Les enjeux de la transition énergétique du mix électrique [2/5] – Le réchauffement climatique

par | Oct 25, 2019

Quels sont les intérêts des énergies renouvelables aujourd’hui ? Les objectifs principaux de la loi de transition énergétique pour la croissance verte sont notamment de lutter contre le dérèglement climatique, de préserver l’environnement pour les générations futures, et de réduire les quantités de gaz à effet de serre. Pour cela, la production d’énergie se doit d’émettre de faibles émissions de CO2, mais tout en limitant la quantité de déchets nucléaires. Dans ce dossier composé de cinq parties, nous verrons dans ce second volet comment les énergies renouvelables peuvent considérablement aider à conserver une faible émission de CO2 et réduire les déchets nucléaires.

Réduire les émissions de CO2 et le bilan carbone lié à l’énergie

Les objectifs principaux de la loi de transition énergétique pour la croissance verte sont notamment de lutter contre le dérèglement climatique, de préserver l’environnement pour les générations futures, et de réduire les quantités de gaz à effet de serre. Pour cela, la production d’énergie se doit d’émettre de faibles émissions de CO2, mais tout en limitant la quantité de déchets nucléaires.

Centrale nucléaireCentrale nucléaire de Grohnde – Photo par Wolfgang Stemme

L’air est un mélange de plusieurs gaz. Il est naturellement composé de 78% d’Azote, 21% de dioxygène et 1% d’autres gaz (Vapeur d’eau, dioxyde de carbone, l’ozone, etc.). Parmi ces gaz rares figurent des gaz dits « à effet de serre » (GES). L’effet de serre est un phénomène naturel qui permet la vie sur terre, car il permet d’avoir en moyenne une température de + 15°C sur terre au lieu de -18°C.  En effet, ces gaz captent une partie des rayonnements solaires et absorber les infrarouges émit par la terre. La vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le méthane, l’ozone et le protoxyde d’azote sont les principaux GES naturellement présents dans l’atmosphère. Le plus abondant dans l’atmosphère est la vapeur d’eau (H2O). Il contribue le plus à l’effet de serre naturel. Le CO2 est naturellement rare dans l’atmosphère, mais contribue plus à l’effet de serre à quantité égale avec la vapeur d’eau par exemple.

Les activités humaines, principalement l’extraction ou la combustion des énergies fossiles, sont responsables de l’émission de GES additionnels. Le GES le plus émis par l’activité humaine est le CO2. 55% des émissions anthropiques sont dues aux émissions de CO2 issues principalement des transports, des procédés industriels ; du secteur résidentiel et tertiaire.

Pendant la période préindustrielle, la concentration[1] de CO2 dans l’atmosphère était de 278 ppm (particules par million). De nos jours, elle est autour de 400 ppm[2]. Cette forte concentration de CO2 suivi de la déforestation intensifie l’effet de serre et cause le réchauffement climatique. Elle cause aussi la destruction de la couche d’ozone, le changement de croissance et de nutrition des plantes et l’acidification des océans.

Le dérèglement climatique altère les conditions de vie sur Terre

Il a de nombreuses conséquences sur l’environnement : La désertification ; la fonte des glaces ; l’augmentation du niveau de la mer et bien d’autres évènements catastrophiques. À titre d’exemple, les régions Amérique de Nord et Europe du Nord connaissent une hausse des précipitations. Tandis que le sud de l’Afrique, le Sahel et des parties de l’Asie du Sud connaissent une baisse des précipitations[4]. Une étude portant sur le réchauffement climatique montre que nous allons vers un monde de plus en plus désertique[5]. Cela concerne aussi bien les pays développés que les pays du sud. L’étude montre que l‘Espagne, Italie, la France (la partie sud) subiraient de fréquents phénomènes de sécheresse. Ils montrent que d’ici 2050, 24 à 32 % des terres émergées pourraient être désertiques. Cela causerait notamment des problèmes migratoires et des problèmes agricoles. Toujours selon la même étude, le réchauffement climatique serait responsable des milliers de déplacés à cause des catastrophes naturelles.

feu de forêtLe réchauffement climatique provoque des incendies massifs dans les fôrets du monde entier – Image par Ylvers

Naturellement, les océans sont des réservoirs de CO2. Une forte concentration de CO2 dans les eaux des océans forme une réaction chimique qui acidifie les eaux. Pendant la période préindustrielle, le pH des océans était d’environ 8,15, il est d’environ 8,05 de nos jours. Ainsi plus il y a de CO2 dans l’atmosphère plus les océans seront acidifiés. Certains animaux auront du mal à construire leurs coquilles. Par exemple les mollusques, les coraux, les huîtres. Ces animaux aquatiques seront moins nombreux. Les poissons seront aussi affectés par ce phénomène. L’ensemble de la chaîne alimentaire est donc en péril.

