L’énergie nucléaire occupe une place particulière dans le débat sur la transition énergétique. Elle ne repose pas sur une ressource renouvelable comme le soleil, le vent ou l’eau, mais elle permet de produire d’importantes quantités d’électricité avec de très faibles émissions de gaz à effet de serre.

Dans un contexte marqué par l’électrification progressive des transports, du chauffage et de l’industrie, la question n’est donc plus nécessairement d’opposer nucléaire et énergies renouvelables. L’enjeu est plutôt de déterminer comment différentes sources d’électricité bas-carbone peuvent fonctionner ensemble afin de réduire l’utilisation du charbon, du pétrole et du gaz naturel.

Une électricité très faiblement carbonée

L’un des principaux arguments en faveur de l’énergie nucléaire est son faible impact climatique.

Lors du fonctionnement d’un réacteur, la fission nucléaire ne nécessite aucune combustion. La production d’électricité ne génère donc pratiquement pas d’émissions directes de CO₂.

Les émissions existent néanmoins sur l’ensemble du cycle de vie : extraction et enrichissement de l’uranium, construction des centrales, transport du combustible, maintenance et démantèlement.

En tenant compte de ces différentes étapes, les estimations du GIEC placent néanmoins le nucléaire parmi les sources d’électricité les moins carbonées, dans des ordres de grandeur comparables à ceux de l’éolien et largement inférieurs aux centrales fonctionnant au charbon ou au gaz naturel.

Une valeur médiane d’environ 12 g de CO₂ équivalent par kWh est régulièrement citée pour le nucléaire sur l’ensemble de son cycle de vie.

Le panache blanc visible au-dessus de certaines centrales ne correspond par ailleurs pas à des fumées issues d’une combustion. Il est principalement constitué de fines gouttelettes d’eau formées par condensation dans le système de refroidissement.

Source : Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2014

Prix de l’électricité : qu’en est-il ?

Le prix de l’électricité produite par les centrales nucléaires est généralement compétitif par rapport à d’autres sources d’énergie, mais peut varier considérablement selon les pays et les réglementations. Les coûts de construction et d’exploitation des centrales nucléaires sont généralement transférés aux consommateurs sous forme de tarifs d’électricité.

Dans certains cas, les gouvernements peuvent subventionner l’énergie nucléaire pour rendre l’électricité produite plus abordable pour les consommateurs. D’autres gouvernements peuvent imposer des taxes sur l’énergie nucléaire pour couvrir les coûts de démantèlement et de gestion des déchets.

Il est important de noter que le prix de l’électricité nucléaire peut également varier en fonction de la demande et de la disponibilité de combustible. Les périodes de forte demande peuvent entraîner des hausses de tarifs pour les consommateurs.

En fin de compte, le prix de l’électricité produite par les centrales nucléaires pour le consommateur dépend des coûts de construction et d’exploitation des centrales, des politiques et incitations gouvernementales et de la demande et de la disponibilité de combustible. Il est important pour les consommateurs de comprendre les facteurs qui influencent le prix de l’électricité nucléaire, afin de prendre des décisions éclairées concernant leur consommation d’énergie. Il est également important que les gouvernements et les opérateurs de centrales nucléaires soient transparents quant aux coûts de l’énergie nucléaire, pour que les consommateurs puissent comprendre les tarifs qu’ils paient.

Une production indépendante de la météo

Le solaire et l’éolien jouent un rôle essentiel dans la décarbonation de l’électricité, mais leur production dépend directement des conditions météorologiques.

La production photovoltaïque varie selon l’ensoleillement et devient naturellement nulle pendant la nuit. La production éolienne dépend, elle, de la vitesse du vent.

Certaines périodes peuvent ainsi cumuler une faible production solaire et éolienne. Ce phénomène, parfois désigné par le terme allemand Dunkelflaute, est particulièrement important à prendre en compte dans les systèmes électriques intégrant de grandes quantités d’énergies renouvelables variables.

Pour maintenir en permanence l’équilibre entre production et consommation, différents moyens peuvent alors intervenir :

  • interconnexions électriques entre pays ;
  • stockage par batteries ou stations de pompage-turbinage ;
  • hydroélectricité ;
  • gestion et effacement de certaines consommations ;
  • centrales thermiques ;
  • production nucléaire.

Le nucléaire présente ici un avantage important : sa production ne dépend pas directement des conditions météorologiques.

Les centrales nucléaires sont généralement conçues pour fonctionner avec un facteur de charge élevé pendant de longues périodes. Certains réacteurs peuvent également moduler leur puissance lorsque les besoins du réseau l’exigent.

