Centrale-Énergies

Copenhague 2009, un nouveau départ ?

Etienne Pesnelle (ECP 86) — 2009-07-01T13:11:00Z

Les négociations internationales qui auront lieu à Copenhague en fin d'année se dérouleront dans un contexte radicalement différent de celui qui avait conduit à la mise au point du protocole, dit de Kyoto, de réduction des émissions actuellement en vigueur.

Part CO2 origine fossile

Le graphique ci-dessus montre en effet que ce sont désormais les pays émergents, Chine en tête, qui émettent le plus de carbone fossile dans l'atmosphère.

En 1990, année de référence pour tous les engagements nationaux de réduction d'émissions pris dans la cadre du protocole de kyoto actuel, la situation était très différente : l'OCDE était responsable de plus de la moitié des émissions. L'ex-URSS, en pleine débâcle politique et économique, avait obtenue l'appellation d'économie « en transition », ce qui lui permettait d'échapper à tout engagement coercitif. L'effondrement de son secteur industriel lui a pourtant permis de réduire ses émissions, en valeur relative comme en valeur absolue.

Un tel paysage favorisait donc un schéma de protocole où le « Nord », en pleine croissance économique, n'hésitait pas à soutenir le développement du « Sud » en prenant seul l'engagement de réduction de ses émissions de GES (hors USA, ne l'ayant pas ratifié)

Aujourd'hui, la situation est complètement inversée, l'origine humaine du changement climatique ne fait plus question, mais l'OCDE est en pleine crise économique tandis que les pays émergents d'Asie semblent poursuivre leur croissance industrielle.

Le « Sud », conscient des enjeux climatiques, souhaite cependant converger vers un schéma n'entravant pas son développement. Ainsi, la Chine (25% des émissions de carbone fossile 2008) insiste sur le fait que l'essentiel des 130 ppm de CO2 surnuméraires dans l'atmosphère est dû au « Nord ». La Russie n'a pas non plus envie de changer de statut, bien qu'elle soit la troisième (avec 6%) derrière les Etats-Unis (14%) et juste avant le Japon et l'Inde (5% chacun).

Certains pays du « Nord », comme la Suède ou la France, n'attendent pas les résultats des négociations pour établir leurs propres objectifs de réduction d'émissions, qui vont souvent de pair avec une réduction de leur dépendance envers les approvisionnements énergétiques extérieurs.

La conférence-débat du 30 septembre prochain, devrait apporter un éclairage sur les conséquences du paquet climat-énergie de l'Europe, dans un contexte de forte crise financière, ainsi que sur les pré-discussions mondiales en cours préparant les décisions de Copenhague 2009.

Cet article est aussi disponible dans le Flash n°12

Le nucléaire civil dans le monde : les réacteurs

Etienne Pesnelle (ECP 86) — 2009-05-01T12:20:00Z

Cinquante ans de R&D ont fait se succéder plusieurs générations de réacteurs : la plupart des tranches en construction aujourd'hui appartiennent encore à la troisième génération, tandis que la quatrième (réacteurs à neutrons rapides) attend son heure. Le premier réacteur nucléaire n'est pas celui construit par Enrico Fermi à l'Université de Chicago en 1942, mais le réacteur nucléaire naturel d'Oklo, qui fonctionna… il y a deux milliards d'années, et dont les produits de fission sont restés depuis confinés depuis dans les couches géologiques. Au-delà de la curiosité scientifique, ce site constitue un des arguments utilisés par les défenseurs du stockage géologique du combustible usé

