Illustration : Pexels - Révolution Énergétique.
Dans le cadre de l’évolution du mix électrique national, le parc nucléaire français est de plus en plus sollicité pour effectuer du suivi de charge, exercice qui consiste à constamment adapter la production en fonction des besoins variables en électricité. Cette pratique pourrait-elle représenter un risque pour le bon fonctionnement de nos centrales nucléaires ?
Dans un monde en pleine transition énergétique, EDF doit faire face à des défis majeurs pour assurer à notre pays une production d’électricité fiable, suffisante et sécurisée, tout en faisant évoluer ses moyens de production pour atteindre l’objectif de neutralité carbone d’ici à 2050. L’un de ces défis consiste à lisser la production aléatoire des renouvelables en modulant la puissance des centrales pilotables. La modulation, aussi appelée « suivi de charge », désigne l’adaptation en temps réel des moyens de production à la demande en électricité du pays. En d’autres termes, EDF doit en permanence ajuster la quantité d’électricité qu’elle produit en fonction des variations causées par nos habitudes et par la météo.
En France, ce suivi de charge est effectué grâce aux centrales nucléaires : c’est ce que l’on appelle la modulation nucléaire. Certains experts s’interrogent sur la compatibilité de cette modulation nucléaire avec les objectifs d’énergies renouvelables fixés par le gouvernement, à l’image de Jean-Jacques Nieuviaert, président de la Société d’Études et de Prospectives Énergétiques (SEPE). Selon lui, l’impact de la production irrégulière des énergies renouvelables sur la modulation nucléaire pourrait conduire à une impasse.
Qu’en est-il vraiment ? Quelles solutions pourraient être mises en place pour concilier nucléaire et énergies renouvelables dans le mix électrique français ?
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Traditionnellement, la modulation, ou « suivi de charge », est effectuée par des centrales électriques dites pilotables comme des centrales thermiques (gaz, charbon, biomasse) et certaines centrales hydroélectriques. Le nucléaire est plutôt considéré comme une source de production peu flexible dont le rendement est maximisé, car le coût d’un MWh d’électricité issu du nucléaire est généralement constitué à 90 % de frais fixes. Faire fonctionner une centrale nucléaire en dessous de sa puissance nominale entraîne donc une hausse importante de son prix au MWh.
Contrairement à la plupart des autres pays du monde ou le nucléaire est minoritaire, en France, la filière représente 69,50 % du mix électrique national, ce qui rend impossible le fonctionnement permanent et à pleine charge de tout le parc nucléaire. Celui-ci a donc été adapté pour être capable de réaliser une grande partie de la modulation nécessaire à l’échelle du pays. En parallèle, quelques stations de transfert d’énergie par pompage-turbinage (STEP) ont été déployées pour tenter de valoriser les excédents de production par le stockage.
À quoi ressemble la modulation nucléaire ?
Les centrales nucléaires françaises sont capables de faire varier leur production d’électricité de 30 % à 100 % de leur puissance nominale en fonction des besoins. En règle générale, la production est divisée en 4 phases :
- 12 heures à pleine puissance,
- 3 heures de baisse de production progressive pour atteindre la puissance recherchée,
- 6 heures à puissance limitée,
- 3 heures de hausse de production progressive.
Mieux encore, d’après EDF, les centrales sont capables d’ajuster leur production en seulement 30 minutes pour répondre à la demande. En 2015, par exemple, l’un des réacteurs de la centrale nucléaire de Golfech d’une puissance de 1 300 MW avait fait baisser sa production de près de 900 MW en moins de 30 minutes pour s’adapter à la hausse de production momentanée des éoliennes du fait de conditions météo favorables.
Quand les besoins de production sont trop faibles, il arrive que des réacteurs nucléaires soient également éteints. Cependant, EDF cherche à éviter ce genre de cas de figure, car le redémarrage d’une centrale est très long. Il faut en général compter au moins vingt-quatre heures, ce qui entraîne une perte de flexibilité au niveau de la production.
En comparaison, une centrale à gaz ou à charbon peut être éteinte ou redémarrée en quelques heures seulement et leur puissance peut être ajustée rapidement. Selon le cabinet de conseil Sia Partners une turbine à gaz à cycle ouvert peut, par exemple, faire varier sa production de 30 % en 30 secondes seulement.
De nouveaux enjeux pour atteindre la neutralité carbone
Pour permettre à la France d’atteindre son objectif de neutralité carbone d’ici à 2050, le parc nucléaire français fait face à des enjeux nouveaux et potentiellement contradictoires. D’un côté, la durée de vie des réacteurs existants doit être prolongée. De l’autre, les besoins en modulation vont augmenter du fait du développement des énergies renouvelables.
