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    La renaissance de l’électronucléaire?

    October 25th, 2009

    438 centrales nucléaires d’une capacité totale de 372 GW(e)1) étaient installées dans le monde en 2008. L’Agence Internationale de l’Energie Atomique (IAEA) dans son rapport annuel «NUCLEAR TECHNOLOGY REVIEW 2008» a actualisé à la hausse la projection de ses deux (2) scénarios sur l’évolution de la production de l’énergie électrique d’origine nucléaire.

    Le premier scénario dit de «basse» production prévoit l’installation d’une capacité mondiale d’énergie électrique d’origine nucléaire de 473 GW(e) et le second dit de «haute» production prévoit 738 GW(e) en 2030.

     


    Question

    Pourquoi cette augmentation mondiale significative de la demande de l’électricité d’origine nucléaire d’ici 2030?

    Réponse
    Trois (3) raisons principales:

    1) L’évidence du réchauffement climatique due en grande partie aux concentrations élevées de gaz à effet de serre dans l’atmosphère: l‘Agence Internationale de l’Energie (AIE) a publié aussi deux (2) scénarios de stratégie sur le climat global. Le «550 policy scenario» qui correspond à la stabilisation de la concentration atmosphérique à long terme de gaz à effet de serre à 550 ppm2) de CO2. Ce qui sera équivalent à une augmentation en terme de température globale de 3 °C. Le «450 policy scenario» correspond à une augmentation globale de la température d’environ 2 °C. Dans le «550 policy scenario» la capacité totale mondiale de puissance électrique d’origine nucléaire installée sera 533 GW(e) en 2030. Dans le «450 policy scenario» cette capacité passera à 680 GW(e). La quantité de CO2 émise dans l’atmosphère en produisant le kWh de l’énergie électrique d’origine nucléaire étant zéro (0) , un rôle significatif incontournable dans une stratégie d’approvisionnement en énergie mixte (conventionnelle, renouvelables, nucléaire) reviendra donc à l’électronucléaire pour les prochaines décennies.

    2) L’augmentation des besoins en énergie due à la croissance de la population mondiale et à l’exigence légitime d’un haut niveau de vie de qualité des populations des pays en voie de développement. La technologie nucléaire, en plus de la production d’électricité sans émissions de CO2, est en usage dans tous les domaines touchant la vie moderne humaine:

    a) alimentation et santé animale, agriculture 

    • augmentation de la productivité animale
    • développement de nouveaux vaccins contre les maladies contagieuses (usage du DNA3))
    • maitrise de pestes d’insectes (usage des rayons X pour stériliser les insectes)
    • Qualité et sécurité alimentaire animale
    • optimisation des cultures
    • gestion durable des sols et de l’eau

    b) santé humaine

    • lien entre la médecine nucléaire et l’industrie pharmaceutique
    • applications techniques nucléaires dans la nutrition
    • optimisation des applications radio-oncologiques
    • imagerie et dosimétrie dans la médecine nucléaire

    c) environnement

    • détection des particules chaudes dans l’atmosphère
    • accès planétaire en temps réel aux informations sur la radioactivité marine
    • traceurs radioactifs pour mesurer les impactes de l’acidification océanique sur la biodiversité marine dans l’antarctique et la méditerranée

    d) ressources d’eau

    e) disponibilité et production de radio-isotope

    • sécurité d’approvisionnement en molybdène 99
    • traitement par faisceaux électroniques (high Current Electron Beam, EB) pour améliorer les propriétés physiques et chimiques des matériaux
    • traitement par radiation en nanoscience

    3) Les énergies fossiles continueront à couvrir une partie significative de nos besoins en énergie.  

