En temps de COVID-19, le nucléaire reste une source d’énergie fiable et adaptable en France comme dans le reste du monde

Les restrictions imposées aux activités économiques et sociales pendant la pandémie de COVID-19 en 2020 ont entraîné une baisse prolongée et sans précédent de la demande d’électricité dans de nombreux pays, de l’ordre de 10 % au minimum par rapport aux chiffres de 2019. Cela a mis les producteurs d’électricité et les exploitants du réseau en difficulté. L’électricité bas carbone s’est imposée grâce notamment à l’utilisation croissante des énergies renouvelables, et l’énergie d’origine nucléaire a prouvé sa résilience, sa fiabilité et son adaptabilité, montrant par la même occasion la contribution qu’il peut apporter à la transition vers une énergie propre.

Cédric Lewandowski, Directeur exécutif du Groupe en charge de la Direction du Parc Nucléaire et Thermique chez EDF, explique que la consommation d’électricité a chuté d’environ 15 % en France pendant les confinements et que la plupart de la demande a été satisfaite par les énergies nucléaire, hydraulique et renouvelables. La flexibilité du parc nucléaire a été largement mise à profit, le nombre de variations de charge ayant augmenté de 50 % par rapport à la même période en 2019.

Fin décembre 2020, la capacité électronucléaire mondiale était de 392,6 GWe, provenant de 442 réacteurs nucléaires en exploitation dans 32 pays. Cette capacité a augmenté progressivement depuis 2011 : quelque 23,7 GWe sont notamment venus s’y ajouter grâce au couplage au réseau de nouveaux réacteurs et à la modernisation des réacteurs existants. La capacité de production d’énergie nucléaire en France était de 61 370 MWe provenant de 56 réacteurs nucléaires en exploitation qui fournissaient 70 % de l’électricité du pays.

Pendant l’année, les exploitants se sont efforcés avant tout de maintenir l’exploitation des centrales nucléaires, de protéger leur personnel et de mettre en œuvre des approches innovantes pour poursuivre leurs activités. La pandémie n’a imposé aucune mise à l’arrêt et n’a eu aucun impact direct sur l’exploitation des centrales nucléaires, selon les données du PRIS de 2020. Toutefois, elle a bouleversé les calendriers des arrêts planifiés pour les rechargements et la maintenance, en raison de perturbations de la chaîne d’approvisionnement, de restrictions de voyage ou de limites du nombre de sous-traitants admis sur les sites.

La durée moyenne des arrêts non planifiés dus à des causes externes, comme des baisses importantes de la demande d’électricité, a été de 15 jours en 2020 contre cinq en 2019. L’exploitation flexible des centrales nucléaires – ou, dans certains cas, leur brève mise à l’arrêt – a permis de répondre aux besoins des exploitants du réseau et a montré que l’électronucléaire peut s’intégrer dans les systèmes énergétiques durables du futur, qui devraient dépendre largement des technologies permettant une production de base adaptable.

En 2020, les réacteurs nucléaires ont fourni 2553,2 TW·h d’électricité bas carbone acheminable, soit environ 10 % de la production mondiale et près d’un tiers de l’électricité bas carbone produite dans le monde. Cela représente une légère diminution par rapport aux 2657,1 TW·h produits en 2019. La production d’électricité nucléaire a diminué en Afrique à cause de la baisse de la demande d’électricité, ainsi qu’en Amérique du Nord et en Europe occidentale, à cause de la baisse de la demande également et du retrait de capacité. Malgré cela, la production électronucléaire est en hausse constante depuis plusieurs années, avec une augmentation de plus de 8 % depuis 2012.

Entre 2019 et 2020, la capacité opérationnelle mondiale a légèrement augmenté, d’environ 0,5 GWe, bien qu’il y ait un réacteur de moins. L’Asie présente les plus grandes perspectives d’augmentation de capacité à court et à long terme, avec 34 réacteurs d’une capacité de quelque 34,6 GWe en construction.