Nucléaire dans le Monde

Filières de réacteurs nucléaires

Actuellement, six filières électronucléaires ont franchi le seuil de l'industrialisation :
– Graphite-gaz : modéré par le premier et refroidi par le second, les réacteurs de cette filière furent plébiscités dans les années 1960 car ils permettaient de produire également du plutonium de qualité militaire sans forcément enrichir au préalable l'uranium. Seul le Royaume-Uni exploite encore les 18 tranches de ce type en activité.
– Eau lourde (PHWR) : ce réacteur rustique – on peut ne pas enrichir l'uranium - produit également du plutonium, mais de qualité isotopique moyenne pour des usages militaires. L'Inde et le Canada en sont aujourd'hui les principaux utilisateurs. Le PHWR indien actuel, de puissance moyenne (200-500 MW) est le réacteur idéal pour un pays émergent. La France a exploité un prototype de PHWR à Brennilis, dont le démantèlement en cours, émaillé de joutes juridiques animées par les ONG antinucléaires, fait régulièrement parler de lui dans les journaux.
– Eau-graphite : c'est encore une autre filière conçue pour être militairement plutonigène, uniquement représentée actuellement par le modèle RMBK dont l'accident de Tchernobyl sonna le glas.
– PWR (Pressurized Water Reactor) : dérivé d'un modèle de réacteur conçu pour la propulsion navale par Westinghouse, elle nécessite un combustible enrichi, c'est aujourd'hui la filière la plus performante sur le plan technico-économique avec le BWR, et donc la plus répandue. Ce sont des modèles de grande puissance (1000-1600 MW), destinés à des puissances industrielles.
– BWR (Boiling Water Reactor) : filière concurrente de la PWR, principalement utilisée au Japon, aux USA, en Allemagne et en Suède
– Réacteurs à Neutrons Rapides Sodium : popularisé en France par la gamme Phénix, ils finissent de s'industrialiser en Russie et en Chine. Les autres filières de réacteurs civils à neutrons rapides ne sont pas encore sorties des laboratoires de recherche. Les réacteurs à neutrons rapides forment l'incontournable prochaine étape dans le développement de l'industrie électronucléaire, car ils permettent de réduire drastiquement la quantité de déchets ultimes et de « brûler » d'autres isotopes de l'uranium que le rare U235.

Les principaux constructeurs
Le gros de la compétition se joue évidemment autour de la filière PWR. S'y affrontent :
– Westinghouse, désormais filiale de Toshiba, mère de la filière PWR et qui propose aujourd'hui la famille AP600/1000.
– Areva, filiale du CEA, née du transfert de technologie de Westinghouse vers la France qui donna naissance au modèle REP, et qui en promeut maintenant une évolution, l'EPR
– Siemens, qui avait également acquis la licence PWR de Westinghouse, a récemment rompu sa collaboration avec Areva et a aussitôt annoncé une alliance avec
– Atomenergoprom, entité russe dépendant de Rosatom, commercialise la famille VVER

ainsi que quelques nouveaux entrants comme le chinois CGNPC, qui cherche à placer son modèle CPR-1000 dérivé du REP construit sous licence Areva à Daya Bay.

En BWR, le jeu est plus restreint : on retrouve Toshiba-Westinghouse et Siemens, ainsi que General Electric-Hitachi.

Enfin, sur la niche du réacteur à eau lourde, seuls les Indiens de NPCIL semblent aujourd'hui être actifs. L'Inde vient ainsi de promettre de construire des centrales nucléaires CANDU au Kazakhstan en échange d'une sécurisation de son approvisionnement en uranium.

Perspectives

Dans les prochaines années, on devrait voir le jeu concurrentiel s'intensifier sur le marché du PWR. Du point de vue des opérateurs électriques des pays industrialisés, l'offre y est en effet vaste et la compétition qui s'y livre laisse espérer des prix de vente optimisés.

Sur le segment du réacteur pour « pays primo-accédant émergent », la situation est plus confuse : en plus de l'offre CANDU, Atomenergoprom proposerait des centrales électriques flottantes – probablement des navires à propulsion nucléaire reconvertis – tandis que le CEA reste discret sur les projets qu'il mène actuellement sur le pourtour méditerranéen.

Contrairement à ce qu'on pourrait penser, la Chine ne cherchera sans doute pas à s'imposer sur ces deux marchés à l'exportation : face aux Européens, aux Américains du Nord, aux Japonais… et même aux Indiens, son expérience en exploitation est beaucoup trop récente pour être crédible : en effet, mesuré en années.réacteurs par le CEA, l'expérience d'exploitation de la Chine est près de 4 fois inférieure à celle de l'Inde, 12 fois à celle de la Russie, 20 fois à celle de la France… et 43 fois à celle des Etats-Unis !

