Interactions entre énergie nucléaire et énergies renouvelables variables dans la transition énergétique en France : adaptations du parc électrique vers plus de flexibilité

Le parc electrique francais, caracterise par une part elevee d’electricite nucleaire, est a l’aube d’une periode de transition qui s’etendra au-dela de 2050. Cette transition est caracterisee par une augmentation de la part de l’eolien et du solaire et, en parallele, une reduction de la part du nucleaire dans le mix electrique, laquelle devrait rester toutefois significative. L’integration de l’eolien et du solaire dans un mix necessite de mobiliser des moyens de flexibilite supplementaires pour maintenir le niveau de fiabilite objectif du systeme, tant dans le court terme que dans le long terme. L’ensemble des leviers du cote de l’offre et de la demande electrique devra etre mis en oeuvre pour repondre a ces nouveaux besoins de flexibilite. Le parc nucleaire aura son role a jouer.Dans ce contexte, comment la France peut-elle adapter son parc electrique vers plus de flexibilite, tout en conservant un mix bas carbone et en maitrisant les couts associes ? L’objectif de la these est d’apporter des eclairages a cette question, par l’intermediaire d’analyses technico-economiques.Les interactions entre energie nucleaire et energies renouvelables variables sont analysees grâce a deux approches complementaires : l’une, essentiellement technique, confronte les sollicitations futures du parc nucleaire a ses possibilites theoriques ; l’autre, technico-economique, evalue le cout pour le systeme electrique de voir assuree une partie de la flexibilite par le nucleaire et examine des leviers pour reduire ce cout et rendre competitif un parc nucleaire fonctionnant en mode flexible. Ces deux approches sont basees sur la construction de scenarios aux horizons 2030 et 2050.Nous montrons que les sollicitations en suivi de charge du parc nucleaire croitront fortement avec l’augmentation de l’eolien et du solaire. Meme si le parc possede des marges de manoeuvre pour realiser plus d’operations de suivi de charge, celles demandees au parc nucleaire en presence de solaire et d’eolien a des taux superieurs a 30% de la demande electrique paraissent difficilement soutenables techniquement par lui seul. Du point de vue de la gestion operationnelle du parc nucleaire, nous remarquons qu’il est souhaitable de favoriser le developpement de l’eolien par rapport a celui du solaire, puisque c’est ce dernier qui induit les sollicitations extremes en puissance.Le cout de production du nucleaire pourrait augmenter significativement avec la reduction de l’utilisation du parc. Il apparait alors essentiel de promouvoir un remplacement progressif du parc pour reduire l’impact economique d’une participation a la flexibilite dans la periode de transition. Dans le cas de nouveaux investissements nucleaires, une augmentation du prix de la tonne de CO2 pourrait rendre le back-up nucleaire competitif face aux centrales a gaz a cycle combine. Par ailleurs, anticiper le developpement de nouveaux debouches devient crucial pour eclairer les choix d’investissements electriques bas-carbone.Pour contourner la difficulte posee par la reduction du taux d’utilisation du nucleaire, nous examinons la flexibilite du nucleaire comme un levier d’offre de service energetique plus vaste, tout en contribuant a la fiabilite du systeme electrique. La production d’hydrogene permet des synergies entre renouvelables et nucleaire pour valoriser ses surplus de production. Cette solution parait interessante des 2030 si les capacites du parc nucleaire sont conservees et que l’operateur choisit une strategie economique adaptee pour s’ouvrir a de nouveaux debouches. Le developpement des exportations ou des usages de la chaleur sont aussi des options envisageables pour l’utilisation des surplus.Au global, nous recommandons, afin d’encourager les synergies possibles entre energies bas-carbone, d’apprehender la part du nucleaire en France dans une dynamique adaptee a la penetration des renouvelables, et au deploiement des marches des coproduits nucleaires, dont l’hydrogene.