The 2020 edition of the Projected Costs of Generating Electricity.
Contexte : Il s’agit du neuvième rapport de la série sur les
coûts projetés de l’électricité (LCOE) préparé conjointement tous les cinq ans
par l’Agence de l’OCDE pour l’énergie nucléaire (NEA) et l’Agence
internationale de l’énergie (AIE). Avec l’analyse de 243 centrales basée sur
les données de 24 pays, le rapport présente les coûts au niveau de la centrale
de production d’électricité pour l’électricité de base produite à partir de
combustibles fossiles, l’énergie nucléaire et une gamme de technologies
renouvelables, telles que l’énergie éolienne et solaire, l’hydroélectricité et
les biocarburants.
https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_51126/low-carbon-generation-is-becoming-cost-competitive-nea-and-iea-say-in-new-report
Nouveauté : Dans sa version, en
ligne, le rapport inclut même un aspect assez ludique (et utile pour les
fans) : « le rapport est également accompagné d’un calculateur de
coût de LCOE en ligne. La calculatrice permet un téléchargement facile de
toutes les tables de données dans le rapport, et permet à l’utilisateur
d’examiner l’impact de la modification de certaines variables, telles que le
taux d’actualisation, les prix du carburant ou le coût du carbone. Ces
améliorations faciliteront l’accès à l’information du rapport et aideront les
utilisateurs à explorer la sensibilité des résultats à certaines variables
clés. »
1)
Une bonne nouvelle : la production à faibles émissions de carbone devient
globalement de plus en plus compétitive sur le plan des coûts
Venons en tout de suite à la
conclusion et au graphe principal: Malgré les différences de conditions régionales,
nationales et locales, le rapport constate que la production à faibles émissions de carbone devient globalement de
plus en plus compétitive sur le plan des coûts. Les coûts des énergies
renouvelables ont continué de diminuer ces dernières années et les coûts de
l’énergie éolienne et solaire photovoltaïque sont maintenant compétitifs par
rapport à la production d’électricité à base de combustibles fossiles dans de nombreux
pays.
On s’attend également à ce que l’électricité des
centrales nucléaires soit moins cher dans un proche avenir. En raison des
réductions de coûts découlant des leçons tirées de projets prototypes (FOAK First
of a kind) dans plusieurs pays de l’OCDE,
la nouvelle énergie nucléaire restera la
technologie pilotable non intermittente à faibles émissions de carbone avec les
coûts prévus les plus bas en 2025.
Le rapport constate également que la prolongation de l’exploitation des
centrales nucléaires existantes, connue sous le nom d’exploitation à long terme
(LTO), est la source la plus rentable d’électricité à faible teneur en carbone.
L’énergie hydroélectrique peut fournir une contribution
similaire à des coûts comparables, mais reste fortement dépendante des
dotations naturelles de chaque pays.
De façon plus
précise, le rapport affirme que le
LCOE du nucléaire en 2025 variera
d’environ 55 $ à 95 $ le MWh. Cela
se compare à un maximum de près de 100 $/MWh pour le charbon et d’environ 80
$/MWh pour le gaz. La source d’électricité non pilotable la moins chère est
l’éolien terrestre de plus de 1 MW, avec un LCOE de 40 $ - 50 $/MWh. L’éolien offshore est d’environ 80 $ - 110
$/MWh et le solaire PVvarie de 40 $ - 80 $/MWh.
Pour
les centrales nucléaires qui sont en exploitation à long terme, le coût diminue
considérablement, avec un LCOE de moins de 40 $/MWh. Prolonger l’exploitation
des centrales nucléaires existantes est la source la plus rentable
d’électricité à faibles émissions de carbone.
Au-delà
du LCOE , la VALCOE (LCOE ajustée à la valeur) -question de méthodologie :
Comme dans les éditions
précédentes, le rapport utilise la méthodologie du LCOE comme mesure bien
établie et largement utilisée dans l’élaboration et la modélisation des
politiques. Toutefois, pour la première
fois, le rapport présente également une nouvelle mesure complémentaire, la
mesure LCOE « ajustée en fonction de la
valeur », afin de tenir compte de l’importance croissante des
considérations du système dans le contexte de la part croissante des
technologies variables d’énergie renouvelable (ERV).