En terme de développement du nucléaire civil, la stratégie chinoise est probablement de s'équiper en PWR dans les prochaines années pour satisfaire sa soif inextinguible d'énergie en réduisant ses émissions de carbone, tout en se préparant une place au premier rang pour le futur marché du réacteur à neutrons rapides.

Vous pouvez retrouver cet article dans le Flash N°11

4ème Rapport du GIEC 2007 – où en sommes-nous ?-où risquons-nous d'aller ?-

Christiane Drevet (ECN 65), Etienne Pesnelle (ECP 86), Guy Moreau (ECL 69) — 2009-01-20T17:08:00Z

Cet article reprend les points forts de l'intervention de Valérie Masson-Delmotte, ECP (LSCE) le jeudi 25 septembre 2008, dans le cadre des conférences mensuelles de Centrale-Energies.

LES 4 RAPPORTS DU GIEC

Valérie Masson-Delmotte rappelle que les rapports successifs, initiés par l'ONU en 1988, paraissent tous les 5-6 ans, et qu'ils ne sont qu'une compilation des études scientifiques mondiales publiées sur le changement climatique, ceci à des fins d'aide à la décision et à la demande des gouvernements.

Les groupes d'auteurs, au nombre de plus de 150, et qui se répartissent dans le monde entier sur une base volontariste, ne se connaissent pas initialement. D'un rapport à l'autre, ils sont renouvelés à 75%. Pour l'établissement d'un rapport, un 1er filtre est effectué dans les publications des revues scientifiques. Après plusieurs brouillons, dont le dernier, révisé par 600 experts et une dizaine de gouvernements, le rapport final de 600 pages est édité, avec un résumé à l'usage des décideurs. Près de 30 000 commentaires sont ainsi émis, y compris ceux des gouvernements pour le résumé, et le processus prend plus de 2 ans.

CONCLUSIONS DU RAPPORT 2007

Le résultat le plus important en 2007 est l'affirmation que l'élévation de la température moyenne du globe, observée depuis le début de l'ère industrielle, est quasi-certainement d'origine anthropique. En effet :

En 2001, le rapport disait : la grande majorité du réchauffement climatique des 50 dernières années est à 66% de certitude attribuable aux activités humaines (GES).

En 2007, le rapport affirme : le réchauffement moyen du globe est maintenant reconnu sans équivoque, et l'essentiel de celui des 50 dernières années est à 90% de certitude du à l'augmentation des gaz à effet de serre émis par les activités humaines (GES)

Les faits avérés aujourd'hui, d'après les travaux publiés avant 2006, et consignés dans le rapport 2007, sont ainsi :
– une planète en moyenne plus chaude de 0,75 °C qu'elle ne l'était en 1860, le processus s'accélérant depuis 1950, avec +0,13°C par tranches de 10 ans (séries de mesures temporelles de haute qualité sur les continents et les océans).
– des concentrations dans l'atmosphère des principaux GES (C02, méthane, oxyde nitreux,…) sans précédent, avec des taux de croissance qui s'envolent depuis 1950.
– des modèles de restitution temporelle de la température moyenne ne pouvant expliquer le décrochage observé à partir de 1950, qu'en ajoutant à la prise en compte des forçages radiatifs naturels (activité solaire, volcanisme,….), ceux dus aux GES (voir infra).
– Un réchauffement anthropique observé sur tous les continents et les océans depuis 1950, l'ensemble des modèles, prenant en compte les forçages radiatifs dus aux GES, étant là encore les seuls à restituer ce réchauffement.
– Aucune explication alternative n'existant de par le monde.

PHYSIQUE DU CLIMAT

Chauffage radiatif naturel : sous l'action du rayonnement solaire incident, le globe re-émet un flux radiatif infrarouge intense (Flux de 390 W/m2). Les molécules triatomiques de la proche atmosphère, qui constituent les GES naturels (50% d'eau ; 33% de C02, méthane, ozone, CFC,….), peu réactives et non toxiques, absorbent ce rayonnement, et le renvoient en grande partie vers le sol sous forme de photons (Flux de 324 W/m²), en le réchauffant. C'est ainsi que la température est actuellement de +15°C, au lieu des –18°C qu'elle serait sans cet effet.