Analyses des cycles de vie des différents types de moyens de production d’électricité

La production d’électricité est à l’origine de 39% des émissions de CO2 dans le monde en 2017[6] selon l’Agence Internationale de l’Énergie. En France, 27,9 millions de tonnes de CO2 dues à la production d’électricité ont été émises en 2017, ce qui représente une hausse de +20,5% par rapport à 2016. Les sources de ces émissions sont pour la majorité les combustibles fossiles (charbon, fioul, gaz).

Cela ne correspond qu’au CO2 émis durant la production, mais pour pouvoir comparer les moyens de production entre eux en termes d’émissions, il faut aussi prendre en compte les émissions dues à la fabrication, l’installation, la maintenance et le démantèlement des centrales. Pour cela on utilise l’analyse du cycle de vie (ACV), qui s’intéresse aux impacts environnementaux d’un produit ou d’un service sur l’ensemble de son cycle de vie – de l’extraction et du traitement des matières premières, des processus de fabrication, du transport et de la distribution, de l’utilisation et de la réutilisation du produit fini et, finalement, du recyclage et de la gestion des déchets en fin de vie.

Par exemple pour un parc d’éoliens, son cycle de vie peut se présenter ainsi :

Cycle de vie d'un parc éolien

Cycle de vie d’un parc éolien  – Source : ADEME « Impacts environnementaux de l’éolien français »

Cette analyse du cycle de vie peut s’appliquer aux différentes technologies utilisées pour produire de l’électricité que sont les combustibles fossiles (charbon, fioul ou gaz), le nucléaire et les énergies renouvelables (éolien, solaire ou hydraulique).

On observe alors qu’une centrale à charbon émet en moyenne 1060 g de CO2 par kilowattheure (kWh) produit et une centrale au gaz 730 g. Pour les énergies renouvelables, un kWh de solaire photovoltaïque émet entre 50 et 150 g de CO2 émis (cela dépend du lieu de fabrication des panneaux photovoltaïques), un kWh d’éolien 3 à 22 g, et un kWh d’hydraulique 6 g de CO2. Quant au nucléaire, en tenant compte du futur démantèlement des centrales vieillissantes, 1 kWh d’électricité produite représente 6 g de CO2 émis.

Emission directe de CO2

Tableau des émissions directes de CO2 – Source : Origo, impact environnemental des énergies renouvelables

La comparaison est donc plus proche de la réalité en prenant en compte l’ACV, et montre bien que les combustibles fossiles ne peuvent et ne devraient plus être une option pour produire de l’électricité, au vu de leur important taux d’émission de CO2 lors de la production électrique et au cours de leur cycle de vie.

Les énergies renouvelables dites vertes et le nucléaire émettent bien moins CO2 même si, en prenant en compte l’ACV, le bilan carbone de ces moyens de production n’est pas totalement neutre. Au premier abord, les énergies vertes et le nucléaire seraient quand même les moyens de production les plus respectueux de l’environnement au vu de leurs faibles émissions de CO2. Cependant, le nucléaire émet énormément de déchets, qui eux peuvent être nocifs, à court comme à long terme, pour l’environnement sans parler du risque permanent d’accident nucléaire.

Limiter les déchets nucléaires

En France, environ 2 kg de déchets radioactifs sont produits par an et par habitant pour toutes les activités nucléaires[7] (production d’électricité, recherche, médecine ou industrie). La majorité d’entre eux (85% des déchets radioactifs) sont des déchets provenant de l’activité des centrales nucléaires et donc de la production d’électricité. La quantité de ces déchets nucléaires produits est en moyenne de 12 000 à 15 000 m3/an.

L’uranium 235, aussi appelé combustible nucléaire, car il dégage de la chaleur par fission nucléaire est le plus utilisé pour produire de l’électricité. Cependant après quelques années, le combustible est usé et devient un déchet. Il est ensuite envoyé à l’usine Areva de La Hague pour être retraité. Cette opération chimique permet de séparer les éléments du combustible usé. Ce sont le plutonium et l’uranium qui sont des éléments valorisables et les résidus très radioactifs.

Les autres déchets produits à chaque étape de transformation ou de l’utilisation de l’uranium, sont entreposées soit sur les sites des installations qui les ont produits, soit dans des centres de stockage.

Plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs : 2013-2015 Traitement des déchets radioactifs – Source : Agence Nation pour la gestion des Déchets Radioactifs, « Plan national de gestion des matières et des déchets radioactifs : 2013-2015 », 2017[8]

Il existe différents types de déchets radioactifs, suivant deux critères : leur niveau de radioactivité (haute activité HA, moyenne activité MA, faible activité FA ou très faible activité TFA, exprimés en Becquerel (Bq) par gramme) et leur durée de vie. Selon ces critères, ils ne sont pas traités de la même manière, comme expliquée dans le tableau.

