Electricité, nucléaire et CO2

L'énergie nucléaire ne réduira pas l'effet de serre

Doubler d'ici 2030 la puissance nucléaire installée pour produire de l'électricité est non seulement impossible mais n'aurait pas d'influence sur les émissions de CO2 et de gaz à effet de serre (GES). L'électricité nucléaire représente seulement 2,1% de l'énergie primaire mondiale et 3,0% de l'énergie finale consommée dans le monde.

Pourtant habituées aux prévisions hasardeuses, ni l'Agence internationale de l'énergie atomique (IAEA/AIEA) ni l'Agence internationale de l'énergie (IEA/AIE) n'imaginent de doubler cette puissance de l'énergie nucléaire à cette date.

Comparée à une puissance de 369,7 GWe (gigawatts électriques) en 2006, la puissance installée en 2030 serait de 447 GWe (+ 21%) ou 691 GWe (+ 87%) pour l'AIEA, selon le scénario et seulement de 416 Gwe (+ 12%) ou 519 Gwe (+ 40%) pour l'AIE, dans leurs prévisions les plus récentes.

Augmenter de 40% (AIE) ou de 87% (AIEA) la puissance de l'énergie nucléaire, soit l'équivalent de 149 ou 321 réacteurs moyens de 1.000 MWe, aurait peu d'influence sur les émissions de CO2 et encore moins sur celles de l'ensemble des gaz à effet de serre.

Si toute cette puissance servait à remplacer des centrales électriques à charbon, la quantité de CO2 évitée serait de 1.008 Mt ou 2.172 Mt de CO2 selon le cas, soit 3,7% ou 8,0% du CO2 émis par les combustibles fossiles et eux seuls (27.055 Mt CO2 en 2005). Cette proportion serait de 2,1% ou 4,5% pour la totalité des gaz à effet de serre (équivalent à 47.800 Mt CO2 en 2005) puisque le gaz carbonique (CO2, dioxyde de carbone) n'est pas le seul de ces gaz.

Pendant ce temps, si l'on suit les estimations de l'Agence internationale de l'énergie, la quantité de CO2 émise par les combustibles fossiles passerait à 40.000 Mt CO2 ou seulement 34.000 Mt dans une estimation alternative, soit une augmentation de 47% ou de 25% du CO2 émis par les combustibles fossiles.

Mais le plus important à noter est l'impossibilité d'augmenter dans de telles proportions la puissance de l'énergie nucléaire dans le monde.

D'abord, une bonne partie du parc nucléaire actuel aura atteint la limite d'âge en 2030, ce qui correspond à une puissance d'environ 280 GWe à remplacer.

La puissance en réacteurs nucléaires à construire serait donc de 429 ou 601 GWe (au lieu de 149 ou 321). La construction d'un réacteur durant au moins cinq ans, il faudrait que celle-ci soit commencée avant 2025, ce qui implique de commencer chaque année la construction de 24 ou 33 réacteurs de 1.000 MWe (moyenne pour 18 ans).

Cependant, l'industrie nucléaire n'a pas cette capacité de construction puisqu'en quatre ans, de 2004 à 2007, seule la construction de 14 réacteurs a été commencée, pour une puissance totale de 12.686 MWe (y compris l'EPR de 1.600 MWe à Flamanville), soit l'équivalent de trois réacteurs de 1.000 MWe chaque année.

Le personnel pour faire fonctionner ces réacteurs manque aussi, puisque très peu d'ingénieurs et de techniciens sont formés chaque année dans le monde en comparaison de ceux qui partent en retraite.

Enfin, l'uranium ne sera pas disponible en quantité suffisante pour alimenter ces réacteurs en combustible nucléaire. En 2005, 67.000 tonnes d'uranium (naturel) ont été consommées pour une puissance installée de 370 GWe, soit 181 tonnes par GWe. Les besoins en uranium seraient de 93.940 tonnes pour 519 GWe (AIE) et de 125.070 tonnes pour 691 GWe (AIEA).