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Pour assurer cette neutralité carbone, la France a choisi de miser sur la création de 6 nouveaux réacteurs nucléaires d’ici à 2035, mais aussi de prolonger les réacteurs actuels. Dimensionnés pour une durée d’utilisation initiale de 40 ans, ceux-ci pourront bénéficier d’un prolongement de leur durée de vie après une inspection décennale de l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) et la réalisation de travaux de mise en conformité. Ce processus a d’ailleurs déjà commencé. Depuis 2019, des travaux de mise à niveau sont en cours sur le réacteur de 900 MW Tricastin 1, initialement mis en service en 1980.
La méthodologie de sûreté de l’ASN pose néanmoins problème. Parfois considérée comme trop pessimiste, elle entraîne de nombreux arrêts prolongés, mais aussi un manque de visibilité au-delà de 10 ans. Cette visibilité est pourtant nécessaire pour répondre avec pertinence aux enjeux d’approvisionnement du pays. L’ASN envisage donc de faire évoluer sa méthodologie en s’inspirant notamment des USA, dont le parc nucléaire est assez proche du modèle français. Outre-Atlantique, certains réacteurs ont déjà été prolongés à 60 ans, et une durée de vie de 80 ans est actuellement en cours d’étude. L’ASN se dit notamment prête à « identifier quelles sont les souplesses que l’on pourrait dégager dans les calculs mécaniques sur le vieillissement des cuves, sans remettre en cause le niveau de sûreté. »
À lire aussi Où seront situés les six nouveaux réacteurs nucléaires en France ?Elle devra néanmoins prendre en compte les contraintes imposées par la modulation nucléaire sur les réacteurs, un phénomène qui n’existe pas — ou très peu — aux USA. Selon l’expert de l’institut Négawatt et partisan de la dénucléarisation Yves Marignac, « La modulation renforce la fatigue des matériaux. EDF a toujours prétendu que ce n’était pas le cas, mais matériellement, il y a nécessairement une fatigue supplémentaire. » Cela est d’autant plus vrai pour les réacteurs construits avant 1999 qui n’étaient à l’origine pas conçus pour un fonctionnement en suivi de charge.
Une hausse de cette modulation pour compenser la variabilité des Énergies Renouvelables
Pourtant, l’objectif de neutralité carbone impose des besoins de modulation nucléaire de plus en plus importants. D’une part, toutes les centrales à charbon du pays devront être arrêtées d’ici à 2026. Pourtant, ces centrales, comme la plupart des centrales thermiques à flamme, avaient jusqu’ici un rôle essentiel dans le suivi de charge grâce à leur aspect modulable et pilotable.
D’autre part, les énergies renouvelables devraient représenter 40 % du mix électrique de la France d’ici 2030. Or, les énergies issues du solaire et de l’éolien ont la particularité d’être très variables, notamment du fait des conditions météorologiques. Cette dépendance climatique entraîne une production parfois incertaine qui nécessite des moyens de production de secours. Dans l’état actuel des choses, en France, c’est l’énergie nucléaire qui doit compenser cette variabilité.
À lire aussi Peut-on débrider les réacteurs nucléaires pour augmenter leur puissance ?En 2012, la modulation nucléaire était effectuée par 20 % des réacteurs français. Aujourd’hui, c’est la moitié des réacteurs du parc nucléaire sont affectés au suivi de charge. Conscient de ces enjeux, le président de l’ASN résumait ainsi : « Avec l’arrêt de la production pilotable utilisant des combustibles fossiles, les fluctuations de la demande d’électricité devront être encaissées par le parc nucléaire. D’où la question : est-ce que cela conduit à des effets particuliers en termes de prolongation du parc ? ».
Des solutions pour concilier nucléaire et énergies renouvelables
Outre la possible capacité des réacteurs nucléaires français à effectuer une modulation encore plus importante, quelques pistes pourraient être étudiées pour concilier hausse de la production d’énergies renouvelables et production nucléaire dans le mix électrique. Pour encourager le développement des énergies renouvelables, EDF avait instauré une règle les rendant prioritaires sur la production issue du nucléaire. Jean-Jacques Nieuviaert, président de la SEPE (Société d’Étude et de Prospective Énergétique), propose d’abroger cette règle, ce qui permettrait à EDF d’avoir une plus grande latitude sur la répartition du suivi de charge entre les différents moyens de production.
À lire aussi Et si la France lançait 22 nouveaux réacteurs nucléaires d’ici 2050 ?Augmenter les capacités françaises de stockage d’énergie permettrait de mieux compenser les variations de production des parcs solaires et éoliens. Pour cela, il faudrait optimiser les STEP existantes et en créer de nouvelles, comme c’est le cas en Australie avec le projet Snowy 2.0. Favoriser le développement de centrales de production d’énergies renouvelables hybrides. Aux Pays-Bas, par exemple, l‘Energy Park Haringvliet comprend des éoliennes, un parc photovoltaïque ainsi que des batteries. La combinaison de ces trois éléments permet de lisser la production électrique.
