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Quel bilan carbone pour le nucléaire en France ?

Jean-Pierre Pervès
Jean-Pierre Pervès
ancien président du CEA et de la Société française d'énergie nucléaire (SFEN)
En bref
  • Beaucoup de français pensent que le nucléaire émet du CO2, alors que la réalité est bien différente.
  • Il faut différencier les émissions de CO2 d’une technologie pendant son fonctionnement de son empreinte carbone, qui comprend celles résultant de toutes les phases de construction, d’exploitation et de démantèlement.
  • Le nucléaire a une empreinte carbone très faible, mais il ne pourra pas, à lui seul, répondre à la demande de pointe. Il doit donc être complété par des énergies renouvelables.
  • Le facteur d’émission du mix électrique de chaque pays est donc parlant et la France, tant que son nucléaire sera fort, est très performante.
  • À titre comparatif, en 2020, les émissions de la France, du Danemark, de l’Espagne, de la Hollande et de l’Allemagne étaient, respectivement, de 45, 102, 144, 290 et 300 gCO2/kWh.

Pro­por­tion­nelle­ment à sa pop­u­la­tion, la France pos­sède le plus grand parc nucléaire du monde. En effet, 70,6 % de l’électricité française provient de l’énergie nucléaire, 21,5 % des éner­gies renou­ve­lables et 7,9 % des éner­gies fos­siles en 2019. L’énergie nucléaire per­met à la France d’être indépen­dante énergé­tique­ment à 50 %, tout en ayant la pos­si­bil­ité d’exporter de l’électricité.

Aujourd’hui, la France a pour objec­tif une réduc­tion de ses émis­sions de gaz à effet de serre (GES) de 40 % d’ici 2030, par rap­port à 1990. Elle devra peut-être faire encore plus puisque l’Europe a décidé d’accélérer son pro­gramme de décar­bon­a­tion, avec un objec­tif « Fit for 55 » (de baisse de 55 % en 2030), en prenant en compte les puits de carbone.

Si les enquêtes d’opinion publique ont révélé que beau­coup de Français pensent que le nucléaire émet du CO2, la réal­ité est bien autre. En effet, avec une présen­ta­tion du pro­gramme de tran­si­tion énergé­tique affir­mant la néces­sité de réduire simul­tané­ment les émis­sions de GES et le nucléaire, le lien a pu se con­cevoir. Ce qui peut mon­tr­er le dan­ger d’une infor­ma­tion approximative.

Qu’est-ce que l’énergie nucléaire ?

L’énergie nucléaire est la fis­sion d’un com­bustible, l’uranium, qui dégage de la chaleur. Cette chaleur est util­isée pour chauf­fer à haute tem­péra­ture, 330 °C, et haute pres­sion, 155 bars, l’eau pri­maire du réac­teur. Le cir­cuit sec­ondaire pro­duit ensuite de la vapeur à 220 °C et 70 bars qui entraine la tur­bine et le turboalternateur.

Comment calcule-t-on l’empreinte carbone de l’énergie nucléaire ?

Il faut dif­férenci­er deux notions :

  • Les émis­sions de CO2 d’une tech­nolo­gie pen­dant son fonc­tion­nement et, dans ce cadre, le nucléaire n’en émet qua­si­ment pas, comme l’éolien ou le solaire.
  • L’empreinte car­bone, qui com­prend les émis­sions durant la total­ité de la vie de l’installation, dite « du puits à la roue », c’est-à-dire celles qui résul­tent de toutes les phas­es de con­struc­tion, d’exploitation et de démantèlement.

Deux unités sont pro­posées : les émis­sions de gaz car­bonique, exprimées en grammes de CO2 par kWh, ou gCO2/kWh, ou les émis­sions de GES, inclu­ant tous les gaz à effet de serre en gCO2eq./kWh, les impacts des autres GES étant nor­mal­isés en « équiv­a­lent CO2 ». 

Par exem­ple, dans le cas du nucléaire, out­re la con­struc­tion, doivent être pris en compte l’extraction du min­erai, l’enrichissement de l’uranium par ultra­cen­trifu­ga­tion, l’ensemble des trans­ports, la pro­duc­tion ain­si que la dis­tri­b­u­tion d’électricité et, bien sûr, le déman­tèle­ment et la ges­tion des déchets.