Cependant, la production minière est seulement de 42.000 tonnes d'uranium (2005), le complément provenant de sources secondaires constituées de stocks civils et militaires pour l'essentiel, stocks qui auront disparu en 2015. La mise en production d'une mine d'uranium prend une dizaine d'années et toutes les réalisations en cours ou en projet sont connues (créations et extensions). Nous savons déjà que la production minière ne pourra pas satisfaire la demande actuelle d'uranium en 2015 et encore moins celle de 2030 dans le cas des augmentations de puissance envisagées.

Une meilleure utilisation de l'uranium naturel, en réduisant le taux d'uranium 235 (²³⁵U) dans les déchets (tails) de l'enrichissement n'est guère possible non plus. En effet, cela demanderait l'utilisation d'un nombre beaucoup plus important d'Unités de Travail de Séparation (UTS ou SWU : Separative Work Unit) et la capacité des usines actuelles ou en cours de construction ne le permet pas.

Bien entendu, les réacteurs de quatrième génération ne sont pas concernés. En dehors d'éventuels prototypes, leur construction ne commencerait pas avant 2040 et reste encore hypothétique dans une large mesure.

Remplacer tous les réacteurs nucléaires actuels par des centrales électriques au gaz, dans les mêmes limites d'utilisation de la cogénération, augmenterait seulement de 1.086 Mt les émissions de CO2.

Cela représente 3,0% de tout le CO2 émis et 2,3% de l'ensemble des gaz à effet de serre anthropiques, soit sept fois moins que la déforestation.

La production d'énergie primaire dans le monde en 2005 a été de 11.435 Mtep, soit 132.989 TWh. Le nucléaire a représenté 6,3% et le pétrole 35,0% de l'énergie primaire. Un Mtep (million de tonnes d'équivalent pétrole) est égal à 11,63 TWh (térawatt-heure), ou 11.630 GWh (gigawatt-heure). Une tonne d'équivalent pétrole est égale à 11.630 kWh (kilowatt-heure).

La production mondiale d'électricité en 2005 a été de 1.567 Mtep, soit 18.235 TWh.

L'électricité nucléaire représente une énergie de 238 Mtep (2.772 TWh), soit 15,2% de la production mondiale d'électricité et 2,1% de l'énergie primaire mondiale. La valeur de 6,3% d'énergie nucléaire dans l'énergie primaire oublie de préciser que les deux tiers sont perdus en chaleur, sans aucune utilité, dans les réacteurs nucléaires.

Energie primaire mondiale en 2005 Electricité mondiale en 2005

% Mtep TWh % Mtep TWh

Charbon 25,3 2 893 33 646 Charbon 40,3 632 7 349

Pétrole 35,0 4 002 46 546 Pétrole 6,6 103 1 203

Gaz naturel 20,7 2 367 27 529 Gaz naturel 19,7 309 3 592

Nucléaire 6,3 720 8 378 Nucléaire 15,2 238 2 772

Hydraulique 2,2 252 2 926 Hydraulique 16,0 251 2 918

Autres 10,5 1 201 13 964 Autres 2,2 34 401

Total 100,0 11 435 132 989 Total 100,0 1 567 18 235

Mtep : Million de tonnes équivalent pétrole - TWh : térawatt-heure

La consommation finale d'énergie a été de 7.912 Mtep, soit 92.017 TWh en 2005 dans le monde. La différence avec la production d'énergie primaire est importante (- 30,8%) et s'explique pour l'essentiel par la production d'électricité thermique, nucléaire ou classique (charbon, pétrole, gaz).

Comme pour l'hydraulique, l'énergie nucléaire ne sert qu'à la production électrique. Alors que toute l'énergie primaire hydraulique se retrouve dans l'électricité (2.918 TWh), les 8.378 TWh d'énergie nucléaire ne produisent que 2.772 TWh d'électricité, soit 33 %. Le reste est tout simplement perdu en chaleur, dissipée dans l'atmosphère ou dans la pollution thermique des fleuves.

