Ou
comment avec une simple connaissance des ordres de grandeurs physiques, on peut
prendre de bonne décisions (dédié à Elisabeth Borne pour l’ensemble de son
action, et particulièrement
son scenario 100% ENR qu’elle a exigé du PDG d’EDF)
Le
nucléaire, champion de la décarbonation
En terme de cycle de
vie, le Ministère de la Transition Energétique donne les chiffres
suivants par kWh: 6g nucléaire,
10g éolien, 32 g solaire, 443g gaz, 778g fuel, 1050g charbon.
Les éoliennes ne sont
en aucun cas nettement moins émettrices de gaz à effet de serre que les
barrages et les centrales nucléaires le long de leur cycle de vie. La
construction d’une éolienne nécessite des travaux de génie civil important
ainsi que des quantités de matériaux non-négligeables. Pour les éoliennes les plus modernes, les socles de bêton vont
jusqu’à 20 mètres de diamètre et 3 mètre de profondeur et représentent 3 000 tonnes
de béton armé
Idem pour les panneaux solaires, compte-tenu
de l’énergie nécessaire à l’extraction et au traitement des minéraux
nécessaires. Pour ceux qui en douteraient, voyez le film Planet of humans
(Planète des hommes, produit par Michael Moore et Jeff Gibbs) en donne une
illustration frappante. Dans un plan
saisissant, le réalisateur montre la quantité de charbon ( ben oui, c’est en
Chine que ça se passe) qu’il faut pour fondre la quantité de silice ( ben oui,
c’est du beau quartz, pas du sable quelconque, comme le font croire les
faussaires du solaires) nécessaire à la fabrication d’un panneau solaire. Et là
vous comprenez que c’est pas du tout, du tout écologique !
Et il y a la face
cachée, tellement évident, mais non-dite. Compte-tenu de l’intermittence
(facteur de charge) de l’éolien, on vous vend quelque chose dont il
manque les 3/4 pour que ça marche correctement…Donc de l’éolien, c’est en
fait ¼ d’éolien et ¾ de gaz , et là c‘est encore beacoup, beaucoup moins
favorable : 6g/kW.h contre 330g/kw.h. Idem, à peu de chose près, pour le solaire
Bon, mais même sans en tenir compte :
Et ceci, qui montre les émissions de CO2 évitées par la
politique nucléaire française, par comparaison avec l’Allemagne :
Vous voyez là, dès les années 80 ! Au cours de la
période 1970-2013, le nucléaire a permis d'éviter au total plus de 66 Gt d'émissions de
CO2..Gigatonnes !
De
1977 à aujourd’hui, les centrales nucléaires françaises ont économisé 22 ans de
rejets de CO2 d’un pays comme la France d’aujourd’hui ou 9 ans de rejets de CO2
d’un pays comme l’Allemagne !
Tout ce que la France a épargné en pollution et en
réchauffement climatique... Prix Nobel Climatique pour le nucleaire.. civil !
Chaque année, les
centrales nucléaires évitent l’émission de 2 GT. de gaz carbonique.
Chaque année, le Photovoltaique plus Eolien evitent 4,5 Mt CO2eq/an, soit 1% des émissions
françaises ! Soit 0.25% de ce qu’évite le nucléaire !
Tout ça pour un engagement de 120 milliards d’euros, soit
10 EPR !!!!
Le
nucléaire, champion contre l’artificialisation des sols.
Une des grandes vertus du
nucléaire est sa forte densité énergétique : 1 g d'uranium 235 dégage
autant d'énergie que 2,4 tonnes de charbon et 1,6 tonnes de pétroles !!!
Vaclav Smil a proposé en 1991, et
ensuite dédié un ouvrage entier au sujet, le concept de densité de puissance :
la puissance produite (ou consommée) divisée par la surface requise pour
l’infrastructure de production (ou consommation). L’estimation de ce paramètre
requiert de prendre en compte tous les facteurs associés à l’extraction d’une
ressource comme la taille de la mine, des installations sur le site, des accès
etc, et n’est donc pas trivial. Si on regarde les densités de puissance pour les
méthodes de génération d’électricité on trouve de l’ordre de 200-2000W/m² pour les centrales à gaz ou
nucléaires ; de 1 à 10 W/m² pour le PV et autour de 1W/m² pour l’éolien !