Jusqu'au début de l'ère industrielle, les concentrations dans l'atmosphère du CO2, du méthane et la température oscillaient tous les 100.000 ans, conformément aux cycles astronomiques (principalement par variation de l'excentricité de l'ellipse), ce qui correspondait aux grandes glaciations et déglaciations. Concentrations de C02 (de 185 à 285 ppm), de méthane et température ont pu ainsi être reconstituées sur près de 800.000 ans, grâce à l'analyse des carottes de glace de la calotte polaire antarctique et ont été reliées entre elles sans ambiguïté.

Chauffage additionnel ou forçage radiatif : ce dernier, observé depuis l'ère industrielle, mais surtout depuis les 50 dernières années, a pu être attribué majoritairement à l'augmentation des GES due aux activités humaines (forçage « anthropique ») et minoritairement à la « variabilité naturelle » (activité solaire, volcanisme)

Exemple :
– une multiplication par 2 du taux de C02 induit un forçage radiatif de 4W/m². Le réchauffement au sol est alors de +3°C. Il faut souligner l'inertie du système, avec un temps de réponse des océans profonds de 250 ans et une durée de vie du C02 dans l'atmosphère de plusieurs centaines d'années.
– le forçage radiatif « anthropique » du au C02 est de 1,49 à 1,83 W/m2, le forçage radiatif « anthropique » total de 1,5 à 2, 5 W/m².
– le forçage radiatif du à la « variabilité naturelle » est beaucoup plus faible : de 0,06 à 0,3 W/m² pour le cycle solaire de 10 ans ; le forçage du à l'activité volcanique, qui est un épisode ponctuel (les particules ne restent guère plus d'un an ou deux dans l'atmosphère), est négligeable.

MODELISATIONS-PROJECTIONS FUTURES :

Les modélisations permettent de faire des projections pour le futur. Elles s'appuient sur des couplages de modèles physico-chimiques de plus en plus sophistiqués du système terre-océan-atmosphère, recalés sur les mesures, avec cependant encore des imperfections. On note que :

– les modèles sont testés sur 10 000 ans de transition interglaciaire avec prise en compte de l'albedo des calottes glaciaires et du C02, et reproduisent bien les variations de température observées sur cette période.
– du fait de la longueur des calculs (3 mois pour 100 ans d'histoire du climat), les maillages sont encore grossiers (100X100) km et ne permettent pas une prise en compte correcte des nuages. Avec l'augmentation des capacités de calcul et la mesure par satellite des noyaux de particules dans les nuages, l'évaluation sera améliorée.
– ce sont les différents modélisations de par le monde qui donnent les fourchettes d'incertitude des évaluations de température (+/-0,5°C), pour chaque scénario utilisé. Mais la plus grosse incertitude provient du mode de vie que l'humanité va choisir. Les différents scénarios étudiés ne divergent qu'en 2040, mais tout se joue dès maintenant, avec l'inertie du système déjà soulignée. Le scénario « business as usual » donne un réchauffement en 2100 de +3,4°C sur les continents et de +7°C en arctique (850 ppm d'eq. C02), avec des conséquences très graves : intensification des pluies à l'équateur, augmentation des déserts ailleurs et effondrement des rendements des céréales tropicales, problème généralisé de l'eau, dépérissement des arbres, épisodes extrêmes turbulents avec longs épisodes de sécheresse, élévation du niveau des mers au-delà du mètre, avec déplacement de plusieurs centaines de millions de personnes (l'inlandsis du Groenland s'écoule beaucoup plus vite que prévu).
– Depuis 1990, la perturbation de température a été augmentée de+24%, dont 80% due au C02, et celle du taux de CO2 de +34% (380 ppm aujourd'hui). Deux solutions se présentent : soit mettre en place des stratégies d'adaptation, soit maîtriser les émissions, mais il est très difficile d'inventer un autre mode de vie.

Il est urgent de statuer mondialement sur le niveau de C02 acceptable pour l'humanité.

