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Et si les centrales nucléaires avaient une double finalité ?

Les pre­miers élé­ments du cinquième rap­port du GIEC vien­nent de paraître et con­fir­ment la respon­s­abil­ité des activ­ités humaines dans le dérè­gle­ment cli­ma­tique. Pour réduire l’empreinte énergé­tique de l’homme sur la planète, des ini­tia­tives sont engagées − notam­ment à l’échelle de l’Union européenne avec le « paquet énergie cli­mat » − qui sou­ti­en­nent les actions visant à réduire les émis­sions de gaz à effet de serre et à amélior­er l’efficacité énergé­tique. Le suc­cès de ces deux objec­tifs dépen­dra en grande par­tie de notre capac­ité à rem­plac­er les éner­gies pol­lu­antes par des éner­gies faible­ment émet­tri­ces en gaz à effet de serre. Ces éner­gies exis­tent déjà. Par­mi celles-ci, l’énergie nucléaire pos­sède un atout majeur, celui de pro­duire de l’électricité et, atout encore mécon­nu, de pou­voir fournir de la chaleur, c’est la « cogénéra­tion ». La chaleur nucléaire offre de mul­ti­ples oppor­tu­nités, que ce soit dans les domaines du chauffage urbain, du dessale­ment de l’eau, de la syn­thèse de car­bu­rants liq­uides et d’hydrogène ou encore des appli­ca­tions indus­trielles. Avec une pro­duc­tion indépen­dante des éner­gies fos­siles et sans émis­sions de gaz à effet de serre, ses débouchés appa­rais­sent por­teurs de voies d’avenir. 

La cogénéra­tion : du rêve à la réalité

En France, l’énergie nucléaire est presque exclu­sive­ment dédiée à la pro­duc­tion d’électricité. Pour­tant, cette énergie peut, en par­al­lèle de son util­i­sa­tion pre­mière, être mobil­isée pour d’autres appli­ca­tions tirant directe­ment prof­it de la chaleur générée par la fis­sion dans le cœur du réac­teur. Actuelle­ment, seule­ment un tiers de cette chaleur est récupérée, tout le reste se dis­sipe dans le milieu envi­ron­nant. Une déperdi­tion qui n’est pas l’apanage des cen­trales nucléaires puisqu’elle touche toutes les cen­trales élec­triques y com­pris celles ali­men­tées au gaz, au char­bon ou au fioul. Pour amélior­er le ren­de­ment énergé­tique des cen­trales nucléaires actuelles et donc utilis­er la chaleur jusqu’à présent per­due, deux appli­ca­tions prin­ci­pales sont aujourd’hui mis­es en œuvre partout dans le monde : le chauffage urbain et le dessale­ment de l’eau de mer. 

Le poten­tiel théorique de val­ori­sa­tion de la chaleur issue de cogénéra­tion nucléaire est très impor­tant en France étant don­né la puis­sance nucléaire instal­lée ; cepen­dant, ce gise­ment est pour l’instant totale­ment inex­ploité. D’autres pays ont toute­fois déjà mis en œuvre la cogénéra­tion nucléaire et ce, depuis plusieurs décen­nies. Ain­si, sur les 432 réac­teurs en exploita­tion, 74 fonc­tion­nent déjà selon ce principe. La plu­part se trou­vent en Europe de l’Est, Russie, Ukraine, Bul­gar­ie, Hon­grie, Roumanie, Slo­vaquie ou République tchèque, mais égale­ment dans des pays plus proches de nous comme la Suisse, et per­me­t­tent de fournir en chaleur des villes situées aux alen­tours des cen­trales. Quant à la cogénéra­tion visant à ali­menter les usines de dessale­ment d’eau de mer, elle est expéri­men­tée dans des cen­trales situées au Japon ou en Inde.

En France, si des hor­tic­ul­teurs béné­fi­cient de l’eau tiède (à 40 °C ou 45 °C) pro­duite par les cen­trales du Bugey (Ain), de Chi­non (Indre-et-Loire), de Cruas (Ardèche), de Dampierre-en-Burly (Loiret) ou de Saint-Lau­rent (Loir-et-Cher), il ne s’agit pas là à pro­pre­ment par­ler de cogénéra­tion par un sys­tème spé­ciale­ment dédié à la pro­duc­tion de chaleur. Idem pour les cen­trales nucléaires de Civaux et de Golfech (Tarn-et-Garonne) qui ali­mentent plusieurs espaces (écoles, maisons de retraite, mairies, piscines ou encore zoo). La cogénéra­tion est une solu­tion poten­tielle, d’ailleurs l’Alliance nationale de coor­di­na­tion de la recherche pour l’énergie (Ancre), qui regroupe plusieurs organ­ismes de recherche dont les mem­bres fon­da­teurs sont le CEA, le CNRS, la Con­férence des prési­dents d’université et l’organisme pub­lic de recherche IFP Éner­gies nou­velles, sou­tient son développe­ment dans cer­tains des scé­nar­ios qu’elle a présen­tés à l’occasion du débat nation­al sur la tran­si­tion énergétique.

