Les centrales électriques actuelles sont vulnérables au réchauffement climatique

04 juillet 2012,

© C. Magdelaine / notre-planete.info

Ces dernières années, le réchauffement de l'eau, couplé à la baisse des débits des rivières aux Etats Unis et en Europe, a engendré des baisses de production voire des arrêts temporaires de plusieurs centrales thermo-électriques. Par exemple, la centrale Nucléaire de Browns Ferry en Alabama a dû être mise à l'arrêt à différentes reprises l'été dernier car les eaux du Tennessee n'étaient plus assez fraîches pour la refroidir. Ce scénario pourrait bien devenir fréquent à cause du réchauffement climatique en cours.

Selon une étude publiée dans "Nature Climate Change" et menée par des scientifiques européens et des chercheurs de l'Université de Washington, au cours des 50 ans à venir, le réchauffement de l'eau et la baisse du débit des rivières auront tendance à perturber la production d'électricité. Les auteurs prévoient que le manque d'eau de refroidissement entraînera une baisse de la capacité thermo-électrique entre 2031 et 2060 de l'ordre de 4 à 16 % aux U.S. et de 6 à 19 % en Europe. Ainsi, le nombre de chutes de tension électriques drastiques (dues à des arrêts complets ou quasi complet) devrait pratiquement tripler.

"L'étude montre qu'il va falloir repenser notre modèle de refroidissement thermique," commente Dennis Lettenmaier, co-auteur et professeur de génie civil et environnemental à l'Université de Washington. 

Les centrales électriques qu'elles soient nucléaires ou thermiques (énergies fossiles) transforment de l'eau en vapeur pour actionner une turbine. Aux Etats-Unis, elles produisent plus de 90 % de l'électricité et consomment 40 % de l'eau douce ; en Europe, elles produisent les trois quarts de l'électricité et représentent environ la moitié de la consommation d'eau douce.

L'essentiel de cette eau est ensuite "recyclé," mais les centrales électriques ont besoin de volumes d'eau constants et importants, à une certaine température, pour refroidir les condenseurs des turbines. Or, moins d'eau fraîche (à cause du réchauffement de l'air et du climat) implique une fourniture d'électricité plus chère et moins fiable.

Toutes les centrales à tours de refroidissement seront affectées, surtout les plus anciennes car elles exigent un débit élevé : elles pompent  directement l'eau d'une rivière ou d'un lac pour refroidir les turbines avant de la rejeter après un seul passage dans le circuit de refroidissement (circuit simple).

L'étude prévoit que les centrales électriques états-uniennes les plus touchées seront celles implantées à l'intérieur des terres (à circuit de refroidissement simple) au bord des grands fleuves du sud-est, telles « Browns Ferry » en Alabama et « New Madrid » (au charbon) sur le Missouri.

"Le scénario catastrophe dans le sud-est est une canicule qui dope la consommation d'électricité pour la climatisation," explique le professeur Lettenmaier. "Si la demande explose quand la température de l'eau de la rivière est trop élevée, la centrale doit s'arrêter et ça peut devenir très compliqué."

L'étude est basée sur les modèles hydrologiques et de réchauffement de la température de l'eau élaborés par les professeurs Lettenmaier et Yearsley (de génie civil et environnemental) de l'Université de Washington. Côté européen, les scientifiques ont couplé ces modèles à celui développé pour prévoir la production d'électricité selon deux hypothèses d'ajustement au changement climatique : « ajustement technologique à la marge » d'un côté ou « adoption rapide des énergies renouvelables » de l'autre. Les prévisions d'impact sur les systèmes de production d'électricité sont fonction des deux scénarios.

Les Etats-Unis et l'Europe ont des normes environnementales strictes pour les eaux pompées par les centrales et la température des rejets d'eau. En cas de canicule associée à de faibles débits des rivières, on assisterait à une incompatibilité accrue entre les impératifs environnementaux et de production énergétique.

Les rejets d'eau chaude dans l'environnement sont également source de pollution thermique en aval.

« Les électriciens comme les consommateurs sont affectés par la hausse du coût de l'électricité et l'impact du réchauffement climatique. Il y a aussi le problème de plus en plus pressant de l'élévation de la température des eaux fluviales sur les écosystèmes : les cycles de vie des organismes aquatiques sont perturbés, » souligne Michelle van Vliet, principal  auteur de l'étude et doctorante à l'université et centre de recherche de Wageningen (Pays-Bas).

« Compte tenu du coût élevé des centrales et de leur longue durée de vie », dit-elle, « les électriciens ont besoin de prévisions de très long terme pour prévoir les investissements d'adaptation des infrastructures à la raréfaction de l'eau de refroidissement. »

« L'une des réponses possibles serait de réduire la dépendance en eau et d'implanter les centrales près des littoraux », indique le professeur Pavel Kabat, autre contributeur de l'étude et directeur de l'International Institute for Applied Systems Analysis (Autriche), qui supervise la thèse de Michelle van Vliet.

« Pour autant, compte tenu de la durée de vie des centrales électriques et du fait qu'on ne peut les déménager près de nouvelles sources d'eau de refroidissement, l'option n'est pas envisageable à court terme. Elle doit néanmoins être prise en compte dans les plans d'équipement infrastructurel. » Il évoque aussi la piste de centrales moins gourmandes en eau de refroidissement : « des centrales optimisées, au gaz, qui sont plus performantes que les centrales nucléaires ou celles utilisant d'autres énergies fossiles. »

Les autres co-auteurs de cette étude sont Fulco Ludwig de l'Université de Wageningen et Stefan Vögele de l'Institut des Énergies et de la Recherche climatique (Allemagne).

Référence    Vulnerability of US and European electricity supply to climate change ; Michelle T. H. van Vliet, John R. Yearsley, Fulco Ludwig, Stefan Vögele, Dennis P. Lettenmaier & Pavel Kabat - Nature Climate Change (2012) doi:10.1038/nclimate1546

Source     Nuclear and coal-fired electrical plants vulnerable to climate change - University of Washington
Traduction exclusive Michelle Vuillerot

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