Combien d'éoliennes pour remplacer une centrale nucléaire ?

Combien faudrait-il d’éoliennes pour remplacer une centrale nucléaire ?

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Voilà une question qui va sans doute animer plus d’un débat ! Quand on parle de nucléaire ou d’éoliens en France, les réactions sont toujours vives. Une question se pose souvent : combien faudrait-il d’éoliennes pour remplacer une centrale nucléaire ? Sans prendre position pour l’un ou l’autre, essayons de répondre à cette question complexe. Un comparatif brut, sans fioritures mais qui nous aide à comprendre ces deux énergies, sans pour autant les opposer.

Deux énergies très différentes

Imaginez une éolienne terrestre de 100 mètres de hauteur. Un mastodonte qui, lorsqu’il tourne à plein régime, délivre une puissance de 3 mégawatts. Pour mettre ces chiffres en perspective, en France, en 2022, on comptait environ 8000 éoliennes terrestre de 3 mégawatts. Nous allons nous baser sur cette puissance moyenne pour notre exercice. L’énergie éolienne est une énergie renouvelable, mais intermittente, c’est à dire soumise à la puissance des vents.

Le parc d’éoliennes Français est très majoritairement terrestre, mais les éoliennes en mer se développent. Ces éoliennes sont bien plus puissantes que leurs homologues terrestres : soumises à des vents plus forts et plus réguliers, leur puissance moyenne est de 6 MW.

Changeons de décor et penchons-nous maintenant sur une centrale nucléaire. En France, le parc nucléaire est composé de 56 réacteurs, à différents niveaux de puissance :

  • 32 réacteurs de 900 MW, soit 57% du parc français ;
  • 20 réacteurs de 1300 MW, 36% du parc français ;
  • 4 réacteurs de 1450 MW, soit 7% du parc français.
Carte montrant la répartition des centrales nucléaires en France. Source : EDF et RTE France.
Carte du parc nucléaire français, montrant leur répartition sur le territoire et la puissance de leur réacteur. Source : EDF et RTE France.

Les réacteurs de 900 MW étant les plus répandus en France, basons nous sur un réacteur de cette puissance moyenne pour notre exercice. L’énergie nucléaire dépend d’un combustible fissible, l’uranium, qui créé des déchets nucléaires, et est une énergie pilotable qui ne dépend pas de conditions météorologiques.

Ces deux énergies présentent toutefois un point en commun : ce sont deux énergies décarbonées, qui émettent peu de CO2 dans l’atmosphère en comparaison du gaz ou du charbon.

Comparaison de puissance des deux énergies

Pour comparer, on utilise un simple rapport de puissance. La puissance de notre réacteur nucléaire est de 900 mégawatts, celle de l’éolienne est de 3 mégawatts.

Pour comparer deux grandeurs de même nature, il faut réaliser le calcul suivant : P (puissance) du réacteur / P éolienne. Dans notre cas : 900 MW (puissance du réacteur nucléaire) / 3 MW (puissance de l’éolienne terrestre). En faisant le calcul, on obtient un rapport de 300. En d’autres termes, la puissance d’un seul réacteur nucléaire de 900 mégawatts est 300 fois plus grande que celle d’une éolienne terrestre. A durée de vie égale et à un facteur de charge égal, il faudrait donc 300 éoliennes terrestre pour remplacer un réacteur nucléaire de 900 MW. Tout cela, sans prendre en compte ni la durée de vie des deux énergies, ni leur facteur de charge, que nous allons voir plus bas.

Si l’on fait le même calcul mais avec des éoliennes en mer, on obtient le résultat suivant : 900 MW (puissance du réacteur nucléaire) / 6 MW (puissance de l’éolienne en mer). En faisant le calcul, on obtient un rapport de 150. A durée de vie égale et à un facteur de charge égal, il faudrait donc 150 éoliennes en mer pour remplacer un réacteur nucléaire de 900 MW. Soit, deux fois moins d’éoliennes en mer que d’éoliennes terrestres.

Mais attention, une centrale nucléaire n’est parfois pas constituée d’un seul réacteur. Prenons par exemple la centrale de Belleville, située dans le Centre Val de Loire, qui comprend deux réacteurs de 1300 mégawatts chacun. Pour faire le match avec Belleville, faisons le calcul : 1300 MW (puissance du réacteur nucléaire) / 3 MW (puissance de l’éolienne terrestre) * 2 = 866. Il faudrait donc 866 éoliennes terrestres pour remplacer la centrale nucléaire de Belleville, comprenant deux réacteurs de 1300 MW chacun, ou 433 éoliennes en mer.