Bien que sem­blant sim­ples, ces notions sont dans la réal­ité extrême­ment com­plex­es à éval­uer puisque doivent être pris­es en compte des activ­ités directe­ment mesurables ain­si que des con­tri­bu­tions indi­rectes, éventuelle­ment hors de nos fron­tières. Par exem­ple, pour le nucléaire, la France importe son ura­ni­um de mines situées au Cana­da, en Aus­tralie, au Niger et au Kaza­khstan, et doit le trans­porter après trans­for­ma­tion vers nos ports. Par con­tre, une part très impor­tante des matéri­aux et équipements est nationale.

Si l’on con­sid­ère les autres moyens de pro­duc­tion d’électricité, il y a une quan­tité mas­sive d’équipements provenant de l’étranger, comme les éoli­ennes et les pan­neaux solaires, et nous devons donc inclure leur empreinte dans la nôtre.

Le nucléaire a une très faible empreinte carbone 

Trois tech­nolo­gies sont très per­for­mantes du point de vue cli­ma­tique : l’hydraulique, l’éolien et le solaire. Même une erreur d’évaluation d’un fac­teur de deux ou trois ne chang­erait pas cette con­clu­sion. Le solaire pho­to­voltaïque, bien qu’un peu moins effi­cace, reste très bon. Mais chaque pays béné­ficiera plus ou moins de cha­cune de ces technologies :

  • Le solaire pho­to­voltaïque sera très per­for­mant dans un cli­mat sec de basse lat­i­tude, et cer­taine­ment beau­coup moins près du cer­cle polaire.
  • L’électricité inter­mit­tente devra s’appuyer, par pénurie de vent ou de soleil, sur une capac­ité de sec­ours, qui sera très sou­vent une cen­trale à gaz naturel, affaib­lis­sant ain­si sa performance.
  • Le nucléaire lui-même ne pour­ra pas répon­dre à la demande de pointe et sera com­plété par des éner­gies renou­ve­lables, mais en par­tie égale­ment par des cen­trales à com­bustibles fossiles.

C’est pourquoi nous util­isons le fac­teur d’émission du mix élec­trique de chaque pays. La France est de ce point de vue, tant que son nucléaire sera fort, très per­for­mante avec en com­plé­ment l’hydraulique et les autres renou­ve­lables. À titre de com­para­i­son, en 2020, les émis­sions des pays de l’UE étaient les suiv­antes (en g/kWh) : Suède (13), France (55), Autriche (83), Dane­mark (102), Espagne (190), Bel­gique (192), Ital­ie (212), Alle­magne (301), Pays-Bas (318) et Pologne (724)1.

Comment compare-t-on nucléaire, énergies renouvelables et énergies fossiles ?

Nous nous lim­iterons à deux doc­u­ments de référence, celui de l’ADEME (L’a­gence du min­istère de l’En­vi­ron­nement), et celui du GIEC (Le Groupe d’experts inter­gou­verne­men­tal sur l’évolution du cli­mat), le pre­mier étant plutôt hos­tile au nucléaire et le sec­ond neutre. 

Ces chiffres sont très com­pa­ra­bles à ceux du GIEC, à l’exception notable du nucléaire qui présente une empreinte car­bone deux fois inférieure en France. Ceci s’explique par l’alimentation de l’usine Georges Besse 2 (de sépa­ra­tion iso­topique), pour enrichir l’uranium, par l’électricité française qui est remar­quable­ment décar­bonée (con­traire­ment aux autres pays maîtrisant cette tech­nolo­gie, qui ont encore mas­sive­ment recours aux éner­gies fos­siles pour pro­duire leur électricité). 

Entre opposants ou par­ti­sans de telle ou telle énergie, les chiffres peu­vent diverg­er, d’autant plus que le cal­cul est lui-même tech­nique­ment com­plexe, voire être l’objet de choix poli­tiques : com­ment com­par­er un aci­er pro­duit dans chaque pays en fonc­tion du niveau tech­nologique et de l’usage d’un char­bon de plus ou moins bonne qualité ? 

C’est en ce sens que les deux éval­u­a­tions de l’ADEME et du GES sont intéres­santes car très con­ver­gentes. Les don­nées du GIEC présen­tent l’a­van­tage d’être multi­na­tionales, les chiffres retenus sont éval­ués par des experts du monde entier selon un proces­sus très struc­turé, avec des revues par des pairs. 

La montée en puissance de l’électricité comme énergie

Afin d’atteindre les objec­tifs de la COP21 de 2015 — d’où est issu l’Accord de Paris, signé par 195 pays s’engageant à pren­dre des mesures pour main­tenir la hausse des tem­péra­tures en dessous de 2 °C d’ici 2100 —, la France doit, comme les autres nations, réduire ses émis­sions de GES. Cet objec­tif, qui impose à la France de réduire ses émis­sions de GES de 40 % d’ici 2030 (voire plus avec les nou­veaux objec­tifs européens), ne pour­ra être atteint que si elle opère un virage rad­i­cal vers une économie bas carbone.