     Remarque

    Je reviendrai bientôt avec plus de détails sur l’électronucléaire, notamment sur:

    • les principes de base de fonctionnement de centrale nucléaire
    • le combustible (fuel)
    • les philosophies de base de sécurité (sûreté) technique de fonctionnement de centrale nucléaire
    • l’acceptation politique et psychologique
    • les grands problèmes du nucléaire (traitement, stockage des déchets nucléaires)
    • la cartographie géographie mondiale et la puissance totale installée
    • l’incontournabilité dans l’approvisionnement énergétique mixte
    • le coût comparatif de production du kWh
    • les estimations sur les nombres de constructions de nouvelles centrales nucléaires dans le monde pour les prochaines décennies
    • les pays qui s’intéressent au nucléaire
    • pourquoi ces pays s’intéressent-ils à cette source d’énergie
    • où en sommes-nous en Afrique avec cette technologie de pointe
    • les Institutions Internationales en charge du nucléaire 
    • les régulations, normes et standards
    • etc.

    Aujourd’hui les problèmes d’énergie sont des problèmes globaux. Pour les résoudre durablement il faut la mise en place de stratégies d’approvisionnement intelligentes en énergie mixte. Dans ces stratégies un rôle important reviendra au nucléaire. Actuellement plusieurs centaines (renaissance nucléaire?) de réacteurs de nouvelles générations, dont celui, à gauche, du Commissariat à l’Energie Atomique en France, sont en expérimentation dans le monde entier pour faire face ce challenge.
     


    1) … lire Gigawatt-électrique: puissance électrique finale du générateur
    2) … parts per million
    3) … Deoxyribonucleic acid.

     


    L’évolution mondiale de la demande énergétique, 2006 – 2030

    June 13th, 2009

    Energy Information Administration (EIA) dans l´introduction de son étude «International Energy Outlook, IEO2009», écrit:
    «The projections in IEO2009 are not statements of what will happen, but what migth happen given the specific assumptions and methodologies used. The projections provide an objective, policy-neutral reference case that can be used to analyze international energy markets. As a policy-neutral data and analysis organization, EIA does not propose, advocate, or speculate on future legislative and regulatory changes».
    Les prévisions de l´EIA pour 2030, publiées dans l´étude de Référence «IEO2009», voir ci-haut, et reprises ici, sont donc à utiliser sous ces réserves(1).

    Le pronostic de la consommation globale d´énergies primaires de 22.6 TWa(2) en 2030 (cas de Référence, voir Tableau 1) contre 15.7 TWa en 2006, soit une hausse totale d´environ 44%, nous indique la dimension des besoins énergétiques mondiaux dans un avenir proche.

    L´Afrique, par exemple, en raison de sa forte croissance économique (taux annuel de croissance du PIB de 4.0%)(5) et démographique attendue pour les prochaines décennies par la même étude de l´EIA, doublera sa consommation d´énergie d´ici 2030. Or, une forte consommation globale d´énergies primaires entrainera une augmentation supplémentaire des émissions de «gaz à effet de serre anthropiques», qui à son tour aura, en l´absence d´innovations majeures dans les technologies énergétiques vertes, des impacts négatifs considérables sur nos environnements. De ce point de vue, le réchauffement planétaire s´accélérera. Ajoutons que plusieurs études spécialisées prévoient un réchauffement global d´au moins 1°C d´ici 2100. Déjà notre planète s´est réchauffée d´environ 0.74°C entre 1906 – 2005.

    Rappelons aussi que Sir Nicholas Stern, dans son rapport 2006, alarme en estimant la somme inimaginable de 5500 milliards d´Euro pour les coûts économiques que le changement climatique causerait pour les générations présentes et futures!

    Les fortes augmentations démographique, voir dans les articles précédents, et de consommation énergétique, voir ci-haut, dans beaucoup de régions du monde parmi lesquelles l´Afrique de l´Ouest, prévues par plusieurs études spécialisées en appellent à un changement de paradigme dans la gestion mondiale des ressources énergétiques. Une mutation profonde dans le comportement du consommateur, notamment dans les pays développés (un américain du nord consomme par exemple plus de 11000 kWh/an(3) d´électricité tandis qu´un africain n´en consomme que 600 kWh/an), doit avoir lieu pour efficacement accélérer l´indispensable élaboration de solutions techniques et technologiques innovatrices durables dans les secteurs démographique et énergétique. Elles contribueront à ralentir le réchauffement climatique. La modernisation des infrastructures de bases existantes et la construction de nouvelles infrastructures énergétiques, de transports, de santé, de traitement d´eau, etc., qui respectent les normes et standards écologiques internationales en résulteront directement. Ces perspectives ouvriront d´énormes opportunités d´intégrer davantage les économies africaines dans l´économie planétaire et de durablement améliorer les conditions de vie des populations africaines.