« Pourquoi la VALCOE ?… La production
d’électricité d’ENR variables est
corrélée et n’est pas disponible de façon fiable en tout temps. La simultanéité de la génération, qui n’est
pas nécessairement corrélée à la demande, réduit la valeur de l’électricité
générée. Le manque de fiabilité exige soit une back-up pilotable, soit,
alternativement, des options de flexibilité telles que le stockage ou la
réponse à la demande pour assurer la sécurité de l’approvisionnement en tout
temps. En outre, les changements
potentiellement rapides dans la production variable d’énergies renouvelables
doivent être équilibrés. Pour comprendre cet impact et s’assurer qu’une
demande donnée est satisfaite au moins du coût de l’électricité à faible teneur
en carbone, une analyse au niveau du réseau électrique est nécessaire ».
« Afin de compléter l’approche de la LCOE et de permettre une comparaison des coûts plus
spécifique au système, l’AIE a élaboré une méthodologie pour ajuster les coûts
par un composant de valeur du système connu sous le nom de LCOE ajustée en valeur (VALCOE). Il modifie la LCOE d’une
technologie individuelle dans un système électrique particulier en fonction de
sa contribution à la mise en œuvre de la sécurité du système. Fait crucial, les
résultats calculés reflètent la valeur des systèmes existants et leur
développement futur possible. Les résultats montrent que les coûts de
production d’une technologie au niveau de l’usine peuvent varier
considérablement de sa valeur au système. »
« L’importance d’en tenir
compte est particulièrement frappante si l’on considère les énergies
renouvelables variables : les unités photovoltaïques solaires montrent une
forte corrélation dans la production de différentes centrales résultant, dans
les scénarios analysés, d’une réduction
significative de la valeur de production avec des parts croissantes. La
réduction pendant les heures de production élevée est un problème
supplémentaire et peut, dans la pratique, réduire les facteurs de charge et
augmenter la LCOE par rapport aux valeurs déclarées. Cela serait pris en compte
dans l’analyse du système. En revanche, la production de centrales éoliennes
est moins corrélée... »
Commentaire : ben pas
tellement, et même pas du tout à l’échelle de l’Europe, où il n’y a pas de
foisonnement, comme le prouvent déjà les épisodes de prix négatifs dans les
périodes de fortes dépressions atlantiques) »
« Pour chaque
technologie, le VALCOE combine la LCOE pour une année donnée avec la valeur des
multiples services système qu’elle peut fournir dans le contexte du mix
électrique régional de l’époque. Plus précisément, le VALCOE saisit la valeur
de trois services système : la valeur énergétique, la valeur de flexibilité et
la valeur de capacité par la technologie. »
Commentaire :
le
fait que l’électricité est un bien de flux qui doit en permanence s’ajuster à
la demande et que par conséquent il faut tenir compte de la valeur qu’elle a au
moment où elle est délivrée ( ce qui fait la grande différence entre énergies
pilotables et énergies fatales intermittentes a été mis en évidence depuis
longtemps) cf. pour une bonne vulgarisation les coûts lisses de l’électricité, https://www.latribune.fr/opinions/tribunes/les-couts-lisses-de-l-electricite-774441.html, Stefan Ambec
et Claude Crampes.
Le LCOE ne tenait pas compte de
cela, ce qui arrangeait bien les margoulins de l’éolien et les écolos bigots fan des ENR… L’originalité du rapport 2020 sur les
coûts projetés de l’électricité est qu’il réintègre ce facteur dans la LCOE. Il faut dire
qu’avec les épisodes de plus en plus fréquents de prix négatifs liés à
l’excentrique Energienewende, ça devenait de plus en plus difficile à ignorer.
Une présentation très pédagogique figure dans le rapport
sur le Rôle possible du nucléaire dans
le futur mix énergétique néerlandais.
https://vivrelarecherche.blogspot.com/2020/11/role-possible-du-nucleaire-dans-le.html
La VALCOE permet ainsi de prendre
en compte les Coûts système, soit les Coûts
d’équilibrage : (coût des écarts par rapport à la production prévue) et Coûts de
profit (la valeur de l’électricité délivrée
au système électrique). Le coût de profit varie fortement selon le degré de
pénétration des ENR, leur corrélation entre elles ( absence de foisonnement) et
leur décorrélation avec la demande :
Note
sur le coût du capital : les taux d’intérêts sont un
déterminant clé de la compétitivité ; en terme de LCOE, ils correspondent
au coût du capital. Dans les hypothèses
centrales, le rapport assume un coût du
capital de 7% pour toutes les technologies dans tous les pays. Dans la
pratique, le taux d’actualisation reflète, entre autres, les coûts
d’opportunité de l’investissement ainsi que différents types de risque et
d’incertitude, par exemple en ce qui
concerne l’évolution politique et réglementaire, la conception du marché, le développement
du système et les investissements
futurs, les coûts du carburant. En outre, dans le monde réel, la question
de savoir qui supporte le risque est importante : le soutien du gouvernement,
sous la forme de garanties de prix par exemple, déplacerait le risque de
l’investisseur vers le public. Les accords d’achat à long terme permettraient
de partager plus largement les risques. Bien que le risque global reste le même,
l’investissement devient ainsi moins cher du point de vue des investisseurs.