Capacités ajoutées et réacteurs couplés au réseau. En 2020, cinq nouveaux réacteurs à eau sous pression (REP) d’une capacité de production de 5,5 GWe ont été connectés au réseau. C’est l’Asie qui a créé le plus de capacités nucléaires en 2019, avec plus de 77 % des nouvelles capacités, et elle a fourni 36 % des capacités supplémentaires en 2020 avec l’ajout de 2 GWe dus au couplage au réseau, en Chine, des réacteurs Fuqing 5 (1000 MWe) et Tianwan 5 (1000 MWe). En 2020, deux pays qui n’avaient jamais exploité de centrales nucléaires auparavant ont apporté plus de 44 % des nouvelles capacités, soit plus de 2,4 GWe : le Bélarus, avec la centrale nucléaire d’Astraviets (1110 MWe), et les Émirats arabes unis, avec la centrale nucléaire de Barakah (1345 MWe). En Russie, le réacteur nucléaire Leningrad 2-2, d’une capacité de 1066 MWe, a été couplé au réseau en octobre 2020 pour remplacer Leningrad 2 (925 MWe), qui a été arrêté définitivement en novembre 2020 après 45 ans d’exploitation.

Nouvelles constructions. Ces dernières années, la construction de nouvelles centrales s’est poursuivie à un rythme constant, avec toutefois un certain ralentissement en 2020 par rapport aux trois années précédentes. Fin 2020, 52 réacteurs d’une capacité de plus de 54,4 GWe étaient en construction dans 19 pays, dont deux primo-accédants. L’Asie reste la région qui construit le plus de nouveaux réacteurs, avec un total de 64 réacteurs d’une capacité de 58,5 GWe couplés au réseau depuis 2005. La construction de quatre réacteurs à eau sous pression a commencé en 2020 : trois en Chine (Sanaocun-1 de 1117 MWe, Taipingling-2 de 1116 MWe et Zhangzhou-2 de 1126 MWe) et un en Turquie (Akkuyu-2 de 1114 MWe).

Baisses de capacité et arrêts définitifs. En 2020, six réacteurs nucléaires (5,2 GWe) ont été arrêtés définitivement dans le monde : les deux réacteurs français les plus anciens, Fessenheim 1 et Fessenheim 2 (880 MWe chacun) ont été arrêtés en février et en juin, respectivement, après 42 ans d’exploitation ; le réacteur suédois Ringhals-1 (881 MWe) a été arrêté le dernier jour de l’année, après plus de 46 ans de service ; le réacteur russe Leningrad-2 (925 MWe) a été arrêté en novembre ; et les réacteurs américains Indian Point-2 (998 MWe) et Duane Arnold-1 (601 MWe) ont été arrêtés en avril et en octobre, respectivement, après plus de 46 ans de service.

Types de réacteurs en exploitation. Fin 2020, environ 89,5 % des réacteurs nucléaires en exploitation étaient modérés et refroidis par eau ordinaire, 6 % étaient modérés et refroidis par eau lourde, 2 % étaient modérés au graphite et refroidis par eau ordinaire et 2 % étaient refroidis par gaz. Les 0,5 % restants correspondaient à trois réacteurs à neutrons rapides refroidis par métaux liquides, d’une capacité totale de 1,4 GWe.

Applications non électriques. En 2020, 64 réacteurs nucléaires dans 10 pays ont produit 3396,4 GW·h d’équivalent électrique de la chaleur pour des applications non électriques de l’énergie nucléaire. Plus de 92 % de ces applications étaient en Europe, où 56 réacteurs ont généré 1999,4 GW·h d’équivalent électrique de la chaleur pour le chauffage urbain et 1231,7 GW·h pour le chauffage industriel. Les 8 % restants étaient en Asie, où huit réacteurs ont produit 34,7 GW·h d’équivalent électrique de la chaleur pour le dessalement de l’eau et 130,6 GW·h pour le chauffage industriel.

Durée de vie opérationnelle. À la fin de 2020, l’expérience d’exploitation acquise à l’échelle mondiale en 66 ans représentait plus de 18 772 années-réacteur, provenant de 634 réacteurs d’une capacité totale de 479,9 GWe répartis dans 35 pays. Sur ces 634 réacteurs, 192, d’une capacité de 87,2 GWe, ont été arrêtés définitivement.