     Qu´est-ce que l´énergie?

    L’énergie caractérise la capacité à fournir du travail, à donner du mouvement ou à élever la température. L’énergie est obtenue par la combustion de carburants ou de combustibles (pétrole, essence, gazole, fioul, gaz, charbon, bois, etc.), l’utilisation de l’électricité ou de forces naturelles comme le vent ou l’énergie solaire.
    L’énergie peut donc se présenter sous plusieurs formes qui peuvent se transformer; par exemple, production d’électricité à partir du gaz, de pétrole ou de charbon dans une centrale thermique, chauffage d’une maison à partir d’électricité ou de fioul domestique ou climatisation.
    L’énergie se mesure communément en kilowattheure (kWh). Sans énergie, on ne fait plus de cuisine, on ne se chauffe plus, on ne climatise plus, on ne s’éclaire plus, on ne se transporte plus, on n’a plus de téléphone, d’ordinateurs ou de télévision.

    Quelles sont les principales formes d´énergie?

    L’énergie se présente sous de multiples formes, dont les principales sont schématiquement les suivantes:

    • Énergie mécanique: elle est à l’origine ou résulte d’une variation d’énergie potentielle (chute d’eau par exemple) ou cinétique (corps en mouvement)
    • Énergie thermique: elle s’exprime le plus souvent sous forme de chaleur
    • Énergie chimique: elle est libérée par une réaction chimique qui peut être explosive
    • Énergie électrique: elle est créée par une différence de charge électrique entre deux points et peut entraîner un courant électrique
    • Énergie nucléaire: inhérente à toute matière, elle peut être extraite par fission (rupture des noyaux des atomes, c’est le principe des réacteurs nucléaires actuellement en service) ou par fusion des noyaux des atomes (combinaison de deux noyaux en un nouveau avec libération d’énergie)

    Evolutions mondiales des consommations d´énergie, 2006 – 2030

    L’Administration américaine des informations sur l’énergie (EIA, Energy Information Administration) informe dans sa projection de référence «l’International Energy Outlook 2009» (IEO2009) que la consommation mondiale d’énergie devrait se situer à 198650 TWh en 2030 contre 138400 TWh en 2006, soit une hausse de 44%, en raison notamment d´une croissance économique positive à long terme pour les pays à économies émergentes et en voie de développement (1,6 %/an pour le monde et 2,9 %/an en Chine d’ici 2030).

    1. Demande annuelle moyenne mondiale par région en énergies primaires

    Le scénario, cité là-haut, est économiquement favorable à l´Afrique (demande énergétique annuelle moyenne de 1.7% d´ici 2030, voir Diagramme 1).

    Mais à l´évidence, la demande quantitative (0.5 TWa en 2006 et 1.3 TWa en 2030) en énergies primaires (l´énergie primaire est la première forme de l’énergie directement disponible dans la nature: bois, charbon, gaz naturel, pétrole, vent, rayonnement solaire, énergie hydraulique, géothermique, etc.) de l´Afrique demeurera très faible par rapport aux autres régions du monde.

    2. Demande annuelle moyenne d´hydrocarbures et combustibles, Afrique/Monde

    Dans l´étude de l´EIA, IEO2009, l´Afrique décroche une part respective de demande de 3.3% en énergie nucléaire et de 3.2% en gaz naturel en 2030, voir Diagramme 2. La part de l´hydraulique & les énergies renouvelables dans le même diagramme englobe aussi la demande en énergie produite par l´hydraulique et les  photovoltaïques, le vent, etc.

    Ces demandes énergétiques de l´Afrique sont néanmoins très modestes en volumes absolus par rapport aux demandes en énergie nucléaire, en gaz naturel, en hydraulique et autres énergies renouvelables prévues pour 2030 des autres régions du monde.