Le rendement énergétique des centrales classiques (charbon, pétrole, gaz) étant plus élevé, la chaleur perdue par celles-ci est moins importante. Encore mieux, cette perte est très faible dans les centrales à cogénération, dans lesquelles la chaleur est utilisée pour le chauffage urbain ou pour un usage industriel.

Consommation finale d'énergie en 2005

% Mtep TWh

Charbon 8,3 660 7 676

Pétrole 43,4 3 432 39 914

Gaz naturel 15,6 1 233 14 340

Electricité 16,3 1 292 15 026

Autres 16,4 1 295 15 061

Total 100,0 7 912 92 017

L'électricité représente 16,30 % de la consommation finale d'énergie.
Cependant, l'électricité produite représente 13,70 % (1526/11.435) de l'énergie primaire et l'électricité consommée (finale) représente seulement 11,28 % (1.290/11.435) de l'énergie primaire. La différence est due à des consommations internes aux systèmes productifs d'électricité et aux pertes des réseaux de transport et de distribution (10%).

Combustibles fossiles utilisés pour la production d'électricité (Mtep) en 2005

En Mtep Total combustible Electricité seule Electricité dans CHP Total électricité Proportion électricité

Charbon 2 892 1 688 58 1746 60,4 %

Pétrole 4 002 254 10 264 6,6 %

Gaz naturel 2 362 525 97 622 26,3 %

Total 9 256 2467 165 2632 32,3 %

Mtep : million de tonnes équivalent pétrole
CHP : Combined Heat and Power : Cogénération chaleur et électricité

CO2 émis par les combustibles uniquement (Mt CO2)

Millions de tonnes (Mt) % chaque combustible CO2 dû aux combustibles dont électricité électricité / combustibles

Charbon 40,6 10 990 Mt 6 638 Mt 60,4 %

Pétrole 39,6 10 719 Mt 707 Mt 6,6 %

Gaz naturel 19,8 5 346 Mt 1 406 Mt 26,3 %

Total 100,0 27 055 Mt 8 751 Mt

Mt CO2 : millions de tonnes de dioxyde de carbone (gaz carbonique)

CO2 émis pour la production d'électricité (Mt CO2)

Millions de tonnes (Mt) quantité de CO2 % des combustibles % de tout le CO2 % de tous les GES

Charbon 6 638 Mt 24,5 % 18,1 % 13,9 %

Pétrole 707 Mt 2,6 % 1,9 % 1,5 %

Gaz naturel 1 406 Mt 5,2 % 3,8 % 2,9 %

Total 8 751 Mt 32,3 % 23,8 % 18,3 %

27 055 Mt 36 660 Mt 47 800 Mt

combustibles CO2 GES

Exprimé en CO2 ou en CO2 équivalent pour les Gaz à effet de serre (GES)

CO2 émis pour produire 1 TWh d'électricité (85 980 tep) : moyenne monde en 2005

Energie produite Rendement énergétique Energie consommée MtCO2 par Mtep CO2 produit par TWh(e)

Charbon 85 980 632/1746 237 530 3,800 902 610 t

Pétrole 85 980 103/264 220 380 2,678 590 180 t

Gaz naturel 85 980 309/622 173 070 2,263 391 660 t

L'énergie d'un térawatt-heure (TWh) d'électricité est égale à celle de 85 980 tonnes d'équivalent pétrole (tep)

Les combustibles fossiles produisent du CO2 provenant du carbone enfoui sous terre depuis des milliers ou des millions d'années selon les cas. Cela doit être distingué du bois brûlé en France et en Europe, provenant de forêts bien gérées, dans lequel le CO2 émis est celui emmagasiné lors de la croissance de l'arbre quelques années ou dizaines d'années plus tôt, CO2 absorbé par les arbres plantés à la place de ceux abattus.

Une faible partie des combustibles fossiles est utilisée pour la production d'électricité, l'essentiel l'étant comme carburant (pétrole). L'augmentation du CO2 dans l'atmosphère n'est pas seulement due aux combustibles fossiles, mais aussi à la déforestation de façon directe (rejets) et indirecte (moins d'absorption). Enfin, le CO2 n'est pas le seul gaz à effet de serre (GES ou GHG : greenhouse gas).

