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Fusion et Économie

Il peut paraître tout ŕ fait prématuré d'évoquer les coűts de production du kilowattheure d'une source d'énergie qui est encore ŕ plusieurs dizaines d'années de sa commercialisation. On se doit donc de préciser quel est le but pratique de telles études.

  • Le premier intéręt est de mettre en évidence l'impact de telle variable physique ou de telle hypothčse de réalisation technologique sur les coűts. Ces résultats qui fixent les ordres de grandeurs relatifs et les sens de variations, ont évidemment une influence directe sur la stratégie de développement.

  • Le deuxičme intéręt est, évidemment avec toute la prudence requise, de vérifier que le dispositif proposé n'est pas sans rapport avec les exigences du marché. Avant d'aller plus loin, disons aussi un mot de la validité de ces évaluations. Les modčles économiques employés sont dans le prolongement direct des modčles employés pour la conception, l'optimisation et le calcul des coűts des machines actuelles. Ces modčles sont d'autre part appuyés, pour la fusion magnétique, sur les coűts avancés pour le projet ITER. Sous beaucoup d'aspects, ce projet est voisin du réacteur mais surtout les coűts de construction du projet ont été directement déterminés par les industriels concernés en Europe, au Japon, en Russie et aux Etats-Unis. On dispose ainsi d'une base solide d'évaluation et pour en revenir au kilowattheure, les incertitudes qui restent sont certes importantes mais portent plus sur la disponibilité du réacteur que sur le coűt direct de ses composants.

 

1 - Les coűts internes

Pour la production d'énergie, les coűts internes (ou coűts directs) représentent les coűts facturés. Grossičrement, ils comprennent les coűts de construction de la centrale, les coűts d'exploitation d'une façon générale,  les coűts liés ŕ l'achat de combustible. Concernant l'énergie nucléaire, il faut savoir que les coűts liés au retraitement du combustible, au stockage des déchets et au démantčlement des centrales sont intégrés dans le prix du kilowattheure. 

Avec un prix du deutérium aux environs de 4000 $ le kilogramme (le lithium est beaucoup moins cher) et une consommation quotidienne de 500 g par jour pour un réacteur de 1000 MWélectrique, le coűt du combustible intervient pour moins de 1 % dans le coűt total du kilowattheure (figure ci-dessous). Le coűt de l'énergie produite par un réacteur ŕ fusion est donc déterminé par le volume des investissements initiaux auxquels s'ajoutent les coűts de remplacement régulier des composants vieillis.


Structure typique des coűts directs pour différentes sources d'énergie

Le volume typique de la chambre de combustion d'un réacteur de fusion est de l'ordre de 1000 mł. A titre de comparaison, le volume de la cuve d'un réacteur de fission (1400 MWe) est de moins de 300 mł.  En conséquence, et tous les calculs le confirment, les investissements que nécessite la fusion sont élevés pour de simples raisons de taille de l'installation. L'absence de coűt du combustible compense en partie cet inconvénient vis-ŕ-vis des sources d'énergie classique (charbon, gaz, fission), mais il ne le fait que trčs partiellement. Les calculs économiques situent aujourd'hui le coűt du kilowattheure fusion au-delŕ du coűt de production des énergies classiques (charbon, gaz, fission) pour le placer entre le coűt de l'éolien off-shore et le coűt de la production photovoltaďque, étant entendu que pour ces deux derničres sources, les évaluations sont faites sans prendre en compte le coűt du stockage de l'énergie. On retiendra donc deux résultats. Tout d'abord, et contrairement ŕ ce qui a été parfois avancé, les coűts de production de la fusion ne sont pas de nature ŕ hypothéquer automatiquement son avenir. Enfin la fusion sera une source d'énergie pour laquelle les investissements (et donc la disponibilité de l'installation) auront un poids trčs important.

 

2 - Les coűts externes (externalités)

La notion de coűt externe ou externalité est une méthode permettant de mesurer les impacts environnementaux d'une activité humaine (Cf paragraphe : Le trčs faible impact global sur l’environnement de l'énergie de fusion). On rappellera que l'énergie de fusion est la filičre énergétique présentant les impacts sur l'environnement les plus faibles et que par conséquent, cette filičre possčde les coűts externes les plus faibles.

 

3 - Les coűts totaux

Le graphique ci-dessous compare les coűts de kWh typiques pour plusieurs sources d'énergie. Ce type de comparaison est toujours délicate : par exemple pour une męme source d'énergie, les coűts liés ŕ l'achat de combustible peuvent varier de plus de 50% d'un pays ŕ l'autre. On ne s'attachera donc qu'aux grandes tendances qui sont elles, relativement bien décrites..


Coűt globaux typiques pour différentes sources d'énergie

  • Si l'on s'en tient aux coűts directs, les moyens "classiques" comme le charbon, le gaz ou les centrales nucléaires ŕ fission sont les plus compétitifs.

  • La prise en compte des externalités place les centrales nucléaires ŕ fission devant le charbon et le gaz. Concernant ces deux filičres, des avancées technologiques peuvent permettre de réduire de façon notable les émissions (CO2, particules) mais au prix d'une plus grande complexité et donc d'un coűt direct plus élevé. On rajoutera que ce graphique ne prend pas en compte un éventuelle taxe sur les émissions de CO2 responsables de l'effet de serre qui toucherait de façon préférentielle les filičres charbon et gaz.

  • Les énergies renouvelables (solaire, hydraulique, éolien, biomasse) présentent un coűt global supérieur variant de 30% ŕ 100% par rapport ŕ la fission. Concernant l'énergie solaire et éolienne, les évaluations présentées ici ne prennent pas en compte le coűt du stockage de l'énergie qui pourrait conduire ŕ doubler voire ŕ tripler les coűts.

  • L'énergie de fusion se situe entre l'éolien et le solaire avec l'avantage notable de permettre une production d'électricité constante ŕ toutes heures de la journée.

Ces études confirment que l'énergie de fusion est une filičre énergétique économiquement crédible.

 

En savoir plus...

  • Agence Internationale de l'Énergie (IEA) : http://www.iea.org/, Site de l'IEA

  • Le programme de Recherches et Développements de l'IEA concernant la réduction de l'effet de serre : http://www.ieagreen.org.uk/, Site IEA : R&D réduction effet de serre

  • Socio-Economic Research on Fusion : Summary of EU Research 1997 - 2000 (EFDA report)
    SERF report  SERF report, July 2001 (pdf, 1089 ko)

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