l'intermittence est nettement moins prévisible. En effet dans le cadre de la transition énergétique le calcul du coût de la modification du mix électrique ne peut totalement être isolé des solutions retenues comme moyens de substitution aux énergies fossiles, qui sont pour une large partie en 2022 encore assez inconnues. Ceci pourrait être le cas en particulier si on devait trouver des débouchés immédiats  pour un stockage massif d'electricité provenant de l'exploitation de la totalité du potentiel éolien offshore, qui  pourrait être d'ici 2040 la première source de production d'énergie electrique en Europe (4ezb).. A défaut d'utiliser les CCUS il faudra probablement équilibrer le réseau électrique Européen en développant  davantage les sites permettant l'exploitation de solutions le pompage-turbinage (4ezc) qui est l'une des solution de stockage de l'energie d'origine électrique la moins chére (4ezc, p12/21).

Quelles gestion de l'intermittence?
Peut-on la gérer par le maintien d'une production à partir d'énergies fossiles ou faut-il développer les CCUS et le pompage-turbinage? 
Il est à moitié étonnant que l'Etat Français ait été condamné par le conseil d'état (1) pour une certaine inertie dans sa lutte contre le réchauffement climatique. En effet par exemple 7,2%  (2) du mix énergétique électrique Français vient des énergies fossiles et 1,8% de la biomasse, toutes deux émettrice de GES. Certaines sociétés  comme Engie (3) gagnent de l'argent en produisant de l'électricité issue de la biomasse ou des centrales à gaz (4), ce qui contribue à augmenter l'effet de serre. L'état pourrait en effet, au delà des problèmes de saisonnalité, interdire les productions d'électricité carbonnée, au moins en France métropolitaine, dans les 5 prochaines années. On pourrait en effet semble-t-il dans ce domaine limiter grosso-modo les exportations à 11-7,2-1,8%=2% et renoncer à utiliser les énergies fossiles et la biomasse pour la production électrique. La captation du C02 pour la transformation en méthanol pourrait  semble-t-il assez bien résoudre les problèmes d'intermittence et de variations de la production électrique car une politique de stockage de l'énergie pour la production d'électricité d'origine décarbonée n'a pas été à ce jour mise en place (5). A défaut il y de nombreuses possibilités de pompage-turbinage à developper, en particulier dans les territoires non metropolitains (5a) (5b). Ainsi, alors que le rendement du pompage turbinage est supérieur à 75%, les capacités Françaises installées ne dépassaient pas en 2021, 6GigWh, c'est à dire pas plus de 23% de la puissance hydro-électriques tandis qu'un potentiel de 5GWh n'est d'aprés Edf pas exploité (5ba). Des estimations donnent cepenant un potentiel de 14 à 33Gwh (5bb), qui permettrait probablement de remplacer la majeure partie des centrales à gaz destinées à la production électrique (hypothése de 1.4Twh annuel produit par GigaWh de puissance installée). Les chiffres à la baisse de production hydroélectrique en 2022 (5c), témoignent aussi du potentiel incomplétement exploité, alors que la France était exportateur et importateur d'électricité en 2021. Les centrales à gaz dont la puissance installée en France représentent au moins 6.6GigWh (5bb) ne servaient en réalité, avant 2021, qu'à pallier l'intermitence et pourraient ainsi être supprimées en partie par l'exploitation des capacités annoncées en hydro-turbinage. Alors que 46Twh de gaz ont été utilisés exclusivement en 2021 pour la production électrique (5bc) d'aprés le ministére de l'environnement 1GW de puissance installée en STEP permettrait de produire en moyenne 0,3Twh/an (5bd). Le chiffre parait faible en comparaison de la moyenne mondiale qui se situerait plutôt à 3.2Twh annuel/GigWh de puissance (5bh). Les step constituent le moyen le moins cher de stocker la production électrique (p5/13). Les projets sont cependant bloqués en France depuis les années 2010 à cause des régles de marché (5bi) (5bl). Il avait en 2013 selon Edf au moins 5Gwh de sites de step "marines" déjà recensés et non exploités (5bj)
Selon l'Aiea il faudrait multiplier par 4 la capacité de step installée en Europe d'ici 2050 (tableau 2), (capacité 2019), ce qui correspond environ à 5% d'augmentation annuelle. Ceci d'autant qu'on anticipe déjà une baisse de la production des barrages à l'horizon 2050 (5bg). Il y a par ailleurs des solutions comme le fait de relever le niveau des digues des étangs de certaines régions comme la Camargue, en associant leur vidage à du turbinage (5bf) (5bg) (5bh) ou de construire des bassins de rétention d'eau en méditerannée. L'usine marémotrice de la Rance est déjà utilisée en partie comme Step (5bg). Le Royaume-Uni qui s'est engagé à une production éléctrique 100% décarbonée d'ici 2035 a aussi 5,2Gw de projets en 2022, tandis que des études estiment qu'il faudrait en réalité développer pour cet objectif au moins 13Gwh de puissance (5bf). Une étude montre aussi qu'exploiter 1% des sites possibles de pompage-turbinage dans le monde permettrait de résoudre la question de l'intermittence des Enr (5be, p11/19) . L'Allemagne, en 2021, est par moment obligé de mettre à l'arrêt certaines éoliennes (6a, 4min40) car elle ne parvient pas à distribuer le surplus de production électrique, aurait aussi intérêt à développer ce type de stockage. Elle doit en effet faire appel à d'autres pays (Suisse, Norvége, Autriche) pour pallier à son déficit de capacités installées (6ab).

