02.03.2021

Le point sur la propulsion nucléaire civile

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Propulsion nucléaire,
Climat,
CO2
Eléments traduits d’un article publié par Nuclear Engineering International (NEI)

Jeremy Gordon est consultant chez Fluent in Energy, après 16 ans d'expérience dans l'industrie nucléaire internationale. S’intéressant à la propulsion nucléaire civile qui revient en force aujourd’hui, il livre son point de vue à la rédaction de la NEI.

Les porte-conteneurs à propulsion nucléaire sont revenus après une décennie de marasme 

Jeremy Gordon : en 2010, j'avais l'habitude d'assister à des conférences où les cadres et les ingénieurs débattaient sur le potentiel d’utilisation de petits réacteurs au lieu du mazout pour alimenter la navigation commerciale. Même si certains dirigeants affirmaient que le transport maritime était déjà une industrie relativement efficace et à faible émission de carbone, je me rendais compte dans l'ensemble que cela n'allait pas suffire. L'industrie du transport maritime émet 4 à 6 % des émissions de gaz à effet de serre à l’échelle mondiale, à peu près autant que l'aviation. Certaines premières petites entreprises de réacteurs étaient intéressées par ce marché, comme par exemple Hyperion. Mais ces projets ont été stoppés quelques années, après l'accident de Fukushima survenu en 2011. Pourtant, la même année, une réglementation a vu le jour dans l'industrie du transport maritime, sous la forme d'un accord juridiquement contraignant pour réduire ses émissions de CO2. À quelques exceptions près, l'indice de conception d'efficacité énergétique (EEDI) augmente l'efficacité des grands navires neufs, grâce à une limite de gCO2/tonne/km, abaissée tous les cinq ans. Selon l'Organisation maritime internationale (OMI), cela couvre environ 85 % de toutes les émissions provenant du transport maritime.

Par rapport aux niveaux de 2008, L’EEDI[1] vise à réduire les émissions globales de GES du transport maritime de 50 % d'ici 2050, les émissions de CO2 étant réduites plus rapidement - de 40 % d'ici 2030 et de 70 % d'ici 2050. Nous le constatons, ces objectifs ne suffiront pas. Les politiques nationales visent le 0 émission de GES, de sorte que le transport maritime doit inévitablement faire de même, même si l'OMI a cette ambition du « dès que possible dans ce siècle ».

Comme sur terre, brûler du GNL sur un navire peut être intéressant mais il émet du CO2. Les gros navires sont également confrontés à des défis lorsqu'ils sont dans un port, où ils font actuellement fonctionner leurs moteurs pour se fournir en électricité, ce qui contribue à la pollution de l’air.

Les navires électriques sont devenus une réalité, mais ils sont encore très petits. Les options renouvelables telles que les mâts anti-vent qui réduisent la consommation de carburant n'ont pas répondu aux attentes et même les carburants synthétiques à combustion propre présentent des défis lorsque des passagers sont présents. Bref, une décennie s'est écoulée et le transport maritime est confronté aux mêmes défis – avec encore moins de temps pour atteindre 0 énergie carbonée.

L’énergie nucléaire est déjà présente en mer

Ce n’est pas un phénomène nouveau. Plus de 200 réacteurs navals ont fonctionné avec succès, tout comme la flotte de brise-glaces russe. L'un d'eux, Sevmorput, est un cargo léger. Il y a eu des navires nucléaires civils dans le passé, tels que NS Savannah, Mutsu et Otto Hahn - bien qu'il ne s'agisse pas de succès commerciaux.

Un des avantages du nucléaire dans l'industrie du transport maritime est que les projets de petits réacteurs se sont considérablement développés au cours de la dernière décennie. Il existe de nombreux modèles, dont certains arrivent à maturité avant leur déploiement. Le meilleur exemple concerne les réacteurs de classe Tamyr KLT-40 sur la centrale nucléaire flottante d'Akademik Lomonosov. La Russie se prépare maintenant à passer à l'étape suivante en déployant des unités RITM-200, qui ont fait leurs preuves dans des brise-glaces de classe LK-60 plus grands, sur terre.

Les centrales nucléaires flottantes - réacteurs sur barges - semblent faire de plus en plus partie de notre avenir. La Chine veut les utiliser dans la mer de Chine méridionale et ces centrales flottantes sembleraient une bonne option pour un endroit comme Singapour, qui était passionné par le nucléaire mais qui a décidé après l'accident de Fukushima qu'il ne pouvait pas placer son petit territoire à tout risque d'évacuation. La start-up danoise Seaborg en propose des milliers, produits en masse dans les chantiers navals coréens, en remplacement individuel des centrales au charbon situées en bord de mer en Asie du Sud-Est. Si et quand cette technologie mûrira, elle trouverait un foyer naturel alimentant les navires eux-mêmes.

