13.07.2021

Fermeture d’Indian Point, l'État de New-York pouvait-il prévenir des délestages ?

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sécurité d'approvisionnement,
Etats-Unis,
centrale nucléaire
Ilyas Hanine (Sfen) - Crédit photo ©EDF - Sophie Brandstrom / PWP

Les problèmes de congestion de réseau et la forte consommation que connait structurellement la ville de New York, plus la vague de chaleur rencontrée dans la région, en particulier lors du pic du 30 juin 2021, ont conduit aux délestages de milliers de consommateurs aux heures les plus chaudes. Cet épisode invite à un examen critique sur la décision de fermeture d’un pilier pilotable pour l’alimentation électrique de la mégapole : la centrale nucléaire d'Indiant Point dont le dernier réacteur a définitivement été arrêté en avril 2021.

La sécurité d’approvisionnement face au changement climatique

En février 2021, le Texas a connu une crise énergétique majeure à la suite d’une tempête de froid. La perte de la moitié de la capacité des centrales à gaz a été la cause principale de la forte baisse de la production électrique. La hausse de la demande conjuguée à cette baisse de l’offre a contraint l’opérateur du réseau électrique à procéder aux délestages de plus de 4.5 millions de consommateurs (1). Le bilan humain est dramatique : on estime qu’environ 150 personnes trouvèrent la mort[1] par voie de conséquences, directes ou indirectes, de ces coupures (2). Le bilan économique est également majeur puisque le prix de l'électricité a atteint son plafond administratif de 9 000 $/MWh, une facture dont devront s’acquitter les consommateurs souscrivant à des contrats de marché. Ces coupures d’électricité ont engendré des impacts économiques en cascade, notamment pour l’industrie pétrochimique [2]. Le mercredi 30 juin, c'est au contraire un pic de chaleur qui a provoqué le delestage de près de 3 000 foyers à New York (3). En cause, une vague de chaleur qualifiée de dôme de chaleur – un phénomène lié à un anticyclone caractérisé entre autres par une faible vitesse de vent.

L’enjeu des réseaux électriques de l’État de New York

Le système électrique de l’État de New York est découpé en 11 zones de prix, correspondant à différents marchés, interconnectés par des capacités de transport gérées par le gestionnaire NYISO. Cette architecture particulière et la distance accrue entre les centres de production (au nord) et ceux de soutirage (au sud avec Long Island et la ville de New York) sont la cause de nombreux problèmes de congestion en période de forte consommation. Ces difficultés sont aujourd’hui accentuées depuis la fermeture des deux réacteurs nucléaires d’Indian Point. Les épisodes climatiques froids ou chauds, par définition rares – mais amenés à se multiplier -, ne fournissent pas aujourd’hui les incitations financières suffisantes pour justifier l’investissement dans de nouvelles capacités de transport d’électricité (6). Ce manque d’infrastructures participe à la formation de prix[3] élevés pour le consommateur : ce 30 juin 2021, 178 $/MWh en moyenne entre 16h et 20h dans la ville de New York avec des pics à plus de 250 $/MWh (8). Ainsi l’utilisation d’un climatiseur de 3.5 kW entraîne un surcoût de plus de 20$ pour 4 heures de fonctionnement[4].  

 

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Carte tirée du site de NYISO

La centrale d’Indian Point, pilier de la sécurité d’approvisionnement de New York et de Long Island

La résilience du réseau face aux pointes de consommation en particulier lors des hivers froids ou des étés chauds est évidemment fondamentale, mais insuffisante. Une source d'énergie stable et pilotable est de première importance d’un point de vue sociétal. En effet, si cette énergie viendrait à manquer, des chutes de tension peuvent se produire. A cet égard, les deux réacteurs d’Indian Point étaient une garantie reconnue de la fiabilité et de la qualité de la fourniture d’électricité pour les zones J et K concentrant la plupart de l’activité (10).

Les limites de l’exercice prospectif

Un groupe environnemental militant pour la fermeture d’Indian Point avait appuyé sa position auprès du gouverneur par un rapport d’expertise économique (11). L’étude concluait: « In other words, electric power system reliability would be adequate in New York City, Westchester County and New York State, as a whole, even if both Indian Point units were closed ». Ainsi, toutes choses égales par ailleurs, la fiabilité du réseau serait assurée sans les deux unités d’Indian Point[5]. Certes, l’épisode du 30 juin ne permet pas ipso facto de balayer cette conclusion ; en revanche, il réactualise la différence fondamentale entre le réel et l’exercice de modélisation prospective dans lequel le risque climatique est intégré statistiquement[6]. A l’aube de bouleversements climatiques inédits pour nos sociétés, ces évènements peu probables, aux coûts économiques et sociaux élevés, sont amenés à gagner en récurrence.

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Données tirées de [13]

Impact de la fermeture d’Indian Point sur les ressources en eau

Une des raisons avancées en faveur de la fermeture d’Indian Point est son impact sur l’Hudson – sa source froide (14). Indian Point fonctionne en circuit ouvert « Once-through system » : la source crédite un volume d’eau à la centrale qui la restitue après passage dans l’échangeur thermique ; la consommation nette d’eau (prélèvement moins restitution) reste ainsi très faible. De plus, ce type de prélèvement concerne toute centrale thermique (à charbon, au gaz ou nucléaire) reposant sur un cycle thermodynamique qui nécessite une source froide. Sur ce critère environnemental précis les centrales fossiles américaines font un peu mieux : 182 m3/MWh en moyenne pour les réacteurs nucléaires (148 m3/MWh pour Indian Point 3) contre 167m3/MWh pour les centrales fossiles. Cette empreinte écologique n’était donc pas un élément discriminant par rapport aux centrales fossiles, contrairement aux  émissions (15).