 

Les énergies renouvelables, en France
L'augmentation de puissance installée des énergies solaires et éoliennes entre 2015 et 2020 s'est élevée à environ 25Gwh (8). Il s'agit par ailleurs de types d'énergies intermittentes: la puissance installée minore la puissance délivrée. Ainsi 56Gigwh de puissance installée a  produit en 2020 12Twh (9) c'est à dire peu par rapport à la production nucléaire. Fin 2021, il apparaissait que 13Gwh de puissance installée des Enr était en attente de raccordement au réseau de la part d'Enedis à cause de procédures administratives (9a), alors qu'en France en moyenne 70% du temps de la durée d'un projet d'Enr est consacré aux démarches administratives (9a, p3/6)
Il faudrait donc dans le prochain quinquennat pour couvrir les besoins en énergie de combustion en énergie des industries manufacturières installer 30 fois plus de sources d'énergie renouvelable décarbonée qu'on l'a fait durant la période 2015-2020.
Produire 1,5Mt de méthanol par décarbonation, permettant d'introduire le carburant M03 (3% de méthanol) dans toutes les voitures du parc automobile, Français pourrait être réalisé par une seule usine produisant 5kt de méthanol par jour (9a, 3.1). Le consommation électrique de cette derniére usine étant de 1,47kw/kg de méthanol, la production de 1,5Mt correspondrait à une consommation électrique de 2,2Twh. Ce dernier chiffre correspond à 18% de la production des    en 2020, ce qui est donc réalisable.

Il faudrait cependant que la France rattrape son retard (9ba) dans le domaine de l'éolien offshore qui est le plus productif (9b) (9n), en lançant davantage d'appels d'offres. La capacité de production installée en matière d'éolien offshore était en 2021 quasi nulle (9f) en France et 3000 fois inférieure à celle du Royaume-uni (9c) alors qu'elle dispose du 2 éme potentiel éolien en mer en europe après le Royaume-uni (9d) et la deuxième plus grande zone maritime au monde après les Etats-Unis (9e, 2min). La loi de programmation pluriannuelle de l'énergie (9j, p26/44)  à l'horizon 2028 témoigne en effet d'une sous-estimation des nouveaux besoins électriques à cet horizon, assez peu compatible avec un objectif annoncé de diminution de 30% des énergies fossiles. A titre de comparaison l'objectif de puissance installée au Royaume-uni dans l'éolien offshore à l'horizon 2030 est de 40 Gigwh (9k, p 42/188)