Ceci se traduit par la densité d’énergie :
Et donc finalement par l’occupation
des sols : c’est l’énergie nucléaire qui laisse de loin, le plus d’espace
à la nature. L’énergie nucléaire a la plus faible intensité d’utilisation des
terres 30 fois plus faible que l’éolien et 15 fois plus petit que le solaire
photovoltaïque.
Et
attention : ces chiffres ne prennent pas en compte la nécessité du
stockage pour les ENR solaires et éoliens. Ainsi, par exemple la batterie géante en Australie, utile
pour sécuriser un secteur très isolé du réseau, occupe un hectare pour 150 Mwh.
La consommation moyenne horaire de la France est d’environ 50.000 Mwh soit un hectare pour stocker 0.2
minutes de consommation et 8 min de fonctionnement d’une centrale de 1 000 MW
(taille moyenne d’un réacteur nucléaire) !
Ou, autre illustration
frappante : Pour remplacer une centrale telle celle de Fessenheim ( deux
réacteurs, puissance nominale 1800 MW et coefficient de production de 90%), il
faut donc 4000 éoliennes. Pour des éoliennes qui mesurent maintenant près de
180-200mètre en bout de pales, supposons-les espacées de 300mètres, ce qui est
un minimum.
Donc, pour remplacer une seule
centrale nucléaire, et pas la plus moderne, et pas la plus puissante, avec des
éoliennes de 2 MW, il faudra les aligner de Nice à Perpignan (2 x 475 km) sur
deux rangées tout le long de la côte méditérannéenne + le tour de Corse (325
km), soit 1350 km, ou encore de Gênes en Italie jusqu'à la pointe sud de
l'Espagne…
Bon, à la louche, pour un EPR, ça
devrait être à peu près pareil ….
Le nucléaire,
champion de l’économie en combustible…et pourquoi pas renouvelable ?
C’est encore la forte densité énergétique des
combustibles nucléaires qui explique cela : 1 g d'uranium 235 dégage autant
d'énergie que 2,4 tonnes de charbon et 1,6 tonnes de pétroles !!!
Les réserves mondiales actuelles sont d’environ 100 ans
pour les réacteurs nucléaires actuels à neutrons lents (dits aussi thermiques).
Ces réserves prouvées sont réparties
en Australie (31%) Kazakhstan (12%), Canada (9%), Russie (9%) ; Niger (8%)
;;Afrique du Sud (5%) ; Brésil (5%) ; Namibie (5%)…. Donc une grande diversité
stratégique qui permet déjà une certaine autonomie.
Pour comparaison, le Pétrole, c’est environ 53 ans de
réserves prouvées, le Gaz : environ 56 ans, le Charbon : environ 109 ans…
Même si l’on doublait le nombre actuel de centrales
nucléaires, l’'uranium pourrait encore
suivre par des dépenses d'extraction plus importantes, permettant d'augmenter
les ressources exploitables. ( Et j’exclus les quantités énormes d’uranium
dissous dans l’eau de mer dont aucune technologie actuellement imaginable ne
permettrait l’extraction dans des conditions énergétiquement rentables)
En plus, à côté de l’uranium, il reste le thorium,
dont les réserves sont 3 à 4 plus
abondantes dans l’écorce terrestre que celles d’uranium et qui peut alimenter
des réacteurs nucléaires à neutrons rapides (réacteurs à sels fondus) en
développement par plusieurs pays (USA, Inde, Chine)
En plus, il existe des
réacteurs à neutrons rapides (RNR) qui
ont la propriété remarquable de transformer facilement l’U238 en plutonium, fabriquant ainsi leur propre combustible.
Il n’y a donc plus besoin de rajouter d’U235, ni de plutonium dans ces
réacteurs pendant la durée de leur fonctionnement (60 ans au moins). Tous les 5
ans, les produits de fission doivent être retirés pour remettre de l’U238, dont
on dispose en grande quantité.