Améliorer les interconnexions permettrait également de distribuer une plus grande partie de notre production à nos pays voisins. Ce système aurait en plus l’avantage de favoriser le foisonnement à l’échelle européenne (lorsqu’on parle d’énergies renouvelables, le foisonnement décrit la capacité de la production d’électricité d’une zone climatique à compenser un excès ou un déficit de production dans une autre zone climatique).
Commentaires
Un seul commentaire, dans un seul réacteur nucleaire on stocke deux fois la quantité d d'energie du stockage annuel hydraulique....et on peut la distiller facilement à tout moment entre 40 et 100% de puissance.a 30Mw/mn..la messe est dite.
Marignac n'est pas un expert ! C'est juste un antinucléaire primaire qui n'hésite pas à sortir des arguments faux ou tirés par les cheveux. Un exemple : il reproche aux réacteurs de s'user pour permettre le développement de moyens intermittents. Pourquoi ne préconise-t-il pas d'arrêter la construction des éoliennes et autres panneaux solaires qui perturbent l'équilibre du réseau, et de construire un maximum de réacteurs pour faire face à la demande des consommateurs ?
Car le nucléaire est tout à fait capable de s'adapter à ces besoins (il le fait depuis 40 ans !) sans sources intermittentes, alors que l'inverse n'est pas possible.
"Car le nucléaire est tout à fait capable de s’adapter à ces besoins (il le fait depuis 40 ans !) sans sources intermittentes, alors que l’inverse n’est pas possible"
Sans intermittence, peut-être ? Mais pas tout seul, avec du pétrole ,du gaz ,du charbon ou de l'eau , des déchets , du minerai et des risques !
Puisque l'article ne le cite pas, voici cet extrait (savoureux et désolant) d'un rapport parlementaire sur le sujet, en 2003 (point 6.1) :
https://www.assemblee-nationale.fr/12/rap-off/i0832.asp
"Aucune des personnes auditionnées à l'étranger n'a émis le moindre doute sur le fait que les variations de réactivité, de température et de pression entraînées par le suivi de charge ne peuvent qu'accélérer le vieillissement des composants d'une centrale.
A l'inverse, les responsables français ont tous tendance, à des degrés divers toutefois, à considérer que son impact sur le vieillissement est faible."
Tout est dit...
On comprend les français, car la modulation ne nécessite pas nécessairement de variation de température et de pression du primaire, mais peut se faire simplement en jouant sur les débits : un REP opère à 155bar et 290°C environ, que la charge soit nulle ou maximale. Et comme une modulation à la baisse entraîne une fluence neutronique à la baisse, cela peut logiquement baisser le vieillissement mais pas l'accentuer.
En revanche arrêter entièrement un réacteur entraîne effectivement une variation de la pression et de la température, c'est aussi pour cela qur l'exploitant souhaite éviter cette situation.
Abroger la priorité des renouvellables sur le nucléaire veut dire en pratique mettre les éoliennes à l'arrêt lorsqu'il y a du vent.. ce qui est quand même absurde et veut dire diminuer la rentabilité des renouvellables. En Allemagne, lorsque c'est le cas, les producteurs de renouvellable sont dédommagés pour couvrir les pertes subies à cause de ses arrêts forcés. De plus les interconnexions auront plutôt l'effet inverse de ce que l'auteur indique: les voisins de la France comme l'Espagne et l'Allemagne, qui ont une part d'éolien déjà importante et qui va encore augmenter, vont avoir de plus en plus avoir d'excédents à écouler lors des périodes de vent. Ce qui important de voir est qu'il y a un effet de seuil qui existe à partir du moment où la capacité de renouvellable installé équivaut ou surpasse la consommation: à partir de ce moment là, le concept de charge de base, va disparaître à terme en europe. Vu que la France n'est pas une Île, le facteur de charge du nucléaire va donc aussi diminuer fortement dans années à venir, donc être mecaniquement de moins en moins rentable.
Il est effectivement idiot d'arrêter une éolienne lorsque le vent souffle. Pour ma part, j'ai une vision plus flexible l'utilisation de l'éolien. Prenons une analogie avec les banques : une banque est une "usine" à transformer l'argent à court terme (dépôts et livrets d'épargne) en argent à long terme (prêts à moyen et long terme).
L'énergie par définition intermittente des éoliennes devrait être considérée comme énergie de court terme, qui passe par des hauts et des bas à l'intérieur d'une journée de 24h, idem pour le photovoltaïque. Si cette énergie était fléchée exclusivement vers de l'industrie chimique de é-carburants (é-méthanol , et é-ammioniac) , nous obtiendrions des e-carburants dont la production en usine serait très variable et imprévisible au quotidien ou à la semaine, mais globalement prévisibles à l'échelle d'une année. Comme ces e-carburants sont stockables, ce stockage réalise un lissage en comparaison de la production instantanée très volatile. On a ainsi transformé une électricité intermittente en énergie chimique de moyen et long terme.