Ces facteurs, qui peuvent être
importants au niveau d’un projet individuel, n’apparaissent pas explicitement
dans les chiffres de la LCOE fournis dans le présent rapport, qui n’incluent
pas de considérations contractuelles ou d’intervention sur le marché.
Commentaire : les
VALCOE du rapport sont donc plutôt surestimées pour le nucléaire pour qui le
coût du capital représente environ les 2/3 et peut être largement diminué par
des garanties d’Etat.
Le fait de tenir compte de la
VALCOE change du tout au tout la place relative des ENR et du nucléaire !
Perspectives
sur les coûts des nucléaires existants et nouveaux
Un rappel : Pour combattre le réchauffement climatique, nous aurons besoin
de nucléaire…
«
Selon
le Scénario de développement durable
(SDS) de l’AIE, de nouvelles
capacités nucléaires et des programmes ambitieux d’extension à vie des
centrales nucléaires existantes sont nécessaires. Ce rôle croissant de
l’énergie nucléaire pour atteindre les objectifs de décarbonisation est
également confirmé par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution
du climat (GIEC, 2018). Jusqu’à présent,
cependant, l’énergie nucléaire n’est pas sur la bonne voie pour atteindre sa
part requise dans la production mondiale d’électricité. En fait, le taux d’ajouts annuels de
capacité de 5 GW devrait au moins doubler entre 2020 et 2040 pour atteindre les
objectifs de développement durable.
Comme il est indiqué dans le scénario SDS, sans prolongation de la durée de vie
au-delà de 40 ans, la pression sur la chaîne d’approvisionnement nucléaire va
augmenter considérablement nécessitant des ajouts de capacité jusqu’à 20 GW à
partir de 2021 (AIE, 2020).
Un avertissement : nucléaire et libéralisation, ça
peut poser un problème, justement si la LCOE est mal appréciée : « Toutefois,
dans plusieurs pays, le parc nucléaire existant est impacté par les conceptions
actuelles du marché de l’électricité qui n’apprécient pas adéquatement les
attributs des technologies à faible intensité de carbone à forte intensité de
capital comme les centrales nucléaires et hydroélectriques.. »
Exploitation
à long terme (LTO) des actifs nucléaires existants : la solution à faibles
émissions de carbone la plus rentable :
Pour les réacteurs à eau légère
(LWRs), la technologie dominante dans le monde entier, la durée de vie de
conception généralement considérée est de 40 ans. L''exploitation à long terme est un choix
plébiscité par les États-Unis, dont l’exploitation de 88 réacteurs jusqu’à 60
ans et de 4 réacteurs jusqu’à 80 ans a été actée. La France a
adopté une stratégie similaire, avec le grand carénage d’EDF, qui devrait
permettre de maintenir un coût de production compétitif à l’échelle européenne.
Une fois qu’une centrale nucléaire a été construite, les
coûts sont faibles et stables. Toutefois, à l’approche de la fin de la durée de
vie de la conception, les coûts d’investissement augmentent soudainement à
mesure que les exploitants effectuent des rénovations majeures pour prolonger
en toute sécurité la durée de vie de l’usine. Les travaux lourds à effectuer comprennent
généralement pour les équipements
mécaniques les générateurs de vapeur, turbines, pompes, moteurs, tuyauterie de
grand diamètre, pour les équipements électriques les alternateurs,
transformateurs, poteaux à haute tension, panneaux électriques, etc, Instrumentation et contrôle : salle de commande,
câbles, capteurs, etc. Les travaux spéciaux post Fukushima : générateurs diesel et autres protections
spéciales.
Compte tenu de toutes ces
considérations et des éléments de preuve recueillis à partir de plusieurs études
de cas, un investissement moyen au jour le jour dans la prolongation à long
terme des réacteurs existants pourrait varier de USD 450 par kWe à USD 950 par kWe. Cette variabilité peut
s’expliquer en grande partie par les différences dans la portée des
investissements dans les situations locales De plus, ces chiffres ont été
estimés de façon conservatrice, car ils considèrent toutes les améliorations
apportées à l’usine comme des dépenses de prolongation.