Fin 2019, le parc éolien offshore de l'Allemagne d'une capacité de production de 7,5 Giwh a produit 19Twh (9g). Ce dernier chiffre de production correspond aussi à la quantité d'électricité importée en France en 2020 depuis les 3 pays: UK, Espagne, Allemagne (9ga). Ceci permet d'avoir une certaine estimation  du sous investissement dans l'éolien en France en 2020, dans la mesure où la majeure partie des importations d'electricité de ces trois pays est probablement d'origine éolienne. Il est cependant en 2022 difficile d'établir l'origine carbonnée ou non de ces importations, le mécanisme européen d'ajustement de la taxe carbone aux frontières étant toujours en discussion au niveau européen (9gb) ainsi que celui des garanties d'origine (9gc). Ceci alors qu'il y a par exemple uen corrélation manifeste entre le niveau de taxe carbone appliqué dans chaque pays et le niveau d'émission moyen de Co2 produit par kwh produit (9gd). S'il faut fournir 2,2Twh par an pour la production annuelle de 1,5Mt de méthanol, il faudrait installer environ (2,2/19) * 7,5Gig=0,86Gwh de capacité. Le cout moyen du Gwh (Capex) pour l'éolien offshore étant de 3 Milliard Eur/Gig (9h,91/113) (9l,p44/188), cela correspondrait à un investissement en capacité électrique de 2,6 Milliards d'Euros. Pour remplacer la totalité de la consommation Française de carburant il faudrait une production annuelle de 175Twh, c'est à dire une capacité de production de (175/2,2)*0,86=68GigWh de puissance éolienne offshore, ce qui est inférieur au potentiel éolien du pays estimé à 140Gwh (9n). L'éolien off-shore est un des moyens de production électrique qui a le plus faible bilan carbone avec le nucléaire (9m, p34/245). L'investissement en usine de captage du Co2 et transformation pour une production de 1,5Mt s'élevant à 2,2*1,5/10=0,33Milliard (voir article "quid plan hydrogène"), le coût total du passage au carburant M03 pour la France peut etre estimé à 3 Milliards d'Euros, pour une diminution annuelle de 4*1,5/10=0,6 Milliards des importations de pétrole, c'est à dire un amortissement estimé à 8 ans (5 + 3 de construction). Le coût pour le passage au carburant M15 serait en proportion d'environ 15 milliards, c'est à dire moins d'un tiers des recettes annuelles de la fiscalité environnementale, ou par comparaison moins d'un tiers des subventions annuelles accordées par l'état aux énergies fossiles. Des usines clef en main sont par ailleurs commercialisées en 2022 dans ce but (9mo). De plus des prototypes ont été développés pour produire du méthanol en récupérant le CO2 dissous dans l'eau de mer (9p)

La France a par ailleurs parmi les marées avec le plus haut coefficient de marnage du monde (9r) (fig2) (carte). Il serait par ailleurs possible de développer en France de nombreux sites sur le modèle  du projet de Swansea bay, au Royaume-Uni (9s), dont la puissance envisagée était, avant l'abandon du projet, de 320Mw, avec un facteur de charge de 25%. La rentabilité d'un tel projet d'usine marémotrice est probablement comparable (9u) (p 4,6/7) à celle d'un parc éolien compte tenu de la longévité limitée à une vingtaine d'années (9t) des éoliennes et de la difficulté a contrario à évaluer la durée de vie d'une usine marémotrice (9v), qui peut être comparable à celle d'un barrage (9w) (9x). Il y a par ailleurs un coût de gestion de l'intermiittence qui est plus élevé dans le cas de l'energie éolienne.
En ce qui concerne le chauffage, les réseaux de chaleurs de la région Parisienne, pourraient être couplés davantage à la géothermie qui y est très favorable (9w) (9x) (9y) .

