L 'utilisation de centrales nucléaires pour produire de la chaleur ainsi que de l'électricité pour des applications industrielles hors réseau pourrait jouer un rôle central dans les efforts de décarbonisation profonde au-delà du simple fait d'être une source d'électricité sans carbone. La semaine dernière, les intervenants du cinquième Forum mondial de l 'énergie du Conseil de l'Atlantique ont examiné comment l'hydrogène - et le nucléaire - peuvent contribuer aux efforts de réduction des émissions de carbone dans des domaines qui ont jusqu'à présent été difficiles à décarboner.
Les participants à la session du 20 janvier
La session sur le nucléaire au-delà de l 'énergie : hydrogène, chaleur et dessalement a porté sur les possibilités de conception de réacteurs refroidis à l'eau légère et refroidis au gaz à haute température pour répondre aux besoins en chaleur et en électricité des procédés industriels, de la production d'hydrogène et du dessalement pour produire de l'eau potable. La séance a été animée par Shannon Bragg-Sitton, responsable des systèmes énergétiques intégrés au Laboratoire national de l 'Idaho.
Des études récentes ont indiqué que sans l 'énergie nucléaire, le coût associé à la réalisation des objectifs ambitieux de décarbonisation énoncés dans l'Accord de Paris de 2015 augmentera considérablement, a déclaré Bragg-Sitton. La chaleur primaire produite par le nucléaire est traditionnellement convertie en électricité et fournie au réseau, mais cette chaleur primaire peut également être utilisée pour répondre aux demandes de l 'industrie ou pour produire des intermédiaires de processus tels que l'hydrogène qui peut être utilisé pour produire des produits de consommation, tels que des carburants de transport. L 'utilisation directe de la chaleur et l'optimisation de l'énergie à un moment où elle n'est peut-être pas nécessaire pour répondre aux besoins du réseau pourraient également fournir aux centrales nucléaires une source de revenus supplémentaire, soutenant leur viabilité économique à long terme, a-t-elle déclaré.
Les projections actuelles montrent que le monde n 'est pas sur la bonne voie pour atteindre ses objectifs dans le cadre de l'accord de Paris, a déclaré Kirsty Gogan, associée directrice de la société de recherche et de conseil Lucid Catalyst, qui a publié l'année dernière un rapport expliquant comment l'hydrogène propre peut aider à corriger cette situation.
"L 'hydrogène à grande échelle et à faible coût est l'ingrédient clé qui peut permettre la production de carburants de substitution propres qui peuvent permettre la décarbonisation de ces secteurs vraiment difficiles à réduire comme l'aviation, le transport maritime, la production de ciment et l'industrie", a-t-elle déclaré. Toutefois, pour y parvenir, l 'hydrogène doit être bon marché et compétitif. « Nous estimons que le prix cible de l 'hydrogène est d'environ 90 cents [ US] le kg. Les projections actuelles concernant l 'hydrogène produit à partir de sources renouvelables ne prévoient pas d'atteindre ces coûts avant 2050 environ.
La technologie nucléaire existante pourrait déjà produire de l 'hydrogène à un prix inférieur à USD2 par kg, et une nouvelle génération de petits réacteurs modulaires avancés pourrait atteindre le prix cible de 90 cents par kg potentiellement d'ici 2030, a-t-elle déclaré.
Les attributs du nucléaire - sa production d 'électricité et de chaleur à faible coût combinée à des facteurs de capacité élevés et une faible empreinte d'utilisation des sols - le rendent bien adapté pour permettre la production très efficace et à faible coût d'hydrogène, à une échelle suffisamment grande pour être pertinente pour l'approvisionnement mondial en pétrole, qui est actuellement d'environ 100 millions de barils par jour, a déclaré Gogan.
Pour entraîner une augmentation aussi massive de la production d 'hydrogène propre, il faudra transformer les modèles de livraison et de déploiement des projets, ce qui nécessitera la même intensité d'attention que dans le développement des énergies renouvelables, a-t-elle déclaré. On pourrait réduire les coûts à court terme en passant d 'une approche traditionnelle fondée sur la construction à une approche fondée sur les produits à haute productivité. La capacité et l 'infrastructure de fabrication existantes - comme les chantiers navals qui ont une capacité de fabrication élevée et qui peuvent produire des plates-formes de production en mer conçues à des fins précises - pourraient être adaptées à la production d'hydrogène. La production de carburants de substitution pourrait permettre un nouveau modèle d 'affaires pour les secteurs pétrolier et gazier, ouvrant une toute nouvelle opportunité commerciale, le secteur pétrolier continuant à tirer parti de ses capacités industrielles existantes, a-t-elle déclaré.
"Nous pourrions vraiment accélérer la décarbonation profonde dans des secteurs de notre économie pour lesquels, franchement, nous n 'avons pas de bonnes réponses. D 'ici 2050, nous pourrions voir l'hydrogène propre à faible coût aider à éviter les émissions mondiales cumulatives de carbone futures vraiment substantielles d'une très grande fraction des combustibles fossiles autrement immobilisés », a-t-elle déclaré.