    3. Capacité de puissance électrique installée, Afrique/Monde, 2006 – 2030

    Selon l´EIA, dans «IEO2009», la puissance totale globale d´électricité installée sera de 6452 gigawatts(4) en 2030 contre 4006 gigawatts en 2006, soit une augmentation d´environ 61%. La part des énergies dans la production mondiale d’électricité se constitue de:

    • 40% de la production de charbon
    • suivi par le gaz naturel, l’hydraulique et le nucléaire avec respectivement 20%, 16% et 15%.
    • Le nucléaire est devancé par le charbon également en Europe (29%) même si certains pays comme la France avec près de 80% de production d´électricité par le nucléaire se trouvent dans une situation bien différente. Le scénario 2006 de l’EIA retient une réduction de la part du nucléaire dans la production mondiale d´électricité de 16 à 10 % d’ici 2030 malgré une croissance en valeur absolue. Il faut noter ici qu´entre-temps un véritable «boom» de l´électronucléaire, nommé «renaissance» de l´électronucléaire, estimé durable, s´est déclenché. Il est aussi à remarquer que la part de gaz dans la production de l´électricité progressera de 20 à 23 % sur la période 2006 – 2030.

    La part des énergies renouvelables dans la production installée de l´électricité, hors hydraulique, est faible dans le total des capacités installées mais sa croissance est rapide et elle occupe désormais une position notable en valeurs absolues. Ainsi, les capacités photovoltaïques, classées dans la rubrique «autres énergies renouvelables», atteindront 120 gigawatts en 2030 contre 37 gigawatts 2006. La capacité de puissance électrique installée pour les éoliennes s´élèveront à 490 gigawatts en 2030 contre 60 gigawatts en 2006. Il est à noter que de 2006 à 2030 l´Afrique enregistrera une progression annuelle d´installation de puissance électrique de 2.1%, voir diagramme 4. Aussi d´ici 2030 la puissance électrique installée provenant des éoliennes en Afrique progressera annuellement de 12.4%, voir diagramme 3.

    Mais en général il est à noter que la part totale de l´Afrique dans la production mondiale de l´électricité ne sera que 182 gigawatts sur 6452 gigawatts en 2030, soit seulement 3%!  

    Remarque(6)

    La consommation d´électricité par habitant montre de fortes disparités dans le monde. Pendant qu´un africain consomme environ 600 kWh/an, un chinois et un américain du nord, respectivement, en consomme 1800 kWh/an et plus de 11000 kWh/an. Cette situation montre néanmoins l’ampleur des besoins en nouvelles capacités de production d’électricité. De 2005 à 2030, la production d’électricité pourrait progresser de 2,6 % par an dans le monde à comparer avec 1,6 % pour la demande finale totale d’énergie d’après l’IEA, IEO2008, (voir IEA, International Electiricity Analysis to 2030). 

    La demande d´énergie et la puissance électrique totale installée en l´Afrique progresseront en pourcentage d´ici 2030, voir diagramme 2 et 3. Mais en général cette progression restera quantitativement modeste par rapport à l´Asie et au Brésil, par exemple. Parallèlement la population de l´Afrique atteindra 1 milliard 524 millions d´habitants d´ici 2030 selon les Nations Unies. Or, le niveau de production et de consommation d´énergie est l´un des principaux indicateurs de la performance d´une économie.

    Dans l´espace de la Communauté Economique des Etats de l´Afrique de l´Ouest (CEDEAO) existent d´importants programmes d´approvisionnement en énergie, entre-autres:

    • le gazoduc Nigéria, Benin, Togo et Ghana, opérationnel d´ici fin 2009
    • l´Organisation pour la Mise en Valeur du Fleuve Sénégal (OMVS), projet hydrau-électrique, opérationnel 
    • l´interconnexion de réseaux électriques Mali – Côte d´Ivoire, en phase d´exécution
    • interconnexion de réseaux Mali – Ghana – Burkina-Faso, projet d´étude de faisabilité actuellement en examen par les autorités concernées, etc.