L’analyse des émis­sions de notre pays révèle claire­ment les domaines dans lesquels il est urgent d’agir : en 2019, trans­ports et bâti­ments étaient respon­s­ables de 63 % des émis­sions et l’on ne cesse de répéter qu’il fau­dra réin­dus­tri­alis­er notre pays si nous voulons réduire notre empreinte car­bone. La solu­tion ne peut venir que d’un vecteur élec­trique qui, selon l’Agence Inter­na­tionale de l’Énergie, pour­rait véhiculer 80 % des besoins énergé­tiques mon­di­aux d’ici la fin du siè­cle (les éner­gies fos­siles four­nissent aujourd’hui encore les trois quarts de la con­som­ma­tion mondiale).

L’énergie nucléaire, avec sa faible empreinte car­bone et sa sou­p­lesse de pro­duc­tion, jouera néces­saire­ment un rôle impor­tant, asso­cié à l’hydraulique et à la bio­masse solide (for­cé­ment lim­itée) pour pro­duire de l’électricité quand on en a besoin. Ces pro­duc­tions pilota­bles seront com­plétées par l’électricité inter­mit­tente, éventuelle­ment basée sur un stock­age de masse d’électricité qui reste à démon­tr­er. Mais ce bas­cule­ment d’une société « fos­sile » à une société « élec­trique » est un véri­ta­ble défi et néces­sit­era d’énormes investisse­ments. Étant sur un temps long et forte­ment cap­i­tal­is­tique (c’est vrai autant pour le nucléaire que pour les éner­gies renou­ve­lables), notre avenir énergé­tique repose sur des straté­gies claires, robustes et sur le long terme.

Les aléas poli­tiques, querelles sou­vent stériles quand on con­sid­ère le risque cli­ma­tique, ont mal­heureuse­ment frag­ilisé la France qui, face à la crois­sance néces­saire de la pro­duc­tion d’électricité, affaib­lit son réseau année après année, comme l’a bien mon­tré la flam­bée des prix subie par le pays cet automne. Après avoir arrêté toutes nos cen­trales à char­bon en 2024, en ayant refusé de lancer depuis 15 ans de nou­velles cen­trales nucléaires et nous inter­dis­ant la con­struc­tion de cen­trales à gaz naturel, notre parc de pro­duc­tion pilotable n’a plus la puis­sance néces­saire. Il est urgent d’agir, car la relance du nucléaire deman­dera une douzaine d’années et nous ne pour­rons éviter, pour élec­tri­fi­er notre société, la con­struc­tion de quelques cen­trales à gaz naturel, comme énergie de transition.

En France, EDF a engagé avec le « grand caré­nage » une impor­tante jou­vence de ses réac­teurs pour pro­longer leur exploita­tion dans des con­di­tions de sûreté recon­nues par l’Autorité de sûreté nucléaire. Elle développe égale­ment, avec l’EPR2, un nou­veau mod­èle plus per­for­mant tant du point de vue de la pro­duc­tion que du cli­mat, dont le gain est proche de 15 à 20 %. Les déci­sions sont tou­jours atten­dues, mais le vent tourne et nous pou­vons espér­er une relance vigoureuse du nucléaire en France comme en Europe.

En par­al­lèle, bien d’autres efforts devront être con­sacrés à une meilleure effi­cac­ité énergé­tique, et la réduc­tion de notre empreinte cli­ma­tique en rap­a­tri­ant des activ­ités indus­trielles sur notre territoire.

Propos receuillis par Isabelle Dumé 

Pour aller plus loin :

1https://​our​worldin​da​ta​.org/​g​r​a​p​h​e​r​/​c​a​r​b​o​n​-​i​n​t​e​n​s​i​t​y​-​e​l​e​c​t​r​icity

Auteurs

Jean-Pierre Pervès

Jean-Pierre Pervès

ancien président du CEA et de la Société française d'énergie nucléaire (SFEN)

Ancien directeur-adjoint du centre de recherche du CEA à Cadarache, puis directeur des centres de recherche du CEA à Fontenay aux Roses et à Saclay. Domaines d’expérience : exploitation et conception de réacteurs de recherche, instrumentation nucléaire, conception de réacteurs de petite et moyenne puissance, séparation isotopique, exploitation de centres de recherche (déchets, radioprotection, infrastructure, sûreté nucléaire).

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