Le rôle de la technologie nucléaire
Au cours des prochaines décennies, les réacteurs nucléaires seront la source la plus viable des températures élevées nécessaires pour produire l 'hydrogène le plus efficacement possible, a déclaré Seth Grae, président et chef de la direction du développeur de combustible nucléaire avancé Lightbridge Corporation. Des réacteurs à haute température peuvent être commercialisés pour produire cela, mais nous devons commencer par la technologie actuelle des réacteurs, a-t-il déclaré. "Nous pouvons augmenter l 'efficacité de ces réacteurs avec des combustibles nucléaires avancés. Nous pouvons produire de l 'hydrogène dès maintenant, avec de l'électricité au lieu de températures élevées, en utilisant la technologie des réacteurs existants et l'électrolyse et ces réacteurs peuvent avoir un gain significatif d'efficacité en utilisant un combustible de pointe », a-t-il déclaré.
Trois facteurs critiques doivent être pris en compte pour que les réacteurs nucléaires avancés apportent leur contribution maximale aux applications non traditionnelles de l 'énergie nucléaire, a déclaré Simon Irish, PDG de Terrestrial Energy, qui développe la centrale nucléaire Integral Molten Salt Reactor. Il s 'agit de la bonne taille, le coût et la puissance.
"Par exemple, pour les applications industrielles nécessitant de l 'énergie thermique et de la chaleur, cela doit être fourni in situ ou à proximité de l'endroit où il est nécessaire", a-t-il déclaré, mais" même les plus grandes applications industrielles ont rarement une charge thermique supérieure à 500-1000 MWt." Un petit réacteur générant 200-400 MWt est" au bon endroit" pour fournir une source importante de chaleur et d'électricité à une installation industrielle, a-t-il déclaré, Et les réacteurs avancés peuvent être dimensionnés pour répondre à cette demande.
Les technologies nucléaires de pointe peuvent fournir de la chaleur et de l 'électricité à un coût qui est économique, a-t-il dit. Les technologies nucléaires dites de Gen IV, bien que techniquement différentes les unes des autres, ont une chose en commun - elles fonctionnent toutes à des températures beaucoup plus élevées, a-t-il déclaré. Tout d 'abord, cela fournit un moyen de produire de l'énergie à un rendement thermique plus élevé, conduisant à une augmentation de l'efficacité du capital et à la capacité de fournir une énergie compétitive sur le plan des coûts. Deuxièmement, il fournit une qualité de chaleur qui est pertinente pour la charge thermique de l 'installation industrielle.
« C 'est l'opportunité passionnante pour le nucléaire avancé, et pourquoi cela lui donne la capacité de couvrir une gamme beaucoup plus large d'applications industrielles et pas seulement des applications d'énergie sur le réseau », a-t-il déclaré.
Le moment est venu
Le rôle du Moyen-Orient dans la transition énergétique a été l 'un des points focaux du Forum 2021. Mohamed Al Hammadi, PDG d 'Emirates Nuclear Energy Corporation, a déclaré que l'année dernière avait été " un changement de jeu" pour les EAU. Avec le démarrage de la première unité de la centrale nucléaire de Barakah, le pays " est entré dans une nouvelle phase d 'électricité propre et abondante, et aussi la plus grande contribution à la réduction des émissions de gaz à effet de serre de son histoire", a-t-il déclaré. Lorsque les quatre unités de Barakah seront opérationnelles, ce sera une force motrice pour l 'électrification propre dans le pays et éviter l'émission d'environ 21 millions de tonnes de CO2 par an.
A la question de savoir si le moment est venu d 'envisager la production d'hydrogène dans les centrales nucléaires existantes, Al Hammadi a déclaré que les facteurs de succès de l'hydrogène - la capacité technique, le soutien politique de nombreux gouvernements et la tarification qui devient attrayante pour les investisseurs privés - sont tous en place. Il a souligné la récente annonce faite par Abu Dhabi National Oil Co, l 'investisseur d'État d'Abu Dhabi Mubadala et la société de portefeuille publique ADQ de l'Abu Dhabi Hydrogen Alliance, qu'il a décrite comme une « décision audacieuse » du gouvernement d'être à l'avant-garde de l'opportunité de l'hydrogène. Les partenaires visent à faire d 'Abu Dhabi un « leader de confiance » de l'hydrogène vert et bleu à faible émission de carbone sur les marchés internationaux émergents, et se sont également engagés à construire une économie verte de l'hydrogène aux Émirats arabes unis.
« Dans quatre ans, [ les EAU] auront un quart de notre électricité produite par des centrales nucléaires propres et fiables », a-t-il déclaré. En plus de cela, les EAU installent des énergies renouvelables et du gaz. Le mix énergétique des EAU est donc « le bon écosystème » pour l 'économie et les infrastructures, mais aussi pour une abondance d'électricité. Il fournirait un environnement « mûr » pour que l 'hydrogène réussisse.
"Les EAU ont été très optimistes en ce qui concerne leur mix énergétique - le nucléaire a été un excellent exemple - et l 'hydrogène sera également un excellent exemple plus tard", a-t-il déclaré.
Recherché et écrit par World Nuclear News