L'energie nucléaire, en France
Par ailleurs l'énergie nucléaire en France n'est pas en mesure en 5 ans de fournir de nouvelles sources d'énergie, le seul nouveau type de réacteur envisagé par Edf étant l'Epr, dont la durée de construction n'est pas inférieure à 10 ans et donc le coût d'exploitation le  classe parmi les plus chers du monde (9p). Le projet de construction de six Epr (9o), ne pourrait déboucher dans le meilleur des cas que sur une mise en service en 2032, et fournir au mieux 6*12=72Twh/an. Le cout de ce dernier programme serait équivalent à la totalité du coût de construction du parc nucléaire Français construit avant 2007 (9r, p19/48), sur la base d'un coût moyen de 16 milliards par réacteur. Le cout de construction du programme serait donc prés de 7 fois supérieur à celui des centrales précédemment construites, en ramemant le coût à la puissance attendue, en Twh. Pour le coût de ce dernier projet que l'on peut estimer à 96 Milliards d'euros, d'une puissance de 9,6Gwh, on pourrait construire envion 18Gig de puissance éolienne offshore. Le facteur de charge de l'olien offshore étant de 50%, la solution Epr devrait avoir en première approximation un facteur de charge de 93% (9/9.6) pour etre aussi compétitive, ce qui ne se réalisera probablement pas. Il faut cependant intégrer dans ce dernier calcul rapide la plus faible durée de vie de l'éolien offshore (limitée à 25 ans) et la gestion de l'intermittence, de sorte que les couts comparés doivent être étudiés plus en détail. L'olien offshore semble plus vite amorti que les solutions Epr, mais probablement moins rentable à long terme, avec la technologie connue en 2022. Il y aura cependant des investissements très importants à réaliser par Edf d'ici 2030 (entre 150-200 Milliards avec le coût du grand carénage estimé lui même entre 50-90 Milliards (9t)), alors que l'entreprise est déjà surendettée (9s). Cependant compte tenu des fermetures de centrales programmées à cette échéance (loi PPE 2020) le projet, qui a par ailleurs un niveau élevé d'incertitude technique, sera très insuffisant en comparaison des besoins à venir. La cour des comptes a d'ailleurs pointé un risque de Blackout dans les deux prochaines décennies (9u) (9v,p22/25)

De plus les filières basées sur l'enrichissement de l'uranium montrent un rapport  (Quantité Twh produit/Gigawh installé) (9x), voisin de 6,9 Twh/Gwh, et un coût d'utilisation supérieur à la filière développée dans les réacteurs de type Candu, qui n'utilisent pas l'enrichissement. A titre d'exemple la puissance installée au Canada était en 2019 de 13,6GWg, la production électrique de 94,9Twh, c'est à dire présentait une meilleure productivité en 2019 que la filière Française basée sur l'enrichissement (6,97 versus 6,06).Il y a par ailleurs des limites physiques à la part du nucléaire, avec un fonctionnement à l'uranium enrichi, dans le mix électrique mondial. En effet, si on accoissait à 30% le niveau de l'énergie nucléaire dans le mix mondial, les réserves d'U235 nécessaires seraient alors épuisées vers 2070 (p4/11). Il n'est donc pas à exclure que les Epr2 construits vers 2030 en France ne puissent plus fonctionner d'ici la fin du siècle par alimentation en U235 (p2/14). A titre de comparaison les réacteurs de type Pwr fonctionnent avec un combustible à 4% (p6/32) d'U235 contre par exemple 0,7% pour les réacteurs de type Candu (15b). En 2025 seront par ailleurs commencé des essais pour utiliser le thorium comme combustible des réacteurs de type Candu (15c).Il y a donc des raisons objectives de penser que la technologie des réacteurs à eau lourde se développe davantage que celle basée sur l'enrichissement, compte tenu de la pénurie annoncée d'U235 au plus tard d'ici la fin du siécle et des difficultés par ailleurs de mise au point de la surgénération.