Deux cent quatre-vingt-seize réacteurs (256,3 GWe), représentant plus de 67 % de la capacité mondiale de production d’énergie nucléaire, sont en service depuis plus de 30 ans. Cent quatre réacteurs, soit 20 % de la capacité actuelle, sont en service depuis plus de 40 ans, et 1 % de la capacité nucléaire provient de réacteurs de plus de 50 ans. Il est donc nécessaire de moderniser les capacités nucléaires existantes ou d’en créer de nouvelles pour compenser les retraits prévus. Les services publics, les gouvernements et d’autres parties prenantes investissent dans des programmes de gestion de l’exploitation à long terme et du vieillissement pour un nombre croissant de réacteurs nucléaires dans le monde afin d’assurer l’exploitation durable de ces réacteurs et une transition harmonieuse vers de nouvelles capacités.

Performance des réacteurs. Bien qu’elles vieillissent, les centrales nucléaires en exploitation restent très fiables et performantes. Le facteur de charge, également appelé facteur de capacité, correspond à l’énergie produite par un réacteur divisée par l’énergie « productible », c.-à-d. l’énergie que le réacteur générerait s’il fonctionnait à sa puissance nominale (puissance de référence d’une tranche) pendant toute l’année. Un facteur de charge ou de capacité élevé indique une bonne performance opérationnelle. En 2020, le facteur de capacité médian mondial était de 84,6 %, un chiffre similaire à celui des années précédentes.

Un autre indicateur de la performance des réacteurs nucléaires est le taux de disponibilité énergétique, c.-à-d. le ratio entre l’énergie qui aurait pu être produite par la capacité disponible pendant une période donnée et l’énergie qui aurait pu être produite à la puissance de référence d’une tranche. En 2020, le taux de disponibilité énergétique moyen pondéré était de 76 % et la moitié des réacteurs nucléaires avaient un taux supérieur à 87 %.

La fiabilité et la sûreté des réacteurs nucléaires continuent de s’améliorer. Le graphique ci-dessus montre une réduction progressive du nombre d’arrêts d’urgence manuels (UM7) et automatiques (UA7) effectués par 7000 heures (environ un an) d’exploitation d’un réacteur depuis 2003. La réduction du nombre d’arrêts d’urgence s’explique par l’amélioration continue de la gestion de l’exploitation et de la maintenance des centrales.

D’après les dernières projections de l’AIEA, l’énergie nucléaire restera un élément clé du bouquet énergétique bas carbone puisque dans le scénario le plus optimiste, la capacité de production d’électricité nucléaire devrait doubler d’ici à 2050. Outre qu’elle a prouvé sa flexibilité durant la pandémie, l’industrie nucléaire continue à jouer un rôle crucial dans l’atténuation durable du changement climatique.

Vous trouverez davantage de statistiques et de graphiques sur l’énergie d’origine nucléaire dans la base de données du PRIS. Ce système, que l’AIEA a établi en 1969 et tient à jour depuis, repose sur les informations communiquées par les interlocuteurs officiellement désignés dans les différents pays du monde.

Les données du PRIS servent également de base à la rédaction de trois publications annuelles de l’AIEA :

• Operating Experience with Nuclear Power Stations in Member States (OPEX) , qui contient des statistiques et un résumé de l’historique des performances pendant la durée de vie de différentes centrales.
• Nuclear Power Reactors in the World, Reference Data Series No. 2 (RDS-2), qui présente les données les plus récentes dont l’AIEA dispose sur les réacteurs, résume les informations sur les réacteurs de puissance en exploitation, en construction et à l’arrêt et contient des données sur la performance et les spécifications de ces réacteurs.
• The PRIS Nuclear Power Status infographics poster, qui présente en image la situation de l’électronucléaire dans le monde et l’évolution de la situation, des statistiques régionales, de l’expérience d’exploitation et des statistiques par pays, entre autres.

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- Les statistiques d’exploitation de l’énergie nucléaire ne tiennent pas compte des données sur les arrêts des réacteurs français, qui n’étaient pas disponibles au moment de la rédaction de cet article.

- La publication comprend les informations et les données reçues par l’AIEA jusqu’au 1^er juin 2021. Toutes les modifications reçues par après peuvent être consultées dans la base de données du PRIS.