Cette production disponible contribue ainsi à fournir une base électrique bas-carbone complémentaire aux énergies renouvelables variables.

Une densité énergétique particulièrement élevée

Le combustible nucléaire possède une densité énergétique extrêmement élevée.

Une quantité relativement faible d’uranium permet de produire une grande quantité d’électricité, ce qui limite les volumes de combustible nécessaires à l’exploitation d’une centrale.

Cette caractéristique permet également aux centrales nucléaires de produire beaucoup d’électricité sur une emprise directe relativement limitée.

Les comparaisons d’utilisation du sol avec les énergies renouvelables doivent toutefois être interprétées avec prudence. Pour l’éolien, par exemple, une partie importante des terres situées entre les turbines peut continuer à être utilisée pour l’agriculture ou d’autres activités.

Le principal avantage du nucléaire reste donc sa capacité à concentrer une importante production électrique sur un site relativement compact.

Le nucléaire est-il réellement efficace ?

La très forte densité énergétique de l’uranium ne doit pas être confondue avec le rendement thermodynamique d’une centrale nucléaire.

Les réacteurs à eau légère utilisés dans la majorité des centrales actuelles convertissent généralement environ un tiers de l’énergie thermique produite dans le réacteur en électricité.

Le reste est évacué sous forme de chaleur par les systèmes de refroidissement.

Ce rendement est notamment lié aux températures de fonctionnement du cycle vapeur et peut être inférieur à celui de certaines centrales thermiques modernes.

L’avantage du nucléaire ne réside donc pas dans un rendement électrique exceptionnel, mais principalement dans la densité énergétique de son combustible, son faible niveau d’émissions de CO₂ et sa capacité à produire pendant de longues périodes.

Nucléaire et énergies renouvelables : complémentaires plutôt que concurrents ?

Présenter la transition énergétique comme un choix entre nucléaire et renouvelables simplifie excessivement le fonctionnement d’un système électrique.

Le solaire et l’éolien permettent aujourd’hui de produire de l’électricité bas-carbone à grande échelle, avec des délais de construction souvent relativement courts.

Le nucléaire présente de son côté d’autres caractéristiques : forte disponibilité, faible intensité carbone et grande quantité d’électricité produite sur une surface limitée.

Dans un réseau électrique décarboné, ces technologies peuvent donc être complémentaires.

Les énergies renouvelables peuvent couvrir une part importante de la consommation lorsque les conditions sont favorables, tandis que différentes sources pilotables, le stockage et les échanges entre pays contribuent à équilibrer le réseau lorsque la production solaire ou éolienne diminue.

Le mix optimal dépend cependant fortement des caractéristiques de chaque pays : ressources naturelles, infrastructures électriques, capacités d’interconnexion, industrie nucléaire existante, possibilités hydroélectriques et profil de consommation.

L’électrification augmente les besoins en électricité

La transition énergétique ne consiste pas uniquement à produire autrement l’électricité que nous consommons déjà.

Elle implique également de transférer progressivement certaines consommations actuellement dépendantes des combustibles fossiles vers l’électricité.

C’est notamment le cas avec :

  • les véhicules électriques ;
  • les pompes à chaleur ;
  • certains procédés industriels ;
  • la production d’hydrogène par électrolyse ;
  • la décarbonation de certains transports et infrastructures.

La consommation électrique pourrait donc augmenter alors même que les pays cherchent parallèlement à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre.

Cette évolution renforce l’importance d’un système électrique capable de produire suffisamment d’électricité bas-carbone tout au long de l’année.

Le nucléaire peut participer à cette augmentation de la production, aux côtés du solaire, de l’éolien, de l’hydroélectricité, des interconnexions et des technologies de stockage.

Quelles sont les limites de l’énergie nucléaire ?

Le nucléaire possède des avantages importants, mais il présente également plusieurs contraintes qu’il serait incorrect d’ignorer.

Le coût et les délais de construction

Construire une centrale nucléaire moderne représente un investissement considérable.

Plusieurs projets de réacteurs de nouvelle génération construits en Europe et en Amérique du Nord ont connu des retards importants ainsi que des dépassements de budget.

Une partie de l’industrie cherche aujourd’hui à réduire ces risques grâce à une meilleure standardisation des réacteurs, à la répétition des mêmes modèles et à une organisation industrielle plus structurée.

Mais la compétitivité économique d’un nouveau programme nucléaire dépend fortement du pays, des conditions de financement, de la réglementation et de la capacité industrielle disponible.

La gestion des déchets radioactifs

L’exploitation des centrales produit différents types de déchets radioactifs.