Nature et origine des gaz à effet de serre anthropiques (dus à l'activité humaine)

% Origine anthropique en 2004 (GIEC)

56,6 % CO2 issu des combustibles fossiles

17,3 % CO2 déforestation et résidus biomasse

2,8 % CO2 autres origines

14,4 % CH4 : méthane (en équivalent CO2)

7,8 % N2O : protoxyde d'azote ( idem )

1,1% Gaz fluorés ( idem )

Note : Les données citées et utilisées proviennent de plusieurs sources, pour les années 2005, 2004 ou 2002 selon le cas et peuvent donner lieu à de petites approximations.

Source :
- Key World Energy Statistics 2007 de l'Agence internationale de l'énergie (AIE ou IEA : International Energy Agency)
- Word Energy Outlook 2006 de l'Agence internationale de l'énergie
- Energy, electricity and nuclear power estimates for the period up to 2030 - édition 2007 de l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA ou IAEA : International Atomic Energy Agency)
- GIEC : Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat - IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change)
- Autres données de l'AIEA

	%	Mtep	TWh		%	Mtep	TWh
Charbon	25,3	2 893	33 646	Charbon	40,3	632	7 349
Pétrole	35,0	4 002	46 546	Pétrole	6,6	103	1 203
Gaz naturel	20,7	2 367	27 529	Gaz naturel	19,7	309	3 592
Nucléaire	6,3	720	8 378	Nucléaire	15,2	238	2 772
Hydraulique	2,2	252	2 926	Hydraulique	16,0	251	2 918
Autres	10,5	1 201	13 964	Autres	2,2	34	401
Total	100,0	11 435	132 989	Total	100,0	1 567	18 235

	%	Mtep	TWh
Charbon	8,3	660	7 676
Pétrole	43,4	3 432	39 914
Gaz naturel	15,6	1 233	14 340
Electricité	16,3	1 292	15 026
Autres	16,4	1 295	15 061
Total	100,0	7 912	92 017

En Mtep	Total combustible	Electricité seule	Electricité dans CHP	Total électricité	Proportion électricité
Charbon	2 892	1 688	58	1746	60,4 %
Pétrole	4 002	254	10	264	6,6 %
Gaz naturel	2 362	525	97	622	26,3 %
Total	9 256	2467	165	2632	32,3 %

Millions de tonnes (Mt)	% chaque combustible	CO2 dû aux combustibles	dont électricité	électricité / combustibles
Charbon	40,6	10 990 Mt	6 638 Mt	60,4 %
Pétrole	39,6	10 719 Mt	707 Mt	6,6 %
Gaz naturel	19,8	5 346 Mt	1 406 Mt	26,3 %
Total	100,0	27 055 Mt	8 751 Mt

Millions de tonnes (Mt)	quantité de CO2	% des combustibles	% de tout le CO2	% de tous les GES
Charbon	6 638 Mt	24,5 %	18,1 %	13,9 %
Pétrole	707 Mt	2,6 %	1,9 %	1,5 %
Gaz naturel	1 406 Mt	5,2 %	3,8 %	2,9 %
Total	8 751 Mt	32,3 %	23,8 %	18,3 %
		27 055 Mt	36 660 Mt	47 800 Mt
		combustibles	CO2	GES

	Energie produite	Rendement énergétique	Energie consommée	MtCO2 par Mtep	CO2 produit par TWh(e)
Charbon	85 980	632/1746	237 530	3,800	902 610 t
Pétrole	85 980	103/264	220 380	2,678	590 180 t
Gaz naturel	85 980	309/622	173 070	2,263	391 660 t

%	Origine anthropique en 2004 (GIEC)
56,6 %	CO2 issu des combustibles fossiles
17,3 %	CO2 déforestation et résidus biomasse
2,8 %	CO2 autres origines
14,4 %	CH4 : méthane (en équivalent CO2)
7,8 %	N2O : protoxyde d'azote ( idem )
1,1%	Gaz fluorés ( idem )