La gestion thermodynamique des centrales Françaises, de type PWR, n'est pas complétement optimisée, car en cas de fortes chaleurs il y des obligations réglementaires de fermeture (9xa) alors qu'une partie de la chaleur rejetée pourrait probablement être récupérée (9xb) (9xd), tandis qu'il y a un gaspillage d'eau (9xc).En effet les centrales consomment dans l'année environ 50% de l'eau douce disponible c'est à dire plus que l'agriculture (9xe, p38/383)  (9xh,p22/128) , tandis qu'une pénurie d'eau est annoncée en Europe à l'horizon 2030 (9xf) (9xg). La technologie à eau pressurisée -et en particulier l'Epr2 tel qu'il est conçu en 2022 avec une durée de vie espérée de 60ans, et des implantations en bord de fleuve (9xe) -, est donc
, à défaut de modifications, peu adaptée au réchauffement climatique (9xf). A titre de comparaison, la quasi totalité des nouveaux récateurs Chinois sont implantés en bord de mer(9xg). Cette situation n'est pas propre à la France: on constate, d'aprés l'Aiea, une baisse en moyenne de 20% de la production électrique des centrales pendant la "saison sèche" (graphique: "disponibilité saisonnière"). Les centrales Pwr sont en réalité très complémentaires de l'énergie solaire photovoltaique, pour laquelle on peut estimer que 40% de sa prodcution en Europe de l'Ouest se situe pendant l'été (9xg) (21min05) (9xq). Cependant, si on estime à 130 TWh les besoins en électricité pendant l'été en France, une baisse de 20% du nucléaire pendant cette saison signifie une baisse de 0,2*130*0,8 (part du nucléaire dans le mix)=21Twh, alors que la production photovoltaique ne dépasse probablement pas en été 11,6*0,4=5Twh (9xh). Ces derniers chiffres signifient qu'il faut probablement au minimum quadruprupler la capacité d'installation du photovoltaique pour ne pas importer d'électricité pendant l'été, comme cela a été le cas
en 2022, pour 20% de la production (9xi).
Les centrales du bassin Rhone-Méditerranée utilisent en moyenne dans l'année déjà prés de la moitié des ressources en eau
(9xl) (9xm, graph 3)  alors qu'une pénurie hydrique était recensée en 2022 (9xj)(9xk) (9xo) et qu'en période estivale, dans ce bassin, 70%  des ressources sont consommées par l'agriculture (9xl). Dans le bassin Rhone-Alpes on est donc en période estivale, en moyenne, en situation de sous-utilisation des centrales(9xj) (9xm), et de pénurie pour l'agriculture (9xo), alors qu'une baisse à terme des ressources est anticipée (9xm) (9xn) (p17/184/fig 8). Par ailleurs la région est d'aprés les projections (9xp) l'une de celles qui seront les plus touchées par le réchauffement.

Les réacteurs à sels fondus (9xi) a contrario n'ont pratiquement aucune consommation d'eau et sont donc beaucoup plus adaptés au changement climatique (9xg). Plus de 70
nouveaux projets de réacteurs de ce type sont en développement dans le monde (9xh). En France la production de l'uranium enrichi, à l'Usine Georges-Besse II nécessite par ailleurs une production électrique équivalente à la consommation de la région Parisienne (9z). La filière basée sur l'enrichissement s'est basée sur la volonté d'assurer un approvisionnement en uranium 235 pour la production d'armes nucléaires (9za) (9zb) et la question de la rentabilité semble avoir été occultée par l'impératif militaire . Par ailleurs l'un des trois Epr en exploitation, mais à l'arrêt depuis Juillet 2021, à la centrale chinoise de Taishan aurait révelé un défaut de conception de la cuve de l'Epr (9zc, 4min40) (9zd) (9zf), qui provoquerait un problème de fiabilité sur la descente des barres de contrôle qui permettent d'arrêter la réaction (9ze). Ainsi en Juillet 2022, il n'y plus d'autorisation de l'Asn pour faire fonctionner les réacteurs de type Epr1 à 100% de puissance. On peut donc émettre des doutes sur la compétitivité à long terme de la filiére Epr1, en comparaison des autres types de réacteurs, et en particulier celles basées sur l'utilisation du Thorium (9zf).(9zg) (9zh, 11min) (9zi) (9zj). En France il y a eu en 2021 la création de la startup Naarea (9zq) (9zr) avec le soutien de l'Etat, mais celle-ci semble surtout envisagée avec un rôle marginal comme une solution de gestion des déchets à vie longue, à base de Plutonium
(9zu), dans une vision beaucoup plus restreinte que d'autres projets étrangers comme Thorcon ou Imsr. La filiére Thorium a déjà été expérimentée avec succés depuis les années 80 (9zo) (9zp) et produit, à puissance égale, environ 0,1% du volume de déchets à vie longue d'une centrale de type Pwr Francaise (9zq) alors que le cout provisionné en 2013 pour la gestion des déchets en France est voisin de 32 Milliards d'Euros, dont 90% associé aux déchets à vie longue (7zm,p106/256) (7zo,p89/227). Ces derniers montrent en France l'absence d'une politique de (6min) retraitement des déchets à vie longue en France, alors que le réacteur Russe à neutrons rapides BN-800, permet d'en diminuer la quantité. En effet, seul (9zs) le projet de la startup Naarea, gérés sur fonds privés, pourrait s'attaquer à la question. L'utilisation du combustible Mox (mélange de plutonium au combustible) a surtout été fait dans l'optique de diminuer la consommation d'U235, mais a conduit à des déchets plus radioactifs qui en sont plus retraités du tout (9zs) (9zt) dans une proportion au moins 10 fois plus importante. Les conséquences des accidents nucléaire passés ont eu tendance à être minimisées (9zm) (9zn). Le Royaume-uni n'a ainsi pas, en 2022, décidé dans son programme d'installation de 19 nouveaux Gig de puissance nucléaire (9zj) d'ici 2030, de construire de nouveaux Epr à part ceux d'Hinkley Point déjà en chantier, ces derniers étant jugés peu compétitifs (9zk) (9zl).