Sachant qu'il faut 11 MWh pour produire 1 tonne de é-methanol (source : Commission européenne) , à 42€ le MWh (prix actuel de l'ARENH) on obtient la tonne d'é-methanol à 462 € sorti d'usine, auquel il faut ajouter les frais industriels et de distribution et taxes jusqu'au véhicule. On obtient au final du é-carburant à un prix comparable aux carburants fossiles actuels aux environs de 1€/litre HT (contrairement aux mensonges diffusés récemment dans la presse qui parlent de 10€/litre).
Avec pour résultat de continuer à faire rouler nos voitures et camions sans avoir besoin d'utiliser des carburants fossiles.
Je suis d'accord avec Gazogène.
C'est la même chose pour des panneaux solaire en toiture, si c'est pour injecter sur le réseau c'est pas bien efficace, si c'est utilisé en autoconsommation c'est plus intéressant. L'idéal étant même d'utiliser ses panneaux pour alimenter des équipement qu'on ne met pas sur le réseau le reste du temps. Par exemple on pourrait recharger une voiture électrique avec des panneaux, s'il n'y a pas de soleil elle ne charge pas. Si elle met 2j à charger, on l'utilise pas tous les jours. L'avantage est que cela ne change rien pour le réseau (pas d'augmentation de la capacité ou de la puissance appelée pas d'intermitence).
Combiner sobriété et intelligence peut être un plus. Dans mon cas personnel, ma maison (tout électrique sauf gazinière propane) de 170m2 "tirait" 10 000 kwh/an. Et mon abonnement électrique, depuis l'origine est seulement de 30A, soit celui d'un petit appartement. Pour obtenir ce résultat,j'ai posé un délesteur entre le disjoncteur et le tableau électrique général. Quand la maison tire trop de courant (lave-linge, lave-vaisselle, chauffage), le délesteur coupe une de mes 2 PAC pendant quelques minutes pour éviter de déclencher le disjoncteur général de la maison. La pose de PV dans mon jardin m'a permis de tomber à 7 000 kwh/an, faisant passer ma maison de la classe B à la classe A (maison auto-construite au début de la décennie 2000, donc pas si mal pour un neu-neu), et en remplaçant la résistante électrique 2400w de mon chauffe-eau par une 1200w, pour être en adéquation avec ma capacité de production PV en journée. Ma bouilloire à eau ne fait pas 2400/3000W mais seulement 1200/1500W. Je n'ai plus d'abonnement jour/nuit, qui de toutes façons n'a jamais été rentable. Pour l'avenir , la perspective de stocker localement une partie de ma production PV , au lieu de la laisser partir vers la rue, me permet d'envisager d'utiliser ma propre électricité le soir, avec l'espoir de tomber à 6000kwh/an.
Pour ce qui est des voitures électriques , il y a un gisement qui est stupidement délaissé par tout le monde. Une voiture passe 90% de son temps à stationner, souvent en extérieur, et seulement 10% (optimiste ?) de son temps à rouler. Pourquoi les voitures électriques ne sont-t-elle pas OBLIGATOIREMENT dotées de PV sur leur toit, afin de se recharger (partiellement) toutes seules pendant qu'elles stationnent en extérieur ? Moi lorsque je vais au travail avec ma voiture, (si elle était électrique), elle ne peut pas être branchée à mes PV domestiques pendant la journée.
Il existe de nombreuses solutions faciles à plein de petites problématiques, si on fait simplement preuve de bon sens. Il suffit d'arrêter d'avoir une vision dogmatique et sectaire des choses et d'avoir une approche technico-scientifique. Mais pour cela, il faut déjà avoir reçu une formation technico-scientifique.
Une autre façon de lisser la consommation est dans les mains des usagers. Pourquoi EDF n'a-t-elle pas maintenu le tarif EJP qui permettait à tous ceux qui pouvaient stocker et/ou s'abstenir de consommer des KWH pour permettre de lisser la production des électrons.
Il est possible aussi de produire un peu plus quand l'énergie est abondante et ralentir la production de bien lorsque le vent ou le soleil sont absents.
Je ne vois pas beaucoup d'engagements dans cette voie ! C'est tellement plus facile de produire en pure perte et pour cela la construction de 6 EPR devient indispensable.
Nos gouvernements ont toujours choisi de mettre la charrue avant les boeufs. Il me semble beaucoup plus logique de chercher les économies d'énergie avant de réfléchir aux moyens pour la produire.