Les déchets de haute activité représentent des volumes relativement faibles, mais ils peuvent rester radioactifs pendant de très longues périodes.

Leur gestion nécessite donc des solutions capables d’assurer leur confinement sur plusieurs générations.

Le stockage géologique profond est aujourd’hui considéré comme l’une des principales solutions techniques pour gérer à long terme les déchets les plus radioactifs.

En Belgique, l’ONDRAF mène notamment des recherches sur le stockage géologique. Le laboratoire souterrain HADES, situé à Mol, permet depuis plusieurs décennies d’étudier le comportement de l’argile profonde.

HADES reste cependant un laboratoire de recherche : il ne constitue pas le futur site de stockage des déchets radioactifs belges.

Les besoins en refroidissement

La majorité des centrales nucléaires utilisent de grandes quantités d’eau pour évacuer la chaleur produite par leur cycle thermique.

Lors de périodes de fortes chaleurs ou de faibles débits des cours d’eau, certains réacteurs peuvent être contraints de réduire temporairement leur puissance afin de respecter les limites environnementales applicables au rejet d’eau chaude.

Le changement climatique constitue donc également un enjeu à prendre en compte dans la conception et l’exploitation future des installations.

Les risques nucléaires

Les accidents nucléaires graves restent rares, mais leurs conséquences potentielles justifient des exigences de sûreté particulièrement strictes.

Les centrales sont soumises à des règles portant notamment sur leur conception, leur exploitation, leur maintenance, leur capacité de refroidissement et leur comportement en situation accidentelle.

Les autorités nationales de sûreté et l’Agence internationale de l’énergie atomique participent à l’élaboration et au contrôle de ces standards.

Les accidents de Three Mile Island, Tchernobyl ou Fukushima ont par ailleurs conduit l’industrie nucléaire à revoir à plusieurs reprises ses méthodes de conception et ses procédures de sécurité.

Le risque ne peut jamais être considéré comme nul. La sûreté repose donc sur une amélioration permanente des installations et de leur exploitation.

Quelle est la situation du nucléaire en Belgique en 2026 ?

La politique nucléaire belge a connu une évolution importante au cours des dernières années.

La loi de 2003 prévoyait initialement une sortie progressive du nucléaire.

Plusieurs réacteurs ont effectivement été arrêtés, mais les enjeux liés à la sécurité d’approvisionnement et à la situation énergétique européenne ont conduit le gouvernement fédéral à prolonger deux des réacteurs les plus récents du parc belge.

Les réacteurs Doel 4 et Tihange 3 ont ainsi été prolongés pour une période supplémentaire de dix ans.

Ils représentent ensemble environ 2 GW de puissance électrique et peuvent poursuivre leur exploitation jusqu’en 2035, sous réserve du respect des exigences de sûreté imposées par les autorités compétentes.

Cette capacité nucléaire contribue à la sécurité d’approvisionnement de la Belgique dans une période où la consommation d’électricité pourrait augmenter en raison de l’électrification des transports, du chauffage et de certains usages industriels.

Elle s’inscrit néanmoins dans un système électrique belge où les énergies renouvelables, les centrales au gaz, les interconnexions avec les pays voisins et la flexibilité de la demande jouent également un rôle important.

Quel avenir pour les petits réacteurs modulaires ?

Une partie du développement futur du nucléaire pourrait passer par les SMR, pour Small Modular Reactors ou petits réacteurs modulaires.

Contrairement aux grands réacteurs traditionnels pouvant dépasser 1 000 MW, les SMR sont généralement conçus pour produire quelques dizaines à quelques centaines de mégawatts.

L’objectif est notamment de permettre une plus grande standardisation et de fabriquer davantage de composants en usine avant leur assemblage sur site.

Leurs promoteurs espèrent ainsi réduire certains risques liés aux grands chantiers nucléaires et permettre une construction plus progressive.

Les SMR pourraient également être utilisés pour alimenter directement certains sites industriels, fournir de la chaleur ou produire de l’hydrogène bas-carbone.

Plusieurs concepts intègrent par ailleurs des systèmes de sûreté passive destinés à maintenir le refroidissement du réacteur sans intervention humaine ou alimentation électrique externe pendant certaines situations accidentelles.

Il convient toutefois de rester prudent.

La plupart des technologies SMR n’ont pas encore été déployées à grande échelle et leur capacité à réduire réellement le coût de l’électricité reste encore à démontrer industriellement.

Ils constituent donc une piste importante pour les prochaines décennies, mais pas encore une solution mature susceptible de transformer immédiatement le système électrique européen.

