Jalon mixte : Ce que Vogtle peut nous apprendre sur l'avenir de l'énergie nucléaire aux États-Unis 

Le 31 juillet, la centrale nucléaire Vogtle 3 en Géorgie est officiellement entrée en service commercial, ajoutant 1,1 GW d'énergie nucléaire au réseau de la région. Cette centrale ajoutera au réseau de la Géorgie une quantité annuelle d'électricité sans carbone supérieure à l'ensemble de la production d'énergie solaire et éolienne de l'État, quantité qui doublera lorsque l'unité 4 de Vogtle entrera en service, ce qui est prévu pour le début de 2024. Il s'agit sans aucun doute d'une victoire pour le climat, puisqu'elle fournit au réseau de Southern Company une quantité d'énergie sans carbone plus de trois fois supérieure à toute l'énergie solaire installée sur ce réseau à ce jour. 

En même temps, l'expérience de Vogtle illustre les changements importants que nous devons opérer pour que l'énergie nucléaire puisse jouer un rôle majeur dans un avenir énergétique décarboné. La construction de Vogtle 3 et 4 a pris une décennie, pour un coût qui a doublé par rapport aux 14 milliards de dollars estimés. Les retards et les dépassements de coûts sont dus à plusieurs problèmes : finalisation incomplète de la conception technique, difficultés à augmenter la capacité et la qualification de la chaîne d'approvisionnement, gestion et exécution inadéquates du projet, etc. En outre, les projets se sont heurtés à des problèmes de réglementation et d'autorisation nucléaires, ainsi qu'à des retards de construction et à des problèmes de financement, notamment la faillite d'un fournisseur, un changement de partenaire de construction, et bien d'autres encore. Ces problèmes liés au projet Vogtle reflètent les problèmes plus généraux de l'industrie de l'énergie nucléaire, des problèmes qui doivent être résolus pour répondre à la demande d'énergie dans une économie mondiale sans carbone. 

Quelles leçons pouvons-nous tirer de l'expérience de Vogtle ?  

La valeur de l'énergie nucléaire 

Deux thèmes récurrents se dégagent de presque toutes les grandes études sur la manière de décarboniser les systèmes énergétiques. Premièrement, nous devons électrifier la plus grande partie possible de l'économie, ce qui signifie doubler ou tripler la quantité d'électricité que nous produisons au cours des prochaines décennies^.1 Deuxièmement, bien que des ressources telles que l'énergie éolienne et solaire puissent supporter une grande partie du fardeau, la production d'énergie renouvelable varie considérablement selon les saisons, et nous aurons besoin de sources d'énergie sans carbone fermes, répartissables et toujours disponibles pour compléter le portefeuille d'énergie^.2   

L'énergie nucléaire est une option claire pour fournir de l'électricité sans carbone ainsi que de l'énergie thermique propre.  

L'énergie nucléaire présente deux autres avantages majeurs dans un monde où les terres et les matériaux sont limités : Elle est relativement compacte en termes d'espace de production en raison de ses caractéristiques de haute densité énergétique (voir figure 1 ci-dessous) et nécessite beaucoup moins de béton, d'acier et d'autres matériaux critiques par unité de production que d'autres sources d'énergie sans carbone (voir figure 2 ci-dessous). Ces deux facteurs sont des éléments clés à prendre en compte pour le développement de grandes infrastructures énergétiques essentielles aux États-Unis et dans le monde entier. 

Des études menées par l'Agence internationale de l'énergie et d'autres organismes concluent que la production d'énergie nucléaire pourrait devoir doubler ou quadrupler d'ici le milieu du siècle pour minimiser les coûts et gérer la fiabilité d'un système électrique entièrement décarbonisé. Rien qu'aux États-Unis, le ministère de l'énergie (DOE) estime que 550 à 770 GW de nouvelles capacités propres et fermes seront nécessaires pour atteindre les objectifs de 2050 en matière d'émissions nettes nulles.

Mais cela ne se produira pas tant que la nouvelle énergie nucléaire ne pourra pas être fournie à un coût prévisible et raisonnable et dans un délai acceptable. L'expérience de Vogtle montre que beaucoup de choses doivent changer pour y parvenir.

