Décarbonation de l’électricité et du chauffage urbain en Chine avec le nucléaire

Quels sont les secteurs les plus carbonés contribuant au réchauffement climatique dans le monde ? L’électricité, l’habitat-tertiaire (en particulier le chauffage) et les transports. Quelles sont les énergies bas carbone en capacité de réduire efficacement au long cours les émissions de CO2 ? Avec 49 réacteurs nucléaires en service en 2020, 10 en construction, la Chine[1] ne tourne pas autour du pot. Elle a décidé de décarboner ses plus grands postes d’émissions de CO2, en faisant une pierre deux coups : développer l’énergie nucléaire pour produire de l’électricité et fournir de la chaleur, le tout avec une énergie disponible 24h/24, 7j/7, bas carbone. Exemple de la centrale nucléaire de Haiyang qui fournit, depuis novembre 2020, du chauffage urbain, contribuant à améliorer le mix énergétique et l’environnement local.

Construite dans la province du Shandong sur la côte de la mer Jaune, entre Pékin et Shanghai, au nord-est de la Chine, la centrale nucléaire de Haiyang accueille aujourd’hui deux réacteurs AP-1000, le réacteur 1 en service depuis octobre 2018 et le réacteur 2 depuis janvier 2019[2], d’une capacité chacun de 1170 MWe.  

Chine, le premier projet de chauffage d’origine nucléaire en route

Alors que la province du Shandong connait des hivers plus rigoureux que la France (au moins 2°C de moins qu’à Paris en moyenne) et qu’elle dépend encore, comme pour l’ensemble du pays[3], majoritairement du charbon pour son électricité et son chauffage, les autorités chinoises ont décidé de décarboner ces deux secteurs. En ce mois de novembre 2020 marqué encore par le Covid-19 et un ralentissement économique mondial sans précédent, la Chine, elle, s’attaque à la racine du réchauffement climatique, en adaptant la centrale de Haiyang pour fournir du chauffage urbain dans la province.

Un pipeline transportant de l’eau chauffée

Propriétaire de la centrale de Haiyang, la State Power Investment Corporation (SPIC) a sollicité la société thermique locale, Fengyuan Thermal Power, pour tester l’ensemble du réseau de conduite de chauffage de la province. Fin octobre, une opération d’essai utilisant la vapeur des deux réacteurs AP1000 a été réalisée. Deux semaines plus, le 12 novembre, c’est l’ensemble du réseau de chaleur qui a été testé. Des essais qui se sont achevés le 15 novembre pour une mise en service commercial quelques jours plus tard.

Concrètement, le circuit secondaire du réacteur extrait de la vapeur – non radioactive ! – alimentée par un échangeur de chaleur à plusieurs étages, au sein d’une station d’échange de chaleur sur site. Cette chaleur est ensuite acheminée vers une station d’échange de chaleur hors site, où l’eau chauffée circule à travers des tuyaux de chauffage municipaux jusqu’aux foyers. Selon les informations communiquées par la Chine, cette utilisation du chauffage à l’énergie nucléaire devrait éviter 23 200 tonnes de charbon par an, et réduire, instantanément le niveau de pollution dont 222 tonnes de suie, 382 tonnes de dioxyde de soufre, 362 tonnes d’oxyde d’azote et 60 000 tonnes de CO2. L’ambition des Chinois est d’étendre la fourniture du chauffage d’origine nucléaire, bas carbone, à l’ensemble de la ville de Haiyang d’ici 2021. Une ville qui compte près de 660 000 habitants (chiffres 2017), l’équivalent de trois villes françaises comme celles de Montpellier, Bordeaux et Rennes réunies.

L’exploitant, la Shandong Nuclear Power (filiale de SPIC), affiche ses ambitions à moyen terme. En conduisant d’autres légères modifications, les deux réacteurs pourraient accroitre leurs capacités de chauffage, et bien davantage avec les quatre autre réacteurs suivants, prévus sur le même site. A terme, les six réacteurs seraient en mesure de chauffer plus de 200 millions m2 de logements dans un rayon de 100 kilomètres, évitant ainsi l’utilisation d’environ 6,62 millions de tonnes de charbon.