On pourrait espérer un délai de construction plus court avec un petit réacteur modulaire (10). Cependant en 2021, le seul réacteur de ce type envisagé est Nuward (11) pour lequel Technicatome (12) ne prévoit pas de prototype avant 2030, tandis que le recours à des réacteurs conçus à l'étranger comme le réacteur américain Nuscale (12) (mis en service en 2024), ou Chinois Htr-10 (13) (mis en service en 2021 (13a) ) ou le réacteur TMSR-500 (13b) (13c) dont le temps de construction est de 6 ans (13d, 34min)  n'est pas envisagé par Edf. Dans le même temps, il n'est pas impossible qu'intervienne quelques fermetures de centrales, dans les 5 prochaines années (14). En effet seuls les réacteurs SMR ont des délais de construction potentiellement inférieurs à 5 ans (14a,p12/35). Même si l'on pouvait en France mettre en oeuvre le projet de mise en service de la Chine de 19Gw de puissance éléctrique nucléaire dans les 5 prochaines années (15), on ne produirait environ que 100Twh supplémentaires. Il faudrait alors seulement multiplier alors environ par 20 environ la puissance éolienne à installer par rapport à la période 2015-2020 pour substituer dans les 5 prochaines années l'énergie du secteur manufacturier par de l'énergie électrique. 
Il n'y a pas besoin par ailleurs de calcul économique très poussé pour constater que les scenarios de projection du mix énergétique qui prévoient en France une sortie compléte de la filière nucléaire à l'horizon 2050 ne sont pas optimaux du point de vue économique. En effet, cela impliquerait par exemple la fermeture de l'Epr1 de Flammanville dont la durée de vie est prévue aprés 2080, tandis que la question du maintien de la production de U235 (15a) pour la fabrication d'armes n'est alors pas pris en compte.

Le graphique de la production d'énergie primaire du nucléaire par rapport aux énergies renouvelables des 20 derniéres années montre qu'il faudrait se lancer dans des chantiers très importants pour augmenter la production des Enr dans de telles proportions en 5 ans (15b, p21/80).

Le secteur qui a connu l'augmentation du taux de Co2 la plus importante depuis 2014 en France est celui de la production d'électricité, et l'augmentation s'explique par l'arrêt de certaines tranches de centrales (15a, p42/158)
La question de la transition énergétique en France n'est donc pas celle de trouver la bonne répartition dans le mix électrique entre énergie d'origine nucléaire et énergies renouvelables, mais des possibilités techniques et financières d'augmenter assez rapidement les capacités de production de ces deux types d'énergie pour les susbstituer aux énergies fossiles.  L'objectif immédiat est de baisser les parts du pétrole et du gaz dans le diagramme ci dessus pas celles du nucléaire ou des Enr. Les énergies électriques décarbonées sont en effet nécessaires pour les procédés de méthanation ou de production d'e-methanol. Comme il est possible par ailleurs de capter le CO2 dans l'air (16) ou dans l'eau de mer(16a) , la maîtrise du réchauffement climatique peut se résoudre dans une certaine mesure à la question de la production de nouvelles souces d'énergies décarbonnées.

 

Quels modèles économiques ?
Ceci d'autant qu'en France l'augmentation du prix de l'électricité entre 2011-2021 est supérieur à l'inflation (16b) et que les augmentations à venir risquent d'être plus importantes (17) .  Ce prix trop élevé témoigne à la fois en France d'une insuffisance des investissements dans les moyens de production d'énergie électrique décarbonnée et d'autre part redonne un avantage comparatif pour le consommateur en faveur de l'utilisation des énergies fossiles (transport, résidentiel). La politique tarifaire Allemande ou Danoise consistant à établir une taxe qui constitue plus de 50% du prix (18) de l'électricité n'est pas à ce titre un bon signal envoyé au consommateur, puisqu'elle devrait s'appliquer, pour autant qu'elle soit justifiée, uniquement aux fournisseurs d'énergie électrique carbonnée.