Figure 1 : Le nucléaire a besoin de peu de terres pour produire de grandes quantités d'électricité

Figure 2 : Rendement énergétique de l'investissement

Mais cela ne se produira pas tant que la nouvelle énergie nucléaire ne pourra pas être fournie à un coût prévisible et raisonnable et dans un délai acceptable. L'expérience de Vogtle montre que beaucoup de choses doivent changer pour y parvenir. 

Ce que nous avons appris et ce qui doit changer 

Certaines de ces lacunes peuvent être imputées à ce que l'on appelle parfois les problèmes du "premier du genre" (FOAK). Mais elles peuvent aussi être attribuées en grande partie à une mauvaise gestion globale du projet. L'analyse des projets d'énergie nucléaire réussis qui ont été livrés dans un délai et un budget raisonnables permet d'identifier les caractéristiques suivantes : 

• Conception technique complète avant la construction 
• Responsabilité globale unifiée du projet 
• Attention explicite à la gestion des coûts en tant qu'objectif, y compris les objectifs de performance

• Unités multiples d'un réacteur dont la conception a été démontrée 
• Une réglementation efficace qui favorise l'apprentissage au fur et à mesure que les projets se développent

La plupart des projets récents d'énergie nucléaire déployés dans l'hémisphère occidental ont été remis en question par certains ou tous ces facteurs, et le projet Vogtle n'était pas différent - il ne possédait pas tous ces attributs. 

Mais un problème encore plus profond est en jeu. Vogtle représente l'aboutissement baroque d'une industrie de l'énergie nucléaire caractérisée par de grands "projets" de construction ponctuels qui dépendent fortement de la personnalisation, de composants et de matériaux spécialisés, ainsi que de capacités et d'exigences de fabrication uniques. Cela augmente les coûts du projet et empêche les fournisseurs potentiels de participer et d'apporter une valeur ajoutée. Les difficultés rencontrées par le projet Vogtle, telles que les retards, les dépassements de coûts et les questions réglementaires, sont emblématiques des défis plus larges auxquels est confrontée l'industrie de l'énergie nucléaire ainsi que d'autres projets d'infrastructure complexes et de grande envergure. 

Tout cela doit changer. Et rapidement.  

Pour débloquer le déploiement, il faut réduire les coûts de manière significative, ce qui se produit lorsqu'il y a plusieurs déploiements de la même conception. Si, dans un premier temps, les coûts d'investissement de ces projets peuvent être plus élevés que souhaitable (~6200 $/KWe contre 3 000 à 4 000 $/KWe pour rendre l'énergie nucléaire pleinement compétitive), les coûts baisseront avec les expériences répétées avec la même conception. 

Parmi les autres besoins identifiés dans une récente analyse du DOE, les réductions de coûts peuvent être obtenues par une plus grande standardisation dans les différentes catégories de dépenses du projet. "La codification des processus de construction ou de la gestion des processus devrait permettre de créer un cahier des charges pour la construction des projets, ce qui réduirait les coûts de main-d'œuvre. De même, la normalisation des composants devrait permettre d'accélérer la fabrication, ce qui se traduirait par des économies supplémentaires et pourrait favoriser la normalisation des processus.  

Plus fondamentalement, l'industrie nucléaire doit passer d'un modèle de "projet" à un modèle de "produit". La production de centrales nucléaires doit se faire comme s'il s'agissait de Boeing 737, et non de cathédrales grandioses personnalisées.  

Un rapport réalisé par McKinsey & Company au début de l'année fait état d'un besoin évident de "normaliser les conceptions, d'utiliser des modèles de construction reproductibles, de répéter les constructions et d'augmenter la construction modulaire afin de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité".

Une voie politique potentielle 

En bref, pour permettre à l'énergie nucléaire d'apporter une contribution significative à la décarbonisation mondiale, nous devons repenser radicalement la manière dont nous concevons, finançons, construisons, réglementons et homologuons la technologie nucléaire. Les ajustements progressifs des dispositions institutionnelles actuelles ne suffiront pas, car ils ne permettront pas d'augmenter durablement le nombre de nouvelles centrales nucléaires.  

