Une efficacité énergétique élevée

Parmi les méthodes de production d’électricité, l’énergie nucléaire est l’une des plus respectueuses de l’environnement, en raison de la densité énergétique considérable du combustible nucléaire qu’est l'uranium. Tout au long de la chaîne de production, de l’extraction de l'uranium à l’élimination des déchets, cela entraîne une efficacité énergétique élevée pour les centrales nucléaires. Les cinq centrales nucléaires suisses, par exemple, suffisent pour alimenter en électricité plus de trois millions d’hommes, jour après jour.

Dans une centrale nucléaire classique, seul un bon tiers de la chaleur libérée par la fission nucléaire peut être transformé en électricité. La technique nucléaire est souvent en butte à des critiques en raison de ce niveau d'efficacité prétendument faible. Ce qui compte pourtant, ce n’est pas ce qui se produit à l’intérieur de la centrale nucléaire mais plutôt la quantité d’énergie dont nous avons besoin pour obtenir un kilowattheure d’électricité.

Quelle que soit la technologie de production utilisée, une part considérable des dépenses énergétiques est utilisée en dehors de la centrale à proprement parler, pour extraire et préparer le combustible, pour éliminer les résidus et les déchets en toute sécurité, mais aussi pour produire et transformer les matières premières nécessaires à la construction des centrales nucléaires.

Si l’on considère la chaîne énergétique dans son ensemble, il apparaît que l’intrant énergétique total d’une centrale nucléaire moderne pendant toute sa durée de fonctionnement est nettement inférieur à 10 % de l’électricité produite par la même installation (cf. colonne de droite). L’énergie nucléaire arrive donc dans le peloton de tête des technologies de production d’électricité les plus efficaces sur le plan énergétique, au coude à coude avec les centrales hydrauliques et l’énergie éolienne, mais devançant nettement les cellules solaires (photovoltaïque) pour lesquelles, en fonction de l’emplacement, un quart à un tiers de l’énergie produite est nécessaire à la construction de l’installation.

Dans les centrales nucléaires, cette très grande efficacité énergétique s'accompagne d'un taux d'émission très faible du gaz à effet de serre qu'est le CO₂. L’énergie nucléaire est donc la méthode de production de courant électrique la plus efficace, la plus propre et la plus respectueuse de l’environnement qui soit.

Si l’on considère le bilan énergétique des centrales nucléaires, on constate que les dépenses énergétiques nécessaires à la construction et au fonctionnement des centrales, ainsi qu’à l’élimination des déchets, sont proportionnellement peu importantes. C’est la production de combustible à proprement parler, et notamment l’enrichissement de l'uranium, qui se taille la part du lion des intrants énergétiques. Le graphique ci-contre indique la part relative des dépenses énergétiques dans la chaîne énergétique du cycle du carburant, sur la base de ce qui est enregistré à la centrale nucléaire de Fosmark, en Suède.

Sur le plan de l’enrichissement, la technique utilisée joue un rôle déterminant. L'uranium enrichi dans des installations fonctionnant par diffusion gazeuse, un type d'installations aujourd'hui dépassé, exige une quantité d'énergie relativement importante. En revanche, l’enrichissement dans les installations modernes fonctionnant par centrifugation est nettement moins gourmand en énergie. C’est pourquoi les deux dernières installations d’enrichissement de l'uranium par diffusion gazeuse, situées en France et aux États-Unis, vont prochainement être remplacées par des installations modernes à centrifugation. Les dépenses énergétiques pour ce faire seront donc réduites à un cinquantième et occuperont une part nettement moins importante dans la chaîne énergétique.

Contrairement à certaines affirmations, les dépenses énergétiques nécessaires à l’extraction du minerai d’uranium sont faibles par rapport à la quantité d’électricité qu’il permet de produire. Elles ne représentent que 0,5 à 1 % de la quantité de courant produite à partir de l'uranium extrait. Actuellement, la concentration d’uranium dans le minerai n'a pratiquement aucune incidence sur le bilan énergétique. On exploite avec rentabilité des gisements de concentrations extrêmement variables. La fourchette va de 0,027 % à la mine de Rössing, en Namibie, à plus de 8 % à celle de McArthur River au Canada.