Ainsi, en France, au lieu d’importer 8000 tonnes
d’uranium naturel par an (coût 800 millions d’euros), il suffirait de prélever
seulement 60 tonnes d’U238 par an dans nos stocks (c’est la masse fissionnée
annuellement en France pour produire 75 % de notre électricité).Or, 450 000
tonnes d’U238 issues du traitement de l’uranium naturel seront disponibles sur
le sol français en 2040,
soit plus de 7000 ans de réserve ! Ces
RNR permettraient des milliers d’années
de production d’électricité dans le
monde uniquement avec les réserves connues d’uranium (et aussi de thorium).
La France a été pionnière en ce domaine avec 3 RNR qui
ont fonctionné : Rapsodie (1967-1983), Phénix (1973-2010) et Superphénix
(1985-1998). C’était aussi l’objet du programme de réacteur de 4ème génération
(Astrid) qui a scandaleusement et stupidement été arrêté… Malheureusement, la
France risque de se trouver dépassée dans un domaine où elle a été pionnière,
car la recherche sur les ENR reste très active dans de nombreux pays :
Usa, Chine, Inde, Japon…. Et pas seulement la recherche : les Russes en ont déjà deux reliés au
réseau et en exploitation, à Beloyarsk (BN-600 (1980) et BN-800 (2015),
la Chine progresse à grands pas avec son
démonstrateur CEFR (2011), l’Inde, puissance nucléaire civile souvent
négligée a son FBTR.
Avec ses réacteurs du futur
(mais encore faudrait-il investir pour que le futur s’accomplisse), le
nucléaire devient une énergie renouvelable !
Le nucléaire,
champion de l’économie en matériaux
Une
étude du Department of Energy donne 800 t/TWh de béton et 160
t/TWh d’acier pour le nucléaire, et 8000 t/TWh de béton et 1800 t/TWh d’acier
pour l’éolien, soit un facteur 10 pour le béton et 11 pour l’acier, à
l’avantage, très marqué, du nucléaire.
Un
ordre de grandeur calculé par Tristan Kamin pour l’EPR, centrale nucléaire
optimisée du point de vue de la production et de la sécurité donne 8 fois moins de béton et 20 fois
moins d’acier pour l’EPR que l’éolien par MW.h généré.
N. B. Pour les éoliennes de
dernière génération, les socles peuvent faire jusqu’à 20 mètres de
profondeur et représenter 3 000
tonnes de béton armé. Leur présence est aussi un enjeu environnemental,
parce qu’ils permettent à plusieurs niveaux de la nappe phréatique,
normalement séparés, de se mélanger. Et que les agriculteurs qui leur louent
leurs terrains ne pourront jamais s’en débarrasser !!!
Le
nucléaire, champion de l’Element Limitation Factor et de la durabilité
Bon, ça va un peu avec les deux facteurs précédents, la
remarquable économie en combustible du nucléaire, et l’économie en matériaux de
constructions, tout en élargissant la problématique.
L’ELF (Element Limitation Factor -limitation des
éléments) est un critère de faisabilité /durabilité qui a été présenté lors de la COP25 (http://gisoc.srweb.biz/gisoc/Docs/PosterCorrected.pdf). Schématiquement, l’idée est assez
simple : une technologie ne peut pas être considérée comme capable
de satisfaire les besoins si elle nécessite plus que la totalité des ressources
mondiales d'un matériau donné.
Les promoteurs et défenseurs de l’éolien et du PV clament
sur tous les tons le caractère renouvelable de ces énergies. Ils oublient que
celles-ci consomment des quantités astronomiques de matières premières dont les
sources peuvent devenir limites (en particulier métaux & terres rares) pour
la construction des équipements…
En plus des principaux matériaux de construction (rappelons que le nucléaire utilise 20 fois
moins de bêton que l’éolien, et le bêton lui-même, eh bien on commençait à
parler de pénurie mondiale de sable – c’est pas n’importe quel sable qui peut
servir à faire du bêton, celui du Sahara est inutilisable !), l’énergie solaire et éolienne repose sur une
quantité importante de métaux de terres rares dans la construction de panneaux
et de turbines. L’augmentation prévue de la capacité installée de ces
technologies pour atteindre les objectifs d’émissions devrait imposer des
exigences importantes à l’exploitation de ces métaux. L’argent, l’indium, ainsi
que le praseodymium, le dysprosium, le terbium et le néodymium ont été identifiés comme faisant face à des
pénuries critiques potentielles à moins que la production mondiale ne puisse
augmenter de nombreuses fois par rapport à leurs niveaux actuels. D’ici
2050, le besoin annuel d’indium pour
la seule production de panneaux (basé sur les modèles IPCC SR15 de croissance
de la capacité solaire photovoltaïque) dépassera
la production mondiale annuelle actuelle
de douze fois ! Une telle pression de la demande introduit une
incertitude économique à long terme dans l’énergie solaire et éolienne, ce qui
pourrait rendre l’investissement non viable – et même une incertitude physique
fondamentale !.