Retrouvez également cet article dans le Flash n°9

Ordres de grandeur économiques

Etienne Pesnelle (ECP 86) — 2008-11-20T18:32:00Z

Millions, milliards, billions d'euro... On a l'habitude de jongler avec de tels montants dans les secteurs capitalistiques comme l'aéronautique ou l'énergie. Voici quelques valeurs typiques classées par ordre croissant, histoire de mieux distinguer les dépenses quasi-banales et les projets pharaoniques.

100 millions d'euro (0,1 G€)
– Fusée Ariane 5 (sans satellite) prête à lancer : 0,1 G€
– Dassault Rafale (coût moyen d'un exemplaire) : 110 G€
– Film de James Bond : 0,2 G$
– Super-méthanier : à partir de 0,3 G€
– Airbus A380 ((prix catalogue) : 0,3 G$
– Ferme éolienne offshore (150 MW installés) : 0,2-0,8 G$
– Plateforme pétrolière off-shore (production de 50 Mbl/an) : 0,5 G$
– Terminal méthanier : 0,5 G€

1 milliard d'euro (1 G€)
– Centrale au charbon moderne (850 MW) : 1 G€
– Rémunération individuelle 2007 de grands gérants de hedge funds : 2 G€
– Réacteur nucléaire EPR "tête de série" (1600 MW) : 4,5 G€ (montant officiel du projet OL3, réacteur EPR clé-en-main construit par Areva en Finlande) - "prix catalogue" : 3 G€
– Surgénérateur Superphénix (1200 MW) : 5 G€ 2008 (10 milliards de francs 1980). Son démantèlement est estimée à 3 G€.
– Revenus journaliers consolidés des pays producteurs de pétrole (2007) : 5 G€ (estimation)

10 milliards d'euro (10 G€)
– Budget total du projet ITER : 10 G€
– Usine de retraitement de combustible nucléaire type la Hague (capacité de retraitement 1500 t/an) : 10 G€
– Développement de l'Airbus A380 : 11 G€
– Burj Dubaï (la tour la plus haute du monde - probablement près de 800 mètres de haut) : 15 G€
– Tunnel sous la Manche : 16 G€ - l'un des plus grands projets d'infrastructures financés par le secteur privé
– Barrage des Trois-Gorges : 25 G€ (montant prévu - et sans doute largement dépassé - des dépenses au démarrage du projet)
– Investissements mondiaux 2006 dans les énergies renouvelables : 56 G€ (source : PNUE). On parle souvent de 100 G$, mais 30% correspondent à des opérations financières (fusions/acquisitions)

100 milliards d'euro (100 G€)
– Programme Apollo : 100 G€ 2006.
– Budget de l'Union Européenne : 116 G€
– Investissements en exploration-production pétrolière (2006) : 200 G€ (275 G$ 2006)
– Capitalisation boursière d'ExxonMobil : environ 500 G€.
– Investissements annuels à engager pour atténuer les effets du -changement climatique : 500 G€ (1% du PIB mondial selon le rapport Stern)
– Dépenses militaires mondiales (2005) : 900 G€

Un billion d'euro (1000 G€)
– Montant total moyen des investissements annuels nécessaires en infrastructures pour répondre à la demande en énergie sur la période 2005-2030 : 1 000 G€ 2005 - Source : AIE World Energy Outlook 2006'
– Capitaux gérés par les fonds d'arbitrage (hedge funds) en 2007 : 1 250 G€ (selon le Monde)
– Pertes dûes à la crise financière de 2007-2008 : 1 000 G€ (1 600 G$, estimation de juillet 2008 émanant de Bridgewaters Associates, un des plus grands gérants de hedge funds)
– Revenus annuels consolidés des pays producteurs de pétrole : 2 000 G€
– PIB France : 2 000 G€
– Création monétaire mondiale annuelle : 5 000 G€

Dix billions d'euro (10 000 G€)
– PIB Monde : 45 000 G€
– Richesse mondiale (2007) : 80 000 G€ (110 000 G$), selon une étude du Boston Consulting Group. La richesse mondiale est la somme des fonds placés auprès des spécialistes de la gestion de fortune, et exclut les biens immobiliers et professionnels.