    L´énergie est donc perçue comme l´un des vecteurs majeurs du développement durable en Afrique de l´Ouest par le «leadership» ouest-africain. 
    Il est néanmoins tout aussi actuellement difficile de clairement reconnaitre que ce même «leadership» de l´Afrique de l´Ouest, sous-région dont la population totale sera de 463 millions en 2030, soit une augmentation de 51% pour la période 2010 – 2030 selon les Nations Unies, possède une politique énergétique cohérente et vigoureuse, définie et exécutée sur la base des trois (3) principaux critères suivants:

    • la garantie de sécurité et la continuité à long terme de la fourniture d’énergie sous toutes ses formes: carburants, combustibles, électricité
    • l’offre d’une énergie à des prix compétitifs. Ceci constitue un enjeu essentiel pour les entreprises énergétiques publiques et privées ouest africaines qui ont l’ambition de jouer un rôle majeur dans le développement, mais aussi pour les entreprises clientes qui doivent contrôler leurs coûts
    • La construction d’un développement énergétique durable, c’est-à-dire respectueux de l’environnement et soucieux des conditions de vie des générations futures en contribuant à réduire substantiellement les émissions de gaz à effet de serre anthropiques.

    Ces trois (3) objectifs sont indissociables de services publics modernes et exemplaires d´Afrique de l´Ouest, en harmonie avec les besoins de l’époque et des populations. Ils rendent possible une stratégie régionale africaine et internationale ambitieuse, compétitive et efficace des économies d´Afrique de l´Ouest.

    Sous ces conditions, en raison de la nécessité de moderniser et de construire des infrastructures économiques de base nationales et sous-régionales qui rendront possible un bien-être durable pour les populations, d´énormes opportunités de développement s´offrent à l´Afrique de l´Ouest pour les prochaines décennies.


    (1)… Les chiffres, tableaux et diagrammes donnés recouvrent une partie de l´étude mentionnée. Les situations énergétiques (consommation et coûts, etc.) détaillées pour les domaines importants comme l´industrie, les ménages, l´agriculture, les transports et les télécommunications et les questions rélatives aux réserves mondiales d´hydrocarbures, de combustibles et de minerais seront ultérieurement discutées.
    (2)… 1 térawatt = 1012 watt, TWa, lire: térawatt an (une année = 365 jours = 8760 heures)
    (3)… 1 kilowatt = 1000 watts, kWh/an, lire: kilowattheure par an
    (4)… 1 gigawatt = 10watts
    (5)… cette forte croissance devrait à court terme souffrir de la crise financière mondiale actuelle
    (6)… les attentes pour les taux de croissances économiques sont les sources majeurs d´incertitudes pour le scénario de Référence IEO2009. Pour illustrer ces incertitudes associées aux tendances de croissances économiques le scénario de l´IEO2009 a en plus du cas de Référence pris en compte les cas de forte et faible croissances économiques.


    Les challenges globaux du XXIème siècle

    May 1st, 2009

    L´objectif supérieur des générations actuelles et futures est d´atteindre le «développement durable». Le schéma du «développement durable» postule: le «développement durable» est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs. C´est-à-dire: pour être durable le développement doit concilier trois (3) éléments majeurs: l´équité sociale, la préservation de la nature et l´efficacité économique (voir schéma ci-contre).

    Pour atteindre cet objectif les générations actuelles et futures doivent faire face aux challenges de la croissance significative de la population dans beaucoup de régions de ce monde, comme par exemple en Afrique de l´Ouest, et du réchauffement climatique de la planète.

     

     

    Rappel

    Le chemin parcouru pour atteindre un consensus international sur la définition du «développement durable» a été long:

    • 1968, Création du Club de Rome
    • 1972, Rédaction et Publication, à la demande du Club de Rome, du Rapport «The Limits of Growth» par le Massachussetts Institute of Technology
    • 1987, Publication du Rapport Brundtland qui propose une définition du «développement durable» 
    • 1992, Consécration du terme «développement durable» au Sommet de la Terre à Rio de Janeiro. 

    La maîtrise de la démographie et la réduction sensible des émissions de gaz à effet de serre – principalement le gaz carbonique (CO2) – dans l´atmosphère sont donc sans nul doute les défis globaux de ce XXIème siècle à relever.