Le facteur de charge de l’éolien et du nucléaire

Cependant, la puissance n’est pas tout. L’énergie, c’est la puissance multipliée par le temps. Et là, les calculs se compliquent. Il faut prendre en compte le facteur de charge de chacune des énergies, c’est à dire le rapport entre le nombre d’heures de fonctionnement en équivalent pleine puissance et le nombre d’heures de fonctionnement théorique dans l’année.

Une éolienne, en moyenne sur une année, fonctionne à plein régime environ 6 heures par jour, soit un facteur de charge moyen de 23 % pour l’éolien terrestre. Pour l’éolien en mer, le facteur de charge est bien plus élevé : de l’ordre de 40%. Pour une centrale nucléaire, c’est 18 heures par jour, soit un facteur de charge moyen de 70%, en tenant compte des cycles de maintenance. A noter toutefois qu’en 2022, du fait des problèmes de corrosion constatés dans les centrales, un grand nombre d’entre elles ont été en maintenance, et le facteur de charge a chuté à 50% pour cette seule année. Un contexte exceptionnellement difficile pour la filière.

En faisant les calculs, on obtient qu’un réacteur nucléaire fonctionnant 18 heures par jour produit en moyenne sur une journée 16 200 mWh d’énergie électrique, contre 18 mégawattheures pour l’éolienne. Divisons ensuite l’énergie produite dans une journée par un réacteur nucléaire de 900 MW de puissance, contre une éolienne de 3 MW de puissance. En d’autres termes, l’énergie produite en moyenne sur une journée par un réacteur nucléaire est 900 fois plus importante que celle produite par une éolienne. En prenant en compte le facteur de charge des deux énergies, il faut donc en moyenne 900 éoliennes terrestres de 3 MW chacune pour remplacer un réacteur nucléaire d’une puissance de 900 MW.

Et pour notre centrale de Belleville ? On multiplie par deux, avec une puissance de réacteur de 1300 MW pour chaque, et on arrive à un total de 2600 éoliennes pour produire autant d’énergie qu’elle en une journée.

Mais c’est sans compter la durée de vie de ces deux énergies : les éoliennes ont une durée de vie maximale de 30 ans. Quant aux centrales nucléaires, elles sont conçues pour êtres exploitées pendant au moins 40 ans, et EDF prévoit de prolonger la durée de vie de certains réacteurs jusqu’à 60 voire 80 ans. Si nous prenons également en compte cette durée de vie pour notre comparaison, alors il faudra alors parfois doubler le nombre d’éoliennes nécessaires pour remplacer une centrale nucléaire pendant toute la durée de son exploitation.

Pour les plus gros réacteurs français en service, soit de 1450 MW, il faudrait 1450 éoliennes terrestres pour produire la même quantité d’énergie, et un peu plus de 700 éoliennes en mer d’une puissance de 6MW.

Éoliennes en mer, off-shore.
L’éolien en mer (off-shore) est très prometteur pour la filière. La puissance nominale d’une éolienne en mer est deux fois plus importante qu’une éolienne terrestre, 6MW contre 3MW. Son facteur de charge est également bien supérieur : près de 40% contre 23% pour l’éolien terrestre. Enfin, les dernières éoliennes en mer ont atteintes une puissance record de 18 MW !

Une comparaison à manipuler avec prudence

Nous voilà au bout de notre exploration. Le but ici n’était pas de prendre position pour ou contre l’éolien ou le nucléaire, mais de donner des éléments concrets pour comprendre les enjeux. Le rapport de force est clair : dans une comparaison stricto-sensu, une seule centrale nucléaire est capable de produire une quantité d’énergie monstrueusement supérieure à celle d’une éolienne. Mais cette comparaison à elle seule n’a pas de sens. Dans une logique de diversification des modes de production d’énergie, les deux filières doivent continuer de se développer parallèlement, et agir de concert dans un mix énergétique cohérent.

L’éolienne en mer (ou off-shore) se développe rapidement, et les résultats sont très encourageants : les dernières éoliennes en mer ont une puissance de 18 MW, soit une puissance 6 fois supérieure à celle des éoliennes terrestres. Elles ont également un facteur de charge beaucoup plus intéressant, de l’ordre de 40%.

Et pour le nucléaire, Emmanuel Macron a récemment annoncé lancer la construction de nouveaux réacteurs nucléaires, dont des réacteurs de dernière génération : les EPR, d’une puissance bien supérieure. A titre d’exemple, la centre nucléaire EPR de Flamanville 3 possède un réacteur d’une puissance de 1600 MW en pré-exploitation.

Malheureusement, ces chiffres sont souvent manipulés pour aller dans le sens d’un ou autre parti. Répétons le : ces énergies ne s’opposent pas. Elles s’inscrivent dans une politique durable de transition énergétique et de décarbonation du secteur de l’énergie. En réalité, la diversification reste la clé d’une production énergétique saine et durable.

Cassandra