Le bilan de production électrique Français montre qu'en 2020, 43Twh d'électricité ont été exporté (18bg), tandis que 17,01MtCo2 ont été emis pour la production électrique (18bh) et 33Twh ont été produits à partir du gaz (18bi). Ces derniers chiffres permettent à eux seuls de comprendre que la production électrique à partir du gaz n'est utilisée que pour pallier aux problèmes d'intermittence. Le prix de vente réglementé du gaz est voisin en 2022 de 100Eur/Megwh (18bj). Compte tenu d'un niveau de la taxe carbone en 2022 (0,028c/kwh), si l'Etat  transformait la Tva du méthane vert en TICGN,  on pourrait le produire, à un coût de  0,136c- 0,028c=0,108/kwh (18bh, 5.1), voisin de celui du méthane gris. Cela permettrait aussi d'éviter à peu de frais l'emission de 17Mt de Co2, c'est à dire de 5% (18bi) des émissions françaises . On peut de plus à nouveau capter le CO2 en sortie des centrales éléctriques, le stocker puis produire ultérieurement du méthane vert. Cela permettrait aussi de rendre plus supportable pour les consommateurs le doublement du niveau de taxe carnone prévu d'ici 2030 (18bj), pour autant que l'Etat Français respecte la directive européenne 2021 sur l'énergie. 

Enfin, la réglementation européenne très complexe de fixation du prix de l'électricité, ne garantit des conditions de production équitables. La fixation du tarif réglementé par la Cre (18ba) , se fait pour Edf à un coût inférieur à ses coûts de production (18bf) tandis que la régle ARENH (18bd) imposée en 2022 est contraire au droit commercial. En effet, Edf n'a pas le droit de faire des ventes à perte (18be) alors que c'est manifestement le cas pour plus de 10% de sa production (18bb), pour l'équivalent de 8 M d'euros. Ces dernières réglementations tarifaires auraient pu être contestées par tout actionnaire d'Edf, avant la décision de nationalisation de l'entreprise en 2022. Par ailleurs,'absence d'harmonisation des niveaux d'imposition de la taxe carbone entre les pays européens (18b) crée des distorsions de concurrence entre les producteurs d'électricité (facteurs d'emission). Par exemple le niveau de taxe carbone est trop faible en Allemagne pour favoriser la production d'électricité à partir du gaz plutôt du charbon (18a, p6/8) alors que la première est trois fois moins émetrice de CO2. La taxe n'assure pas non plus en Allemagne en 2022, la rentabilité des techniques de CCS pour la production électrique à partir du charbon. Il serait en effet par exemple légitime en France d'appliquer le différentiel de taxation du carbone existant sur la production d'électicité (Tableau 2.4) entre la France et la Pologne aux importations d'électricité venant de Pologne, d'autant que celles-ci proviennent en 2022 à 80% du charbon (18c).  A défaut d'une réforme du système européen de fixation du prix de l'électricité (18ca, 27min) "à partir de celui de la dernière centrale appelée" (18d) , (18f), il serait profitable pour assurer au consommateur un prix de l'électricité non prohibitif  de mettre en place un plan d'élimination des énergies fossiles dans la production d'électricité, comme le prévoit le Royaume-uni à l'horizon 2035 (18e). Si un tel engagement était pris par la France cela permettrait par exemple de légitimer davantage l'utilisation de la voiture électrique dans la mesure où l'origine non carbonée de l'électricité utilisée dans les voitures serait assuré à 100% et non pour une fraction de celle-ci, comme en 2022. De plus cet engagement est techniquement et économiquement possible en utilisant systématiquement la méthanation (capation et conversion du Co2) dans les centrales à gaz productrices d'électricité. Il faudrait cependant en France augmenter la taxe carbone dans le secteur de la production d'electricité à partir du gaz qui s'élevait en 2020 à 26Eur/tCO2 (18ea, p 19/48) alors que le coût de captation est plutot voisin de 60Eur/co2 (18eb), si l'on exclut la valeur marchande du CO2 capté. Le prix de vente de la tonne de Co2, à 65$, est en réalité supérieur à son coût de captation (18ec), ce qui montre la gestion assez court-termiste en France, des acteurs du secteur (18ed). Du point de vue économique l'observation des prix de gros en europe observée en Août 2022 (18ef) et au délà (18eh) monte le caractére totalement insoutenable dans la durée de ceux-ci. Ainsi, fin 2022, le prix moyen du marché de gros de l'électricité était deux fois plus élevé en France qu'en Espagne (paragraphe 2), alors qu'en France 2,9% du pays était consacré à des aides pour protéger le consommateur de la hausse des prix de l'énergie (contre 3,2% en Espagne). Ces prix de marché sont aussi très au dessus des coûts de production Français (p40-41/104). L'inspirateur de la tarification au cout marginal des prix de gros de l'électricité, Marcel Boiteux déclarait déjà dans la revue de énergie en 2012 (18eg) : " Il apparaît que la solution la plus raisonnable serait de sortir la France du marché de gros européen". Pour Rte dans un article publié en 2015 (p49/62) : "le système des prix nodaux [utilisé aux Etats-Unis] est une bonne solution". Ou encore (p70/92), on trouve dans un article de 2013: "[la mise en place des prix nodaux] pourrait réduire le prix moyen dans la majorité des pays considérés". Ceci, alors  que les critiques contre la tarification au cout marginal sont nombreuses (18eh) (18ei) (18ej). Revenir sur ce système de tarification, ou attenuer ses effets par un plafonnement du prix du gaz suposerait totuefois pour la France au niveau juridique de sortir du système européen de l'électricité, comme l'ont fait l'Espagne ou le Portugal depuis Mai 2022 (18ek).En effet le système européen impose un prix unique de l'électricité alors que les coûts de production des différentes pays sont de plus en plus différents (18el).Les prix de l'electricité en Europe sont parmi les plus chers du monde (18em) sans pour autant que cela s'accompagne nécessairement d'une production particulièrement décarbonée.