Impact de la fermeture d’Indian Point sur l’emprise au sol des moyens de production alternatifs

En se basant sur des travaux du National Renewable Energy Laboratory [7] datant de 2009 (16), l’impact direct de l’installation d’un parc éolien équivalent en capacité est de 10 000 hectares[8] soit 100 fois plus que le site d’Indian Point (17). Au-delà du coût environnemental, l’acceptation sociale reste un enjeu majeur : les vagues de contestation des habitants du nord de l’État  de New York contre les projets d’énergie renouvelables foisonnent, en témoigne le documentaire « Windfall » (18).

Quelle résilience à long terme de New York face aux évènement climatiques extrêmes ?

Le NPCC[9] prévoit à l’horizon 2050 (19) une intensification et un allongement des vagues de chaleur dans la ville de New York : 5 à 7 vagues d’une durée de 5 à 6 jours en moyenne[10]. Il sera alors littéralement vital de disposer d’un réseau et d’un parc de production fiables pour couvrir les besoins en électricité des usagers. Compte tenu de la priorisation faite aux objectifs de neutralité carbone, de l’impact sur la consommation et les infrastructures des évènements climatiques extrêmes et, enfin, de l’état actuel du réseau de transport de l’État  de New York, il convient de s’interroger sur la rationalité de la décision de fermeture des réacteurs d’Indian Point du point de vue sociétal, environnemental et économique.

Notes de bas de page :

[1] L’hypothermie, l’intoxication au monoxyde de carbone et les incendies sont les principales causes.

[2] https://www.wsj.com/articles/one-week-texas-freeze-seen-triggering-month...

[3] Dans la plupart des systèmes électriques libéralisés organisés en zones de prix, le prix marginal local (LMBP pour ‘Locational Based Marginal Price’) est calculé comme la somme du prix système de la production d’électricité (coût de production d’un MWh supplémentaire), du prix relatif aux coûts de congestion (celui associé au dispatch de capacité plus chère pour relaxer la contrainte de congestion) et du coût de la « perte marginale » (‘marginal loss components’) [7].

[4] Prix moyen en $/MWh x 4h x Puissance du climatiseur en MW. Avec un prix moyen en mai 2021 de 21 $/MWh [9].

[5] Notons que la centrale à gaz de Cricket Valley Energy d’une capacité de 1 020 MW en zone G, bénéficiant du soutien dans le cadre du mécanisme de capacité [12], a été mise en service pour palier à la fermeture d’Indian Point.

[6] Sur ce point, le lecteur intéressé pourra consulter « La modélisation critique » de Nicolas BOULEAU.

[7] Le ‘National Renewable Energy Laboratory’ est le principal laboratoire national du département de l’Energie des Etats-Unis. Le rapport donne une valeur de 1 hectare/MW en moyenne.

[8] En prenant un facteur de charge de 20%.

[9] Le ‘New York City Panel on Climate Change’ est un comité de 20 scientifiques indépendants chargés de synthétiser les informations sur le changement climatique et de conseiller les décideurs de la ville sur la stratégie à adopter.

[10] Moyenne calculée entre le 25ème et 75ème centile des données simulées.

 [MB1]https://www.wsj.com/articles/one-week-texas-freeze-seen-triggering-month...

Sources – Références :

(1) « Texas power failures: what happened in february 2021 and what can be done », Reason Foundation

(2) https://www.dallasnews.com/news/weather/2021/04/30/number-of-texas-death...

(3) https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-06-30/new-york-heat-wave-ne...

(4) https://www.washingtonpost.com/weather/2021/06/30/northeast-record-heat-...

(5) https://energywatch-inc.com/1-2bn-of-transmission-upgrades-recommended-t...

(6) https://www.eenews.net/stories/1062188485 https://www.washingtonpost.com/business/2021/06/29/power-grid-problems/

(7) PJM ‘Locational Marginal Pricing Components’

(8) Données tirées du site de NYISO

(9) https://www.bls.gov/regions/new-york-new-jersey/news-release/averageener...

(10) « Alternatives to the Indian Point Energy Center for Meeting New York electric power needs », Committee on Alternatives to Indian Point for Meeting Energy Needs

(11) « The impact of retiring Indian Point on electric system reliability », Synapse Energy Economics

(12) https://www.nysrc.org/NYSRC_NYCA_ICR_Reports.html

(13) « Water use benchmarks for thermoelectric power generation », Southern Illinois University », Ben Dziegielewski and Thomas Bik

(14) « Entrainment, impingement and thermal impacts at Indian Point nuclear power station », Richard M. H. Seaby and Peter A. Henderson

(15) « Prevented mortality and greenhouse gas emissions from historical and projected nuclear power », Pushker A. Kharecha and James E. Hansen

(16) « Land-use requirements of modern wind power plants in the United States », Paul Denholm, Maureen Hand, Maddalena Jackson, and Sean Ong

(17) Nuclear Accident at Indian Point: Consequences and Costs, Matthew McKinzie and Christopher Paine

(18) https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2019/01/16/u-s-co2-emissions-ris...

(19) NYC Panel on Climate Change, (draft) December 18, 2013