La cogénéra­tion nucléaire pour ali­menter les usines de dessalement 

Pour son ali­men­ta­tion ou pour son hygiène, l’homme a besoin d’eau douce pour vivre. Cepen­dant, cet élé­ment vital est répar­ti de manière iné­gale sur la planète. Cer­tains pays béné­fi­cient de ressources abon­dantes, d’autres au con­traire sont en état de stress hydrique. Sous l’effet com­biné du dérè­gle­ment cli­ma­tique, de l’augmentation de la pop­u­la­tion et de l’épuisement des nappes aquifères, la sit­u­a­tion de cer­taines régions du globe est en passe de se détéri­or­er. Afin de répon­dre à ces enjeux, plusieurs pays se dotent d’usines de dessale­ment pour leur con­som­ma­tion d’eau. Entre 2000 et 2010, le nom­bre de ces usines est en crois­sance forte (+160 %) et l’on compte aujourd’hui dans le monde plus de 15 000 usines en fonc­tion­nement générant un total de 70 mil­lions de m3 d’eau douce chaque jour, soit cinq fois la con­som­ma­tion d’eau de la France. Pour fonc­tion­ner, ces usines néces­si­tent d’énormes quan­tités d’énergie. Pour éviter qu’elles ne soient ali­men­tées par des cen­trales émet­tri­ces de gaz à effet de serre, la cogénéra­tion nucléaire offre une alter­na­tive crédi­ble. L’Arabie saou­dite dont le tiers de l’énergie pri­maire con­som­mée (essen­tielle­ment du pét­role) sert à dessaler l’eau de mer l’a bien com­pris. Le roy­aume cherche à dévelop­per une indus­trie nucléaire afin d’éviter de mobilis­er son pét­role pour ses besoins énergé­tiques propres. 

La cogénéra­tion nucléaire per­met dans ce cas de pro­duire simul­tané­ment de l’électricité et de l’eau douce. Une par­tie de la chaleur générée par la fis­sion dans le cœur est extraite sous forme de vapeur pour être ensuite canal­isée, par l’intermédiaire d’un cir­cuit sup­plé­men­taire, vers l’usine de dessale­ment. Cette chaleur est ain­si directe­ment util­isée pour le dessale­ment, sans avoir été au préal­able con­ver­tie en élec­tric­ité à con­di­tion que la tech­nolo­gie choisie soit ther­mique par éva­po­ra­tion de l’eau avec un sys­tème mul­ti­flash (1) ou par dis­til­la­tion avec ou sans com­pres­sion de vapeur. Il faut cepen­dant not­er que la tech­nolo­gie de fil­tra­tion par osmose inverse (2) ne néces­site qu’un recours à de l’énergie électrique. 

La chaleur nucléaire pour ali­menter Paris

Le chauffage urbain, l’une des appli­ca­tions non élec­triques les plus promet­teuses du nucléaire indus­triel, pour­rait tout sim­ple­ment se réalis­er par une mod­i­fi­ca­tion du cir­cuit sec­ondaire des 58 réac­teurs du parc français actuel. Pen­dant longtemps, l’éloignement géo­graphique entre le lieu de pro­duc­tion, la cen­trale nucléaire et les usagers, con­cen­trés dans les grandes villes, a été un frein au développe­ment de la cogénéra­tion. Mais les réseaux de chauffages urbains se sont pro­gres­sive­ment con­stru­its et l’amélioration de la tech­nolo­gie des lignes de chaleur per­met aujourd’hui de trans­porter de l’eau chaude sur une dis­tance de 100 kilo­mètres avec moins de 2 % de perte de chaleur. Ces pro­grès ouvrent la voie au développe­ment à grande échelle de la cogénéra­tion nucléaire. Cette tech­nolo­gie pour­rait de façon réal­iste sub­venir à la moitié des besoins énergé­tiques de la France en chauffage et eau chaude sanitaire.