  • Les déchets à vie courte (VC) perdent la moitié de leur radioactivité tous les 30 ans ou moins (c’est ce qu’on appelle le temps de demi-vie). Ils proviennent de l’exploitation, la maintenance et la déconstruction des centrales nucléaires. Ils représentent 90% du stock total de déchets radioactifs et contiennent 0,1% de la radioactivité totale. Ces déchets sont triés, conditionnés, puis entreposés ou stockés dans les centres de l’Agence Nationale pour la Gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA).
  • Les déchets à vie longue (VL) perdent leur radioactivité sur des durées supérieures à 30 ans qui peuvent atteindre des centaines ou des milliers d’années. Ils sont surtout produits par le retraitement du combustible nucléaire usé (l’uranium 235), représentent 10% du stock de déchets radioactifs et concentrent 99,9 % de la radioactivité totale. Ces déchets sont transformés et entreposés sous blocs de verre inaltérable, dans l’attente d’une solution de stockage géologique qui pourrait constituer une solution définitive de gestion pour ces déchets.

Selon l’inventaire de l’ANDRA, fin 2016 il y avait 1 540 000 m3 de déchet radioactifs en France, dont environ 10% d’entre eux (139 150 m3) sont des déchets à vie longue, donc des déchets difficiles à détruire et même à stocker. Si la majorité des déchets nucléaires est retransformée en combustible nucléaire, 4 % des déchets sont très dangereux et ne peuvent être réutilisés.

Le Centre de stockage de l'Aube pour les déchets de faible et moyenne activité à vie courte est en exploitation depuis le 13 janvier 1992.
Le Centre de stockage de l’Aube pour les déchets de faible et moyenne activité à vie courte est en exploitation depuis le 13 janvier 1992 – Photo CYRIL ENTZMANN/DIVERGENCE

De plus, les déchets HA, MA-VL, et FA-VL ne sont actuellement pas vraiment stockés, ils sont seulement entreposés, ils représentent donc les déchets les plus dangereux produits par l’activité nucléaire. Leur stockage n’est actuellement qu’au stade de projet, le projet Cigéo[9] (Centre industriel de stockage géologique), avec pour objectif l’enfouissement à 500 m de profondeur des déchets nucléaires. Cependant, c’est un projet très coûteux et long à mettre en place, avec toujours une petite part de risque concernant la sécurité et la santé des habitants aux alentours face à la radioactivité.

Enfin, la production d’électricité par le nucléaire pose aussi le problème du démantèlement des centrales nucléaires. En France les centrales atteignent leur fin de vie, or ce n’est pas possible de simplement les abandonnées, car le taux de radioactivité de ces centrales pourrait causer de nombreux dégâts au niveau environnemental, mais aussi au niveau de la sécurité et de la santé des populations aux alentours qui peuvent être exposés à un fort taux de radioactivité. Le démantèlement des centrales nucléaires est donc obligatoire, mais produit énormément de déchets radioactifs. La quantité de déchets va donc de plus en plus augmenter les années suivantes à cause de l’arrêt et du démantèlement des centrales françaises.

Actuellement, environ 3/4 de la production d’électricité provient du nucléaire, les émissions de CO2 sont certes faibles, mais énormément de déchets radioactifs sont émis et ne sont pas si bien traités, que ce soit à court ou à long terme. Développer les énergies renouvelables permet donc d’émettre de faibles doses de CO2 sans la gestion de déchets nucléaires.

Pour mieux comprendre les intérêts des énergies renouvelables pour notre planète ainsi que pour l’homme, nous vous invitons à découvrir le 3ème volet de notre dossier sur les enjeux de la transition énergétique du réseau électrique européen abordant les risques et impacts des énergies fossiles et fissiles.

 

[1] https://www.sudouest.fr/2018/05/06/les-concentrations-de-co2-dans-l-atmosphere-battent-des-records-5034068-706.php
[2]  http://ane4bf-datap1.s3-eu-west-1.amazonaws.com/wmocms/s3fs-public/ckeditor/files/GHG_Bulletin_13_forWeb_FR.pdf?4ym07r2zvZal6haIbbN16UCrMKQzEeu3
[3] https://global-climat.com/2017/04/08/vers-410-ppm-de-c02-en-2017/
[4] http://www.climatechallenge.be/fr/des-infos-en-mots-et-en-images/quelles-en-sont-les-consequences/phenomenes-climatiques-extremes.aspx
[5] http://www.climatechallenge.be/fr/des-infos-en-mots-et-en-images/quelles-en-sont-les-consequences/phenomenes-climatiques-extremes/precipitations.aspx
[6] https://webstore.iea.org/download/direct/2373?fileName=CO2_Emissions_from_Fuel_Combustion_2018_Highlights.pdf
[7] https://www.andra.fr/sites/default/files/2017-12/337l.pdf
[8] https://www.andra.fr/sites/default/files/2017-12/PNGMDR-2013-2015-synthese_0.pdf
[9] https://www.andra.fr/cigeo

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