    L´accroissement (la croissance) de la population

    La croissance démographique est la variation de la population sur une période. Cette croissance se compose de:

    • l´accroissement naturel de la population (augmentation du taux de naissance)
    • l´accroissement migratoire

    Quand la somme de ces deux (2) facteurs est positive, il est question de croissance démographique. Dans le cas contraire, il s´agira de déclin démographique. Selon les Nations Unies, l´accroissement démographique est l´un des principaux facteurs à l´origine de l´augmentation des besoins alimentaires. La stabilisation sensible de la population mondiale est donc une condition de la sécurité alimentaire.

    Le réchauffement climatique

    Le réchauffement climatique est l´augmentation de la température moyenne des océans et de l´atmosphère à l´échelle planétaire.   

    Les conséquences entre autres de ce réchauffement climatique sont la fonte du glacier du mont Kilimandjaro au Kenya, la montée significative du niveau des mers et océans, la perturbation du cycle des récoltes, etc.

    La croissance économique

    La croissance économique est l´augmentation des biens et services dans une économie pendant une période. En pratique, un des indicateurs de sa mesure est le Produit Intérieur Brut (PIB). 

    A ces défis globaux s´ajoutent:

    • le «vieux» problème du déséquilibre économique mondial en faveur des pays industrialisés au détriment des pays en voie de développement
    • la croissance économique très inégalement répartie dans les pays en voie de développement 
    • l´épuisement des réserves d´hydrocarbures
    • la mauvaise gestion de l´agriculture et de l´eau.

    Pour atteindre un «durable bien-être partagé» pour les générations actuelles et futures nos économies doivent efficacement s´accroître. Ce qui signifie, relever les challenges notés ci-dessus.

    Remarque

    Les modèles de calcul utilisés et leurs paramètres d´entrée supposés pour construire le concept du «développement durable» sont critiquables. Les prévisions qui en découlent s´étendent jusqu´en 2100. Cette période est longue pour satisfaire des pronostics irréprochables. Néanmoins, il devrait rester un objectif digne à atteindre. En tout cas, le tableau ci-dessous indique l´urgence d´action à entreprendre pour l´équité sociale, la protection de la nature et la croissance économique durable et partagée.

    PIB, Population, Emission de CO2: Mali, Sénégal, Bavière (Sud de l´Allemagne), Californie, France

    Sources: Bayerisches Landesamt für Statistik und Datenverarbeitung, Bureau of Economic Analysis, INSEE, United Nations Statistic Division, Institut de la Statistique, Québec.

    Questions sur les perspectives énergétiques en Afrique de l´Ouest dans le contexte du «développement durable»

    La modernisation des infrastructures de base existantes (réseaux électriques, transports, télécommunications, santé, éducation, agro-alimentaire), la mise en place de nouvelles infrastructures modernes et les innovations techniques et technologiques accompagnantes qui répondent aux exigences – notamment l´efficience énergétique – du «développement durable» sont nécessaires. Sur ce chemin nous voyons aisément que d´énormes chances d´améliorer le niveau et la qualité de vie des populations s´offrent aux pays en voie de développement comme ceux de l´Afrique de l´Ouest. 

    Le réseau énergétique – notamment le réseau électrique – est sans nul doute l´infrastructure de base pour le fonctionnement de toutes les autres infrastructures industrielles et économiques modernes. Une stabilisation – fort probablement à un haut niveau – de la population ouest africaine fera inévitablement naître une énorme demande d´énergie. Cette demande d´énergie est déjà aujourd´hui très forte. Donc dans les années à venir il est à attendre qu´elle se renforce davantage.

    Dans ces perspectives claires, il faut aujourd´hui nécessairement définir et appliquer une nouvelle politique de «management» énergétique robuste en Afrique de l´Ouest. Cette politique ne devra t-elle pas aussi prendre en compte un programme de conception et de construction d´une centrale nucléaire de grande puissance destinée à des fins d´exploitation pacifique de l´énergie nucléaire?

    Quelle nouvelle orientation  pour l´énergie «management», qui prenne ausi en compte la production de l’ électricité par fission nucléaire, faut-il donc opérer en Afrique de l´Ouest pour faire face à un contexte environnemental global actuel «difficile», voir ci-haut, et qui en même temps contribuera à atteindre les objectifs du «développement durable»?