Sans compter qu’une telle augmentation des exploitations
minière pose de redoutables problèmes d’environnement – l’exploitation minière
devient l’un des principaux moteurs de
la déforestation et de la perte de biodiversité, de pollution, de toxicité
environnementale et pour les travailleurs.
« Le
monde s’est organisé entre ceux qui sont sales et ceux qui font
semblant d’être propres »….il faut purifier huit tonnes et demie de roche pour
produire un kilo de vanadium, seize tonnes pour un kilo de cérium, cinquante
tonnes pour un kilo de gallium …«Une mine, c’est un véritable choc visuel, un
derrick à côté ce n’est rien. Nous avons pu approcher des mines en Chine et des
lacs de rejets d'effluents toxiques d'usines de raffinage en Mongolie. C’est
l’enfer de Dante. Tout est pollué là-bas, les sols, les airs, les nappes
phréatiques. Les eaux chargées en métaux lourds sont déversées dans des lacs
artificiels qui débordent régulièrement et polluent les fleuves, tels que le
Fleuve jaune. » (Guillaume Pitron, La guerre des métaux rares) »
Qui sont les véritables écologistes, les pro ou les
anti-nucléaires !
Autre exemple de Limitation Factor, qui concerne le
stockage, absolument indispensable pour les que les ENR (pardon, Energies dites renouvelables) soient
vraiment utiles. L’Académie des
Sciences a publié en 2017 une étude rappelant que pour stocker 2 jours de besoins
électriques d’hiver pour la France, il faut 15 millions de tonnes de batteries
contenant 300 000 tonnes de lithium soit 7 fois la production mondiale actuelle
de lithium.
Et quand au caractère
durable de l’éolien : En
Californie, ce sont déjà plus de quatorze mille éoliennes rouillées, abandonnées
dans des paysages de désolation et d’abandon. Nul ne sait quoi faire des pales, habituellement
composées d’un mélange de fibre de verre et de fibre de carbone, liées à l’aide
de résine de polyester ; impossible de séparer et recycler ces
matières (qui pourraient s’accumuler au rythme de 16 000 tonnes par année à
partir de 2021 en Allemagne), impossible de les brûler, les résidus obstruent
les filtres des incinérateurs…
Le nucléaire, champion d’une production
électrique pilotable et économique
Au contraire des ENR,
fatales et intermittentes, le nucléaire vous donne de l’électricité quand vous
en avez besoin, de jour comme de nuit, et pas seulement quand il vente ou fait
soleil. Un
trop fort taux d’ENR n’est pas compatible avec la stabilité du réseau
électrique. 40% d’éolien, c’est la certitude d’effondrements
massifs du réseau, ce qui s’est produit en Australie du Sud qui a dû en
catastrophe relancer ses centrales à charbon. Un black out majeur à Londres et
dans le Sud-Est de l’Angleterre s’est
aussi produit le 9 août 2019…mais l’Angleterre acompris la leçon et relance le
nucléaire. L’éolien allemand menace la stabilité du réseau européen, donc
français (https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/01/petits-problemes-avec-leolien-1-leurope.htlm). Non
seulement on ne vas pas vers une intégration croissante des réseau européeens,
mais vers un fractionnement, les voisins de l’Allemagne devant se protéger des
débordements de l’éolien allemand.
La course au
gigantisme des éoliennes ne masque pas pour autant les problèmes
d’intermittence de l’éolien. Le 14 mars 2019 à 14 heures 30, il a couvert 18 %
de la consommation française d’électricité avec 12 323 MW, un record. Mais le 5
décembre à 12 heures, la production n’était que de 691 MW, soit moins de 1 %
des besoins, obligeant la France à recourir aux importations.
Et on fait quoi avec
ça ?