Cepen­dant, si comme nous l’avons vu la fais­abil­ité tech­nique est démon­trée, une telle déci­sion implique d’une part une forte volon­té poli­tique pour favoris­er le déploiement de réseaux per­me­t­tant de trans­porter la chaleur sur de longues dis­tances et d’autre part l’accord de l’Autorité de sûreté nucléaire pour ce qui con­cerne la mod­i­fi­ca­tion de l’exploitation des cen­trales. L’investissement dans les nou­velles lignes de chaleur serait toute­fois assez vite rentabil­isé puisqu’il per­me­t­trait à la France d’économiser au min­i­mum 7 mil­liards d’euros par an (soit la moitié du bud­get con­sacré chaque année à l’achat d’hydrocarbures pour le chauffage dans le rési­den­tiel-ter­ti­aire). À terme, ce chauffage « nucléaire » per­me­t­trait de réduire de manière très impor­tante la fac­ture des ménages.

Cette idée de cogénéra­tion nucléaire com­mence à être reprise dans d’autres pays dis­posant de réac­teurs nucléaires. À titre d’exemple, un pro­jet fin­landais de con­struc­tion d’un nou­veau réac­teur sur le site de Lovi­isa a inté­gré la pos­si­bil­ité de fournir du chauffage urbain à la cap­i­tale, Helsin­ki, située à 80 kilo­mètres du site nucléaire. De même, il serait tout à fait envis­age­able d’alimenter en chaleur les aggloméra­tions français­es grâce à nos cen­trales nucléaires. Paris et la pre­mière couronne pour­raient ain­si être ali­men­tés par la cen­trale nucléaire de Nogent-sur-Seine (Aube), dis­tante de 110 kilo­mètres. D’autres rac­corde­ments pour­raient égale­ment être envis­agés entre une métro­pole régionale et une cen­trale : Lyon-Bugey, Lille-Grav­e­lines ou Bordeaux-Blayais. 

Les mul­ti­ples appli­ca­tions de l’énergie nucléaire 

Out­re la chaleur et le dessale­ment d’eau de mer, de nom­breuses autres appli­ca­tions non élec­trogènes de l’énergie nucléaire sont déjà mobil­isées pour le bien com­mun, sans que les pop­u­la­tions en aient d’ailleurs vrai­ment con­science. Citons pêle-mêle le béné­fice tiré de la fab­ri­ca­tion en réac­teur de radio-iso­topes pour la médecine, que ce soit pour le diag­nos­tic (imagerie) ou pour le traite­ment (oncolo­gie), la propul­sion navale (et peut-être bien­tôt la propul­sion spa­tiale) ou les généra­teurs ther­miques à radio-iso­topes, comme source d’énergie des son­des spa­tiales éloignées du soleil. Par ailleurs, grâce à la sen­si­bil­ité des méth­odes de détec­tion de la radioac­tiv­ité, les élé­ments radioac­t­ifs ser­vent de plus en plus comme traceurs dans de mul­ti­ples appli­ca­tions indus­trielles ou envi­ron­nemen­tales. Ils sont ain­si util­isés pour détecter des fuites, étudi­er le vieil­lisse­ment des matéri­aux par éro­sion ou par cor­ro­sion, véri­fi­er les soudures, déter­min­er la nature des sols ou la con­fig­u­ra­tion des gise­ments. Le traçage par radionu­cléides est égale­ment une tech­nique employée en hydrogéolo­gie pour suiv­re le ruis­selle­ment et l’infiltration des eaux de sur­face, la dynamique des mass­es d’air ou les courants marins. 

Les réac­teurs nucléaires assurent aujourd’hui 75 % de la pro­duc­tion élec­trique en France et con­tribuent déjà forte­ment à la réduc­tion des émis­sions de gaz à effet de serre (grâce au nucléaire, un Français émet deux fois moins de CO2 qu’un Allemand !)

Pour répon­dre au défi du XXIe siè­cle de la lutte con­tre le dérè­gle­ment cli­ma­tique, il nous fau­dra trou­ver de nou­velles solu­tions pour réduire nos émis­sions de gaz à effet de serre et mieux gér­er notre énergie en amélio­rant notre effi­cac­ité énergé­tique. Les pro­grès tech­nologiques nous per­me­t­tent aujourd’hui de tir­er au max­i­mum prof­it de l’énergie pri­maire générée par la fis­sion en four­nissant de la chaleur aux réseaux urbains. Dans le futur, la cogénéra­tion nucléaire pour­rait être amenée à pren­dre de plus en plus d’importance et con­stituer l’un des out­ils de la tran­si­tion énergé­tique en France.

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