Dans
l’ensemble, ces résultats confirment que l’exploitation à long terme des
installations nucléaires existantes demeure l’une des options les plus
concurrentielles de production d’électricité à faibles émissions de carbone,
conformément aux résultats récents de l’AIE (AIE, 2019).
Le
nouveau nucléaire : les réacteurs de Type III- les coûts vont diminuer
Des freins dûs à l’arrêt pendant une trop longue période de la construction
nucléaire : « Pour
les nouvelles constructions nucléaires, il y a de nombreuses raisons au manque
de construction de nouveaux réacteurs . Les facteurs les plus importants sont liés au coût élevé des
nouveaux projets nucléaires, en
particulier dans les pays qui n’ont pas construit de centrales nucléaires au
cours des dernières décennies. Pour les pays qui ont lancé de nouveaux
projets, l’expérience a été difficile. Ces prototypes (FOAK) de réacteurs de 3ème génération III, en
particulier dans la plupart des pays de l’OCDE, ont été touchés par les retards
de construction et l’escalade des coûts.
Par conséquent, la confiance des intervenants et du
public dans la capacité de l’industrie nucléaire à construire de nouveaux
projets s’est érodée. En outre, la perception selon laquelle les nouvelles
centrales nucléaires comportent un risque élevé de projet dissuade les
investisseurs et a encore réduit la capacité des pays à attirer des financements
pour de futurs projets… »
Mais des raisons d’espérer : Ces problèmes ne sont pas présents dans les pays
qui construisent continuellement des réacteurs. Dans ces pays, avec des organisations de projets expérimentées et des
chaînes d’approvisionnement bien établies, un certain nombre de projets
nucléaires sont livrés d’une manière plus prévisible, ce qui permet des
réductions de coûts significatives. Les
résultats de de ce rapport suggèrent que l’énergie nucléaire dans les pays de
l’OCDE pourrait rejoindre cette tendance et entrer dans une phase d’apprentissage rapide au cours de la
prochaine décennie. Avec plusieurs projets presque achevés qui ont permis
d’établir des capacités industrielles, les projets futurs pourraient tirer
parti de l’expérience acquise et être plus compétitifs..
EPR, Génération III : Facteurs d’échec et recettes de réussite
Ces projets
degénération III « ont été lancés
après une longue interruption de la
construction nucléaire qui a considérablement érodé la chaîne
d’approvisionnement nucléaire et les capacités de l’industrie. Cette tendance
est renforcée par une tendance à la
désindustrialisation dans certains pays de l’OCDE. En outre, les
estimations budgétaires initiales ont été fortement influencées par le manque
de maturité de conception et de planification de l’exécution au moment du début
de la construction, ainsi que par le
contexte politique de plus en plus incertain.
Les sommes investies dans ces projets prototype ont servi
à financer non seulement la construction des réacteurs eux-mêmes, mais aussi à
reconstruire des capacités.
Les données historiques et
récentes suggèrent que les leçons apprises sont bien comprises et peuvent être
facilement mises en œuvre dans de futurs projets. Principales leçons :
Maturité
de conception : La
conception détaillée doit être achevée et prête pour la construction. Cela
implique une implication précoce dans la chaîne d’approvisionnement pendant le
processus de conception afin d’intégrer les exigences nécessaires pour
améliorer la constructibilité.
Gestion de projet : La conception
exige également une stratégie de mise en œuvre robuste avec une définition claire des responsabilités et
l’identification des compétences à tous les niveaux et étapes du projet.
Une équipe de gestion de projet solide et expérimentée est essentielle pour
assurer sa bonne exécution et faire face efficacement à toutes les interfaces
et risques inattendus.
Réglementation
: La prévisibilité
et la stabilité du régime
Effet
séries : Une fois que le niveau suffisant de maturité de
conception a été atteint, il y a une forte opportunité de geler la
configuration de conception et de la reproduire systématiquement autant de fois
que possible en construisant des capacités de chaîne d’approvisionnements.
À court terme (début des années
2020), compte tenu de ces enseignements tirés, le moyen le plus efficace de réduire les coûts de construction est de
développer un programme nucléaire qui tire parti de la construction en série
avec des projets à unités multiples sur le même site, et/ou de la construction
de la même conception de réacteur sur plusieurs sites.
Et vive le programme EPR !
Commentaire :
Que
l’apprentissage existe et est efficace dans la conception des nouveaux
réacteurs est bien prouvé par ‘expérience de Taishan
Les nouvelles technologies du nucléaire- les SMR
« Enfin, le
développement de nouvelles technologies nucléaires prend de l’ampleur. Les
petits réacteurs modulaires (SMR) ont attiré l’attention des décideurs en tant
qu’options technologiques pour relever une partie des défis observés dans les
récents projets nucléaires.