Et en ce qui
concerne une producton économique, ces chiffres
Nucléaire
historique :33-40€/MWh
Photovoltaïque
: 62-99€/MWh
Eolien :
60-65€/MWh
Eolien marin
: 200-220/MWh
EPR:+110€/MWh
Ajoutons les
subventions publiques: Eh oui, les producteurs « alternatifs » les oublient souvent !
Nucléaire :
25€/MWh
Eolien: 476
€/MWh
Photovoltaïque
:+500 €/MWh
Et sur le
bilan économique d’une transition ENR on pourra aussi utilement regarder
l’évolution des prix de l’électricité France Allemagne :
Le nucléaire, champion du Taux
de Retour énergétique (Energy Return On Investment ou Energy Return on Energy)
C’est vraiment un paramètre fondamental physique, dont
l’importance est assez facile à comprendre.
L’Energy Return On Investment ou plus exactement l’ EROEI (Energy
Returned on Energy Invested - TRE : taux de retour énergétique) est le rapport de l’'énergie utilisable acquise à
partir d'une source donnée d'énergie, à la quantité d'énergie dépensée pour
obtenir cette énergie. Quand l'EROEI d'une ressource est inférieur ou égal
à 1, eh ben, il vous faut plus dépenser plus d’énergie pour l’extraire que vous
ne pouvez en extraire, donc ça le fait pas du tout..
Je consacrerais un blog plus détaillé à l’EROI, dont la
mesure est assez complexe. Il est utilisé depuis très longtemps pour comparer
par exemple la productivité de deux gisements de pétrole ou d’un gisement au
cours du temps, et là c’est assez simple. Par exemple, l’EROI moyen du pétrole
américain est considéré par l’école d’économie de Cleveland comme supérieur à
100 dans les années 40, environ 20 dans les années 70 et environ 8 aujourd’hui,
ceci reflétant l’épuisement du pétrole facie à extraire.
Lorsqu’on compare plusieurs sources d’énergie, ç’est
toujours une constante fondamentale, mais ça devient plus compliqué car il faut
prendre en compte des paramètres analogues mais différents. L’étude que je
trouve la plus complète convaincante et honnête a été effectuée par une équipe
de physiciens allemands et un bon résumé
publié par Forbes. Pour les ref :
Weißbach D et al.,
“Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback
times of electricity generating power plants”, Energy, 2013, 52 :210-221
L’étude prend en
compte toute la chaîne comprenant le transport des matériels de construction,
les fondations, les liaisons au réseau, l’entretien et la maintenance, la
main-d’œuvre et la compensation des variations de production. Si l’énergie est
pilotable, pas besoin de stocker, si elle est intermittente il faut prendre en
considération l’énergie pour construire les installations de stockage- le
graphe final montre le résultat avec et sans stockage. Pour le nucléaire, la
durée de vie a été prise à soixante ans, et la technique d’enrichissement de
l’uranium considérée est la centrifugation, qui consomme environ vingt fois
moins d’énergie que la diffusion gazeuse. Le fait que le nucléaire ait un EROI
aussi élevé est dû à la durée de vie des installations, et surtout au fait
qu’il s’agit d’une forme d’énergie extrêmement concentrée : pour faire fonctionner
une centrale électrique de 1 GW, il faut 27 tonnes d’uranium enrichi par an,
alors qu’il faut environ 260 tonnes de charbon à l’heure.
Le résultat est ans appel !!!
NB : pour que nos
sociétés puissent continuer à fonctionner, dans cette étude, l’EROI minimal
doit être égal à 7 !
NB : une autre mesure de l’EROI peut être calculée
ainsi : Pour fabriquer un panneau solaire, il faut du silicium qu’il faut
préparer à partir de la silice : extraire de la silice assez pure (du
kaolin et pas un sable quelconque !) le chauffer vers 3000 °C en
atmosphère réductrice, le purifier par chauffage vers 1500°C. C’est extrêmement
couteux en énergie ! Pour que sous forme de panneau soliare, il rembourse
l’énergie qu’il a coûté, il faut en France entre 3 et 5 ans d’utilisation ( un
peu moins dans des pays très ensoleillés)
Et attention : dans cette étude, Weißbach et al utilisent comme
stockage pour les ENR la technologie de stockage hydroélectrique la moins
gourmande en énergie, le stockage de l’énergie hydroélectrique pompée. C’est la
technologie qui abaisse le moins l’ROI, la technologie la plus favorable pour
les ENR ! Les batteries sont environ dix fois plus gourmandes en énergie que
le stockage hydroélectrique pompé, de sorte que le stockage de la batterie
n’est pas viable du tout pour les applications à très grande échelle !!!!!