Des ports qui pourraient accueillir ces navires nucléaires

Les navires auraient besoin d'une autorisation pour accoster et effectuer des travaux d'entretien et certains pays seraient en droit de les refuser. Mais des solutions existent. Par exemple, un transporteur de marchandises qui exploite une route point à point pourrait seulement avoir besoin de l'approbation de deux ports, ce qui semble faisable - en particulier dans le cas de la Chine, en tant que consommateur de marchandises et fournisseur potentiel de la technologie. Cela laisse espérer que les grands pays nucléaires pourraient influencer leurs partenaires commerciaux et créer un réseau portuaire pour ces navires, s'ils y voient un avantage. Dans les endroits où un navire à propulsion nucléaire pourrait ne pas être autorisé à accoster, il pourrait être possible pour les navires à batterie de s'attacher à un super remorqueur à propulsion nucléaire dans les eaux internationales. Le navire nucléaire pourrait les emmener à travers l'océan, les alimenter et recharger leurs batteries avant de se détacher à nouveau et de prendre un nouveau navire. De cette façon, la machinerie nucléaire à coût élevé en capital fonctionnerait en permanence et son équipage spécialisé ne serait pas concerné par la manutention des marchandises. Un tel super remorqueur n'aurait besoin que d'un seul port d'attache, et s'il tombait en panne, un autre remorqueur pourrait le ramener à la maison.

Les autorités portuaires pourraient également être rassurées de savoir que l'OMI a inscrit dans ses livres des règlements relatifs à un code de sûreté pour les navires marchands nucléaires depuis 1981.

Un virage potentiel vers la propulsion nucléaire n'est pas le seul bouleversement que la transition énergétique réserve au transport maritime
À l'heure actuelle, 40 % de la flotte mondiale est dédiée au transport de combustibles fossiles dans le monde. Étant donné que de nombreux pays disent qu'ils n'utiliseront plus ces énergies après 2050, la taille globale du secteur du transport maritime sera certainement affectée en termes de nombre de navires et d'équipages.

L'un des principaux moyens de réduire aussi les émissions est ce que l'OMI appelle « l'optimisation de la vitesse ». Comme dans le transport terrestre, faire tomber de quelques nœuds la vitesse de croisière peut réduire considérablement la traînée et constitue donc un moyen simple et efficace de réduire les émissions. Plus de temps en mer absorberait certains navires excédentaires nécessaires, mais il s'agit d'une rétrogradation générale en termes de service.

Les limites de vitesse auto-imposées ne s'appliqueraient pas aux navires à propulsion nucléaire, qui pourraient alors aller aussi vite qu'ils le souhaitent. En fait, ils pourraient aller jusqu'à 50 % plus vite que les navires aujourd'hui, ce qui est plus conforme aux exigences de la mondialisation.

Il est clair que la propulsion nucléaire offre un énorme potentiel pour l'industrie du transport maritime, mais un changement radical dans l'efficacité des ressources menace de réduire la taille de l'industrie dans son ensemble. Pour cette raison, je pense que la propulsion nucléaire pourrait faire face à une énorme résistance de la part des intérêts historiques en mer à l'avenir, comme elle l'a fait à terre dans le passé. Plutôt que d'adopter l'énergie nucléaire et ses opportunités, les opérateurs historiques sont beaucoup plus susceptibles de trouver des raisons de s'y opposer, même si cela implique de se donner beaucoup de mal pour atteindre les objectifs environnementaux.

Mais je me demande : une start-up devrait-elle réussir la propulsion nucléaire en transportant plus, en voyageant plus vite, et à moindre coût que la concurrence ? Les opérateurs traditionnels pourraient-ils alors y résister ? Et si un nouveau business model - comme un super remorqueur - créait un créneau dans la transition énergétique que seul le nucléaire pouvait combler ? Outre l'innovation dans la conception des réacteurs, la conception des navires et les modèles commerciaux, un leadership novateur sera nécessaire. Avec les petits réacteurs, l'industrie nucléaire a retrouvé une sorte de tendance entrepreneuriale. Peut-il trouver un entrepreneur dans le secteur du transport maritime avec la capacité de créer le Tesla de la propulsion nucléaire ?

[1] L’OMI a mis en place plusieurs instruments pour mener à bien ce projet, notamment l’introduction de l’indice nominal de rendement énergétique (EEDI) pour les navires neufs[vi]. L’EEDI (Energy Efficiency Design Index) est un système ayant pour but de promouvoir les innovations technologiques permettant une réduction de la consommation énergétique du navire lors de sa conception. Cet indice fixe un niveau d’efficacité énergétique minimal (en gramme de CO2 par mile parcouru) selon la taille et le type du navire et laisse libre cours aux armateurs pour élaborer des technologies plus économiques et respectueuses de l’environnement.