Les petits réacteurs modulaires (SMR) sont
définis comme des réacteurs nucléaires dont la puissance se situe entre 10 MWe
et 300 MWe. Les conceptions dont les puissances sont inférieures à 10 MWe,
souvent conçues pour un fonctionnement semi-autonome, ont été appelées micro
réacteurs modulaires (MMR). Les SMR sont conçus pour une fabrication en usine,
profitant des avantages des économies de séries importantes, et pour être transportés et assemblés sur place,
ce qui se traduit par des temps de construction plus courts. C’est l’un des
éléments clés pour favoriser leur compétitivité par rapport aux autres options
énergétiques.
Les concepts SMR les plus matures sont basés sur la
technologie LWR. D’autres concepts sont les réacteurs de génération IV qui
incorporent des liquides de refroidissement alternatifs (c.-à-d. métal liquide,
gaz ou sels fondus) et des combustibles avancés. La configuration de
déploiement des SMR peut être très
variable : une seule unité , centrale multi module, des ensembles
électriques mobiles tels que des unités flottantes (par exemple sur barge). En
2018, l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) a identifié plus de
50 concepts en cours de développement avec différents niveaux de préparation à
la technologie et aux licences, dont quatre concepts en construction à
l’époque.
En raison de la
réduction des cœurs des réacteurs et de densités d’énergie plus faibles, les SMR
peuvent bénéficier de besoins de blindage réduits et de zones de planification
d’urgence hors site (ZFE) réduites ou carrément inutiles, ce qui, à son tour,
se traduira par une flexibilité accrue pour le choix des sites accueillant ces
réacteurs,qui bénéficient en outre de sécurités passives.
Bien que la
taille des SMR les fait bénéficier des avantages
décrits ci-dessus, elle a cependant un effet négatif sur la compétitivité
économique. Les concepteurs de réacteurs ont traditionnellement construit des
réacteurs de plus en plus grands pour
tirer parti des économies d’échelle. En d’autres termes, étant donné que les
coûts fixes associés à un réacteur nucléaire augmentent très lentement avec la
taille du réacteur, il est logique d’augmenter la production du réacteur afin
de réduire autant que possible le coût par unité d’électricité produite. Pour
contrebalancer l’impact des économies d’échelle, les SMR bénéficient des
économies de production en série, qui reposent à leur tour sur la
simplification du design, la normalisation et la modularisation. Toutefois,
bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans la validation des
premières conceptions, de nombreux défis demeurent. L’achèvement des premiers prototypes au cours des années 2020 sera
donc essentiel dans la démonstration des avantages attendus des SMR »
Plusieurs
facteurs spécifiques ont été identifiés comme critiques pour réussir le défi
des SMR : Simplification : Des améliorations de la passivité et une plus
grande intégration de la conception réduiraient le nombre de composants et
entraîneraient des économies de bâtiments de confinement. Normalisation
: La faible puissance des DTS réduit la nécessité de s’adapter aux conditions
du site local, ce qui augmente le niveau de normalisation de la conception par
rapport aux grands réacteurs. Modularisation : Une taille SMR plus petite
signifie que le transport de leurs modules serait plus facile que pour les grands
réacteurs. En fait, le degré de modularisation augmente considérablement pour
les puissances de moins de 500 mégawatts de capacité électrique (MWe)
Les SMR sont
particulièrement attractifs pour de nouveaux usages, par exemple
-La décarbonation
des systèmes énergétiques en remplaçant les centrales au charbon et en
fournissant de l’électricité pour les applications de chauffage urbain et de
dessalement. La plupart des conceptions avancées pourraient fournir de la
chaleur de procédé pour les secteurs industriels…
- La facilitation
de l’expansion du secteur nucléaire dans les régions où les contraintes
économiques, géographiques et/ou liées au réseau ne permettent pas
l’utilisation de grandes centrales nucléaires. Pour ces marchés, les SMR peuvent
déjà être un moyen économiquement rentable de remplacer les générateurs diesel
pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau douce.
A signaler que le rapport n’oppose pas SMR et grands réacteurs de génération III : « , il est important de souligner que les coûts de construction du SMR bénéficieront des progrès sur les principaux facteurs de coûts identifiés pour les grands réacteurs nucléaires de génération III. Cependant, certains facteurs spécifiques auront plus de poids : effet série, simplification, normalisation, modularisation et harmonisation. »