Retrouvez cet article dans le Flash n°8

Prix du pétrole : « chère rasade »

Etienne Pesnelle (ECP 86), Jacques Maratier (ECN 69) — 2008-06-22T15:54:00Z

Si nous en croyons les publications récentes de certains économistes, notre rasade quotidienne en pétrole coûtera de plus en plus cher, mais elle finira par atteindre un maximum pour ensuite redescendre à des niveaux guère plus élevés qu'aujourd'hui. Un nouveau Conte des Mille et Une Nuits ?

En compilant sur un papier quadrillé les différentes estimations médiatisées ces derniers temps dans la presse économique, il serait tentant de dessiner la courbe future du prix du pétrole dans les 25 prochaines années : après un passage de relais de la pure spéculation actuelle vers une tension offre-demande réelle liée au passage du pic de production, l'arrivée des carburants synthétiques stabiliseraient puis feraient lentement régresser le prix du baril.

La prudence s'impose toutefois devant de telles mises en perspectives.

L'Histoire, en premier lieu, montre que les grandes variations du prix du pétrole sont dues à des événements géopolitiques dont la prévision dépasse largement le domaine de compétence des économistes. Toujours en regardant dans le rétroviseur, on peut se rappeler que l'Agence Internationale de l'Energie (AIE) elle-même a, par le passé, énoncé un certain nombre de prévisions qui ne se sont jamais réalisées. Dans son WEO 2006, l'Agence voyait encore le baril retomber à $47 au début de la prochaine décennie.

Il faut ensuite s'intéresser aux motivations mêmes de ces acteurs à publier de tels chiffres.

Une banque d'investissement active sur le marché des matières premières a tout intérêt à convaincre les autres acteurs économiques qu'il est possible d'aller encore plus haut. L'AIE, porte-parole des pays consommateurs de l'OCDE, a plutôt tendance à chercher à calmer le jeu.

Enfin, il ne faut pas oublier que les modèles mathématiques qui produisent ces estimations sont souvent assez rudimentaires.

Croissance économique mondiale, parité du dollar, importance de la spéculation, coûts prévisionnels et production et de raffinage ou vitesse de décision et réalisation des investissements sont des facteurs économiques à prendre en compte, liés entre eux et non linéaires. S'y ajoutent des facteurs difficiles à quantifier comme la stabilité politique des pays producteurs, les incidents le long de la chaîne d'approvisionnement ou les embargos et autres sanctions politiques. De plus, les modèles actuels ne savent pas gérer l'incertitude présente sur les données d'entrée, notamment les réserves.

En l'absence de critique méthodologique de ces modèles, la presse économique se rapproche du journalisme sportif.

Retrouvez cet article dans le Flash N°5

L'après-pétrole, le faux espoir

Etienne Pesnelle (ECP 86) — 2008-02-22T21:51:00Z

Avec l'arrivée du baril à l'étape des $100, on reparle de plus en plus de cette décennie comme marquant le début de "l'après-pétrole".

Cette expression un peu trop médiatique ne reflète que partiellement la réalité, car la toute dernière goutte de pétrole n'arrivera proba-blement pas avant un siècle ou deux. Mais, même s'il nous reste 42 ans de production constante - selon les tout derniers calculs de l'EIA, l'organisme de statistiques du Department of Energy américain - en pratique nous en sortirons sans doute de moins en moins de terre chaque année, selon une courbe lentement décrois-sante, alors que les besoins mondiaux seront fortement croissants.

Il est désormais quasiment admis que le fameux pic pétrolier ait lieu dans la prochaine décennie, même si beaucoup pensent qu'il ressemblera plus à un plateau ondulé qu'à une belle pointe acérée, comme apparaissent les chocs pétroliers de 1973 et de 1980 sur les courbes de production.

« Mais alors, nous sommes sauvés ! s'exclament déjà certains. Avec de moins en moins de pétrole, cela fait de moins en moins d'émissions de CO2 ! »

Hélas, ceci n'est qu'en partie vrai. Le Roi Charbon a repris sa progression après quelques années de stagnation, et il n'est pas prêt d'abdiquer. Au XXIème siècle, quand on parle d'émissions mondiales de CO2, c'est de plus en plus le charbon, qu'il faut considérer, en particulier dans les pays tels que la Chine, les USA et la Russie, qui en ont de grandes réserves.

Retrouvez cet article dans le Flash N°3