Et la fusion nucléaire ?

La fusion nucléaire est parfois présentée comme l’énergie du futur.

Contrairement aux centrales actuelles, qui utilisent la fission de noyaux lourds comme l’uranium, la fusion consiste à réunir des noyaux légers afin de libérer de l’énergie.

Il s’agit du phénomène qui alimente naturellement les étoiles.

Les recherches sur la fusion ont réalisé des progrès importants, mais produire de manière continue davantage d’énergie électrique qu’il n’en faut pour faire fonctionner une centrale commerciale reste un défi scientifique et industriel majeur.

La fusion ne peut donc pas être considérée comme une solution à court terme pour atteindre les objectifs climatiques des années 2030 ou 2040.

Le nucléaire est-il indispensable à la transition énergétique ?

Dans de nombreux pays, le nucléaire constitue l’un des moyens les plus solides pour construire un système électrique à la fois bas-carbone, fiable et moins dépendant des combustibles fossiles.

Le solaire et l’éolien doivent continuer à se développer massivement, mais leur production varie selon l’ensoleillement et le vent. Les batteries, les interconnexions et la gestion de la demande permettent de mieux intégrer cette variabilité, sans supprimer totalement le besoin de capacités capables de produire lorsque les renouvelables sont insuffisants.

L’hydroélectricité peut assurer une grande partie de cette flexibilité dans certains pays particulièrement favorisés, comme la Norvège ou le Canada. Mais cette situation reste difficilement reproductible dans une grande partie de l’Europe.

Dans les pays qui disposent des compétences, des infrastructures et des conditions nécessaires pour exploiter le nucléaire, se priver de cette production bas-carbone rend donc généralement la sortie du charbon et du gaz plus difficile.

L’exemple allemand

L’Allemagne a fermé ses trois derniers réacteurs nucléaires en avril 2023 tout en accélérant fortement le développement de l’éolien et du solaire.

Les renouvelables représentent désormais la majorité de sa production électrique, mais le pays utilise encore du charbon et du gaz pour assurer une partie de son approvisionnement lorsque la production renouvelable est insuffisante.

Cet exemple ne signifie pas que les renouvelables ne peuvent pas remplacer progressivement les énergies fossiles. Il montre plutôt qu’abandonner simultanément le nucléaire et les combustibles fossiles impose de remplacer plusieurs sources pilotables en même temps, ce qui rend la transition plus complexe.

Conserver des réacteurs nucléaires sûrs permet au contraire de maintenir une importante production bas-carbone pendant que les renouvelables, le stockage et les réseaux électriques poursuivent leur développement.

Nucléaire et renouvelables plutôt que nucléaire ou renouvelables

L’objectif ne devrait donc pas être d’opposer nucléaire, solaire et éolien.

Lorsque le nucléaire est techniquement, économiquement et politiquement réalisable, la stratégie la plus robuste consiste à combiner ces différentes sources bas-carbone.

Le solaire et l’éolien fournissent une part croissante de l’électricité, l’hydroélectricité apporte une grande flexibilité lorsqu’elle est disponible, le stockage et les interconnexions équilibrent le réseau, tandis que le nucléaire permet de maintenir une production importante indépendamment des conditions météorologiques.

Dans cette perspective, fermer des centrales nucléaires sûres avant d’avoir réduit fortement le recours au charbon et au gaz apparaît difficilement cohérent avec un objectif de décarbonation rapide du système électrique.

Conclusion : une technologie parmi les piliers possibles d’un système électrique bas-carbone

L’énergie nucléaire possède trois caractéristiques particulièrement intéressantes dans le cadre de la transition énergétique : de très faibles émissions de CO₂ sur son cycle de vie, une production largement indépendante des conditions météorologiques et une très forte densité énergétique.

Ces avantages expliquent pourquoi elle continue de jouer un rôle important dans plusieurs systèmes électriques européens, notamment en Belgique et en France.

Elle présente néanmoins des contraintes réelles : investissements élevés, longs délais de construction, gestion des déchets radioactifs, besoins de refroidissement et exigences très importantes en matière de sûreté.

La transition énergétique ne doit donc probablement pas être résumée à une opposition entre nucléaire et énergies renouvelables.

L’enjeu consiste plutôt à construire un système électrique capable de fournir suffisamment d’énergie bas-carbone, fiable et abordable tout au long de l’année.

Dans cette perspective, le nucléaire peut constituer l’un des outils disponibles aux côtés du solaire, de l’éolien, de l’hydroélectricité, du stockage, des interconnexions et de l’amélioration de l’efficacité énergétique.

Sources