 

On voit donc qu'au delà des coûts induits, la diminution de 20% des émissions de GES en l'espace de 5 ans comme cela est imposé implicitement par la loi 2019 énergie climat parait difficilement réalisable du point de vue technique par une augmentation si rapide de la puissance électrique installée et n'est pas en adéquation avec la trajectoire fixée  par la loi pluriannuelle de programmation de l'énergie 2019-2028. 
Cependant, les coûts de production du e-methanol et du méthane obtenu par méthanation sont inférieurs aux prix de vente observés en Octobre 2021 de l'essence et du méthane. il faudrait donc reporter leur taxation au niveau des producteurs et non des consommateurs afin de pouvoir  défiscaliser le méthanol et le méthane verts. On pourrait ainsi assurer la compétitivité de ces énergies décarbonnés, à court et à moyen terme. Ce type de mesure aurait un effet beaucoup plus certain sur la balance commerciale par exemple que le Cice (19, p72/306) .
De telles mesures ne seront sans doute pas suffisantes et il faudra aussi s'orienter à brève échéance vers l'utilisation systématique des techniques de séquestration du CO2 (CCS).
La France est en 2022 parmi les pays (20, p13/51) présentant le plus de chances de réussir le difficile pari du zéro emission en 2050. Cependant il faudrait en particulier pour cela être très attentif aux solutions technologiques retenues dans le domaine du nucléaire, le réacteur Epr1 présentant beaucoup d'inconvénients en matière de sécurité, d'externalités et de coûts, alors que d'autres voies vers la filière Thorium, ou plus généralement la production de clusters de SMR 
semblent nettement préférables. Ce serait une perte de chances que de limiter le développement de l'éolien offshore, aux 10 Gigwh prévus d'ici 2030 (21), avec pourtant le deuxième potentiel en Europe. Il devient également urgent de développer des parcs photovoltaïques pour pallier à la baisse 
de production moyenne de 20%, en France et dans le monde, du nucléaire pendant l'été.  Ceci alors que le développement de ces filières peut être lancé rapidement en comparaison de l'énergie nucléaire et que de nouveaux besoins de production électrique sont demandés à brêve échéance.