Le nucléaire est la plus sûre
des énergies- même Tchernobyl compris
Oui , et pour commencer direct, ceci :
L'expérience
acquise depuis plus d'un demi-siècle permet d'évaluer la probabilité d'accident
mortel par kWh et de la comparer à celles des autres énergies : même en prenant
en compte les évaluations les plus pessimistes sur les morts liées à Tchernobyl
et Fukushima ainsi qu'aux mines d'uranium :
La mortalité due
à l'électricité nucléaire est de 90 décès par billion (= mille
milliards) de kWh
100 000 pour le
charbon (toujours par billion de KWH.),
36 000 pour le
pétrole,
4.000 pour le gaz
naturel,
1 400 pour
l'hydroélectricité,
440 décès pour le
solaire photovoltaïque
150 décès pour
l'éolien
Commentaire : Eh
oui, si les déchets nucléaires, on peut les stocker dans des piscines en
attendant le recyclage dans Astrid et l’enfouissement géologique profond avec
Cigeo, les déchets du charbon, du gaz et du pétrole, ils finissent dans vos
poumons…où ils ne font pas de bien, mais alors pas du tout. Quant à
l’hydraulique, il a été marqué par des catastrophes majeures ( Morvi ;
15.000 morts ; Banquiao : 170.000 morts ; en France, Malpasset,
423 morts)
Ce chiffrage a fait l’objet d’une discussion
et d’une confirmation poussées dans un thread de Kopecz https://twitter.com/Kopecz93/status/1168100595607199744?s=19 .
Les chiffres du
charbon, du pétrole, du gaz naturel ne souffrent pas de contestations. Pour
l’hydraulique, on pourrait choisir ppourquoi pas d’enlever les évènements
extrêmes de Banqiao. (Chine 1975...) mais situé autour de 170000. Si on
s'intéresse à une gestion plus... sérieuse de l'hydroélectricité, on obtient
tout de suite beaucoup moins: 5 morts pour 1000 TWh produits
(soit environ 2 ans de consommation électrique française) en ce qui concerne
l'hydroélectricité US. Mais, à ce moment là, on pourrait aussi enlever
Tchernobyl du nucléaire, et ne s’intéresser qu’ à une gestion…plus sérieuse du
nucléaire ; ainsi, pour les USA seuls, donc sans Tchernobyl: 0.1
morts pour 1000 TWh.
On reste
largement en dessous de toutes les autres énergies, et cela s‘explique par le
dénominateur, la quantité énorme d’énergie générée par le nucléaire. Ainsi,
comment le solaire et l'éolien peuvent atteindre plusieurs centaines de morts
pour 1000 TWh, soit 2 à 4 fois plus que le nucléaire ( et plusieurs
milliers de fois plus que le nucléaire sans Tchernobyl !) ?
Hé bien c'est très
simple: le solaire et éolien tuent très peu aussi... Mais produisent aussi
beaucoup, beaucoup moins que le nucléaire ! Prenons le solaire par exemple: 440
morts pour 1000 TWh. On arrive donne donc à 440*0.1 = 44 morts minimum. La
production solaire est tellement faible que même 1 seul mort aurait conduit à
10 morts pour 1000 TWh,
Bien entendu on
peut faire pareil avec l'éolien. On est autour de 425 TWh au 1er janvier 2012.
Soit, à raison de 150 morts/1000TWh, 64 victimes. Un montant qui
s'atteint rapidement. Ah oui, car les margoulins de l’éolien maltraitent autant
leurs employés que les chiffres…
L'investissement énergétique le plus décarbonnée, le plus écologique du point de vue de l'occupation des soles, de l'utilisation des combustibles et matériaux, le plus efficace, le plus économique , le plus stratégique, le meilleur du point de vue physique fondamental du taux de retour énergétique ( TRE, EROI, EROEI), c'est le nucléaire !
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