La Chine, une capacité d’adaptabilité et de réactivité pour réduire ses émissions de CO2

Pour un pays comme la Chine encore largement dominée par les énergies fossiles, le gouvernement avait fait du chauffage bas carbone, une priorité, … il y a seulement 3 ans. Le plan quinquennal chinois 2017-2021 intégrait d’ailleurs cette priorité, devenue réalité en novembre 2020. Il sera intéressant de suivre désormais la courbe d’émissions de CO2 dans cette région et d’observer les développements d’utilisations de l’énergie nucléaire en faveur du chauffage d’autres concentrations urbaines. D’autres pays dans le monde recourent aussi à des systèmes de chauffage urbain d’origine nucléaire, ou pour alimenter celui de sites industriels. Bien sûr, plusieurs solutions de décarbonation existent, comme la production de chaleur à partir de la biomasse moderne (pollution réduite), de déchets à faibles émissions (nettoyage du gaz de combustion), de géothermie, et de récupération de chaleur. Et ces techniques ont été mises en œuvre dans certains pays nordiques avec succès, comme la Suède. Mais la disponibilité des ressources, la biomasse en particulier, limite leur déploiement pour réduire le recours aux énergies fossiles. Les réacteurs nucléaires sont ainsi considérés comme un complément utile. Il en va pour les petits réacteurs modulaires (SMR) qui pourraient s’adapter, en particulier, à des villes isolées (Finlande, Canada, Russie, etc.). En 2018, 43 réacteurs nucléaires[4] dans le monde généraient du chauffage urbain ; principalement en Europe de l’Est et en Russie. 17 autres réacteurs au Japon, au Kazakhstan et aux États-Unis, désalinisent l’eau de mer. 7 autres réacteurs sont utilisés au Canada, en Allemagne, en Inde et en Suisse, pour des applications industrielles non électriques.

75 % des émissions de CO2 dans le monde émanent des villes

Conduire une politique volontariste de décarbonation des villes est loin d’être un luxe ! En effet, 55 % de la population mondiale[5], soit 4,2 milliards de personnes, vit dans les villes qui sont à l’origine des trois quarts des émissions directes de CO2 et d’une grande partie de la pollution[6].  C’est pourquoi les villes ont un rôle croissant dans la lutte contre le réchauffement climatique. Par ailleurs, les besoins en électricité vont s’accroitre, et le risque de concentration de la pollution aussi, du fait d’une intensification des transports, qui sont aussi à l’origine des émissions de CO2. Une étude de l’Agence internationale de l’énergie (AIE)[7] montre qu’en Inde et en Chine, l’urbanisation entraîne une augmentation des besoins en éclairage, moyens de chauffage modernes, climatisation, et de l’usage des appareils électroménagers. Si la consommation énergétique des foyers est vouée à se réduire en milieu rural (jusqu’à un facteur deux en Chine) dans les décennies à venir, la consommation électrique, elle, devrait être multipliée par deux dans les zones urbaines. De quoi se pencher, à l’échelle mondiale, sur toutes les solutions de décarbonation efficaces, qui marchent ! 

[1] En 2020, la Chine est au 3ème rang en nombre de réacteurs en service ainsi qu’en capacité de production, et au 1er rang en nombre de réacteurs en construction, dans le monde.

[2] Près de 10 ans ont été nécessaires pour construire ces deux réacteurs sur un projet total, à terme, de 6 réacteurs.

[3] La Chine représente à elle seule 43 % de la production mondiale de charbon en 2019. 

[4] AIE, 2018.

[5] AIE, WEO 2019 (chiffres 2018).

[6]  GIEC 2014.

[7] Energy Technology Perspectives, AIE, 2016.