La mine d’Olympic Dam, en Australie, qui affiche une concentration d'uranium de 0,042 %, constitue un exemple typique : l'uranium qui y est extrait est en fait un sous-produit de l'extraction de cuivre auquel la majeure partie des dépenses énergétiques est donc imputable. Cependant, même si la totalité des dépenses énergétiques de la mine étaient imputées à l'uranium, on retirerait toujours de ce qui est extrait plus de cent fois plus d’énergie que ce qu’on fournit pour l’exploitation de la mine. Dans le cas de la mine de Rössing, en Namibie, dont on n’extrait que de l'uranium, le gain énergétique est même cinq cents fois plus élevé.

La grande efficacité énergétique du nucléaire réside dans l'énorme quantité d’énergie que recèle l'uranium. 1 kilogramme d'uranium naturel produit autant d’énergie que

• 10 000 kilogrammes de charbon
• 7000 kilogrammes d’huile lourde
• 4900 kilogrammes de gaz naturel

C’est la raison pour laquelle deux pastilles de combustible de la taille d’une bille de verre permettent à une centrale nucléaire de produire la quantité d’électricité nécessaire à une famille pendant toute une année.

Pour produire la même quantité d’électricité que les cinq centrales nucléaires suisses, il faudrait chaque année approximativement les quantités suivantes d’autres matières brutes énergétiques ou de formes d’énergie renouvelables:

• 10 000 000 tonnes de charbon, acheminées par 180 000 wagons de chemin de fer
• 5 215 000 tonnes de pétrole, acheminées par 87 000 wagons-citernes
• 3 740 000 tonnes de gaz naturel, acheminées par gazoducs sur des milliers de kilomètres
• 220 kilomètres carrés de panneaux solaires, ce qui correspond à une bande de près de 700 mètres de large entre Genève et le lac de Constance, ou encore à la superficie du lac de Neuchâtel
  
• 5500 éoliennes d’une puissance de 2 mégawatts chacune (site de référence de Collonges, où est installée la plus grande éolienne de Suisse). En les plaçant à 250 mètres de distance les unes des autres sur 5 colonnes, elles couvriraient la distance entre Genève et le lac de Constance.

[Bild: De la chaleur à distance disponible pour la région: la centrale nucléaire de Beznau (Photo: NOK)]

L’efficacité énergétique élevée des centrales nucléaires recèle encore un potentiel d'amélioration, en exploitant la chaleur résiduelle. La centrale nucléaire de Beznau approvisionne d’ores et déjà 18 000 personnes en chaleur à distance et, grâce au mazout ainsi économisé, apporte une contribution précieuse à la protection de l’environnement. La centrale nucléaire de Gösgen fournit de la chaleur industrielle à une cartonnerie. Le pétrole ainsi économisé a permis jusqu’ici d’éviter le rejet de plus d’un million de tonnes de CO₂.

A l'heure qu'il est, utiliser efficacement l’énergie a été élevé au rang de nécessité. Pour le consommateur, efficacité énergétique rime avec utilisation d’appareils peu gourmands et avec parcimonie dans l'utilisation d'électricité et de toute autre forme d'énergie.

Pour les producteurs d'électricité, l'efficacité énergétique signifie:

• consommer aussi peu d’énergie que possible afin de pouvoir fabriquer autant d’électricité que possible dans les centrales nucléaires. L’énergie nucléaire et l’énergie hydraulique sont les meilleures techniques de production actuelles, suivies de près par l’énergie éolienne.
• Des trajets plus courts. Le transport d'électricité par les lignes à haute tension s'accompagne de pertes. C’est pourquoi les centrales nucléaires doivent être situées aussi près que possible des centres de consommation. Les importations de courant depuis des régions distantes situées à l’étranger sont aussi inefficaces que contestables sur le plan écologique.
• Un mix électrique optimal: il faut produire de l’électricité lorsqu’on en a effectivement besoin. Le parc nucléaire doit être composé de telle sorte qu’il puisse couvrir efficacement les besoins en électricité, fluctuants en fonction de l'heure de la journée et de la période de l'année. En Suisse, cela signifie une association de l’énergie nucléaire et de l’énergie hydraulique, que viennent compléter les nouvelles énergies renouvelables – la biomasse, le vent et le soleil.

Préserver le paysage: la Suisse est un petit pays à forte densité de population. Les régions non construites et les paysages naturels doivent donc être préservés autant que faire se peut. Comparativement, une centrale nucléaire nécessite moins de place (env. 20 à 30 ha) et produit une grande quantité d’électricité. C’est la raison pour laquelle l’énergie nucléaire constitue une technologie idéale, notamment pour un petit pays tel que la Suisse.