Nous avons besoin d'un écosystème industriel, réglementaire et d'octroi de licences remanié qui produise et fournisse des produits normalisés, banalisés et compétitifs en termes de coûts. compétitifs plutôt que des projets coûteux et risqués s'étalant sur plusieurs décennies. décennies. Ces produits doivent être compétitifs en termes de coûts (3 000 $/kw ou moins), avec des délais de livraison à faible risque de 3 à 5 ans ou moins, faciles à concéder sous licence au niveau mondial, finançables à des conditions commerciales proches de la normale, adaptés au déploiement dans les pays en développement d'où proviendront la plupart des émissions et de la demande d'énergie, et capables de décarboniser des secteurs tels que les carburants alternatifs, comme l'hydrogène et l'ammoniac propres, et la chaleur industrielle ainsi que l'électricité. 

Les États-Unis peuvent contribuer à cet effort de transformation. Mais une action plus ambitieuse est nécessaire au niveau national et international pour créer un écosystème nucléaire mondial capable de fournir des centaines de gigawatts par an, soit environ dix fois le rythme de construction mondial actuel.  

Les éléments d'une stratégie de transformation sont les suivants  

• Collaboration public-privé pour permettre un écosystème de produits banalisés, avec une normalisation maximale et une reclassification des composants de qualité nucléaire et non nucléaire ;  
• Les politiques publiques qui encouragent les commandes importantes permettant le déploiement répété de modèles standardisés ;  
• Un programme stratégique de recherche-développement, à l'instar du programme "Earth shot" du ministère de l'énergie pour l'énergie solaire et l'hydrogène, afin de ramener les coûts d'investissement du nucléaire à un niveau proche ou inférieur à 3 000 $/kw ;  
• Un programme d'innovation axé sur les applications de l'énergie nucléaire pour la production de carburant sans carbone et la chaleur industrielle ;  
• De nouvelles initiatives mondiales visant à faciliter la certification multinationale de la conception et à fournir les ressources nécessaires à l'autorisation de réacteurs nucléaires dans les nouveaux pays, qui pourraient inclure la création d'une banque internationale pour l'infrastructure nucléaire afin de catalyser l'expansion mondiale ;  

• La mise en place d'un environnement "bac à sable" pour permettre la démonstration et l'essai en direct et dans des délais précis de nouveaux concepts d'énergie nucléaire sous contrôle réglementaire ;  
• Réforme des pratiques d'autorisation de la Commission de réglementation nucléaire des États-Unis pour les nouvelles conceptions avancées, afin de mettre l'accent sur les performances et de réaliser les promesses des lois antérieures du Congrès ;  
• Mesures visant à établir un nouveau modèle pour les normes relatives aux rayonnements à faible dose afin de soutenir une réglementation appropriée en matière de sécurité ;  
• Mesures visant à garantir un approvisionnement en uranium socialement et écologiquement responsable ;  
• Un programme pangouvernemental visant à faciliter la réutilisation des sites de production d'énergie fossile désaffectés pour la construction de nouvelles centrales nucléaires ; 

• Mesures visant à garantir la disponibilité d'uranium faiblement enrichi à haute teneur pour soutenir le déploiement de technologies avancées ; et 
• Mise en place d'un nouveau régime national de gestion des déchets nucléaires.  

L'énergie nucléaire peut jouer un rôle important dans une stratégie globale de gestion du climat. Mais pour que ce potentiel se concrétise, nous aurons besoin d'un changement transformateur dans le modèle d'entreprise, de livraison, de financement et de réglementation. Le climat ne peut pas se permettre plus de Vogtles. 

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¹ Le World Energy Outlook de l'Agence internationale de l'énergie ("AIE") estime que la demande d'électricité augmentera de 150 %, passant de 28 000 TWh en 2021 à 73 000 TWh en 2050 dans le cadre du scénario "zéro net". Ce chiffre tient compte d'estimations prudentes de la croissance démographique et des limites persistantes de l'accès à l'énergie dans les pays en développement. AIE, Perspectives énergétiques mondiales 2022, p. 44 (2022).

² Une analyse de 7 études nationales a révélé que la part moyenne d'énergie propre ferme était de 35 % du mix de production net zéro projeté. Voir The NorthBridge Group, Review and Assessment of Literature on Deep Decarbonization in the United States :Importance de l'échelle du système et de la diversité technologique, p. 11 (2021).