Choix de la tour de refroidissement et avenir du nucléaire : les arbitrages stratégiques derrière les décisions techniques du projet JEK2 en Slovénie

Dans la vague mondiale de recherche de la neutralité carbone et de l'autonomie énergétique, le rôle du nucléaire comme énergie de base devient de plus en plus prépondérant. Toutefois, la construction d'une nouvelle centrale nucléaire n'est jamais un simple choix de type de réacteur ; la planification des infrastructures associées a souvent des répercussions en chaîne. Récemment, la société énergétique slovène GEN Energija a publié l'étude de faisabilité sur les tours de refroidissement de son projet nucléaire JEK2 (deuxième tranche de la centrale de Krško), désignant clairement comme option privilégiée une « tour de refroidissement à tirage naturel (Natural Draft Cooling Tower) » d'une hauteur comprise entre 193 et 198 mètres.

La divulgation de cette orientation technique révèle non seulement la finesse des considérations d'ingénierie des grands projets nucléaires, mais offre également un échantillon particulièrement précieux pour observer la manière dont les pays d'Europe centrale affrontent des épreuves bien réelles et étroitement imbriquées : transition énergétique, changement climatique, viabilité économique et acceptabilité sociale.

Le duel extrême entre efficacité et coût : pourquoi la tour de refroidissement à tirage naturel s'impose-t-elle ? Dans le fonctionnement d'une centrale nucléaire, la vapeur à haute température produite par le réacteur, après avoir effectué son travail dans la turbine, cède environ deux tiers de sa chaleur résiduelle à l'environnement via le système de refroidissement. Pour le projet JEK2, le potentiel de refroidissement par les ressources en eau de la rivière Sava (Sava River) située à proximité ayant déjà été pleinement exploité par les installations existantes, le refroidissement en circuit ouvert à passage unique ne remplit plus les conditions hydrologiques, ce qui rend la construction de tours de refroidissement inévitable.

L'étude de faisabilité réalisée par la société d'ingénierie de renommée internationale John Cockerill Hamon a comparé quatre voies techniques : la tour de refroidissement à tirage naturel, deux conceptions hybrides combinant tirage naturel et ventilation mécanique, ainsi que des unités de refroidissement à tirage mécanique induit. Finalement, la tour de refroidissement à tirage naturel l'emporte grâce à son économie d'exploitation unique.

D'un point de vue technico-économique, la tour de refroidissement à tirage naturel exploite la différence de densité entre l'air chaud et humide à l'intérieur de la tour et l'air froid à l'extérieur pour créer un effet de tirage naturel, sans nécessiter l'installation de grands ventilateurs pour entraîner le flux d'air. Cela signifie :

Taux de consommation propre extrêmement faible : l'élimination de la consommation électrique importante liée au fonctionnement des ventilateurs améliore directement l'efficacité de la puissance nette injectée par la centrale nucléaire sur le réseau.

Faible complexité d'exploitation et de maintenance : l'absence de pièces mécaniques rotatives réduit le taux de défaillance et les coûts de maintenance courante, améliorant significativement la fiabilité de fonctionnement à long terme de la centrale nucléaire.

En comparaison, la solution de ventilation hybride, bien qu'elle permette de réduire la hauteur de la tour à 75-80 mètres, nécessite la construction de deux tours de refroidissement, et le fonctionnement continu des ventilateurs entraîne une consommation électrique à long terme non négligeable ainsi que des dépenses d'exploitation et de maintenance élevées. Sur le cycle de vie de 60 à 80 ans d'une centrale nucléaire, entre les dépenses d'investissement initiales (CAPEX) et les coûts d'exploitation à long terme (OPEX), la tour de refroidissement à tirage naturel démontre un avantage marginal irremplaçable dans le calcul du coût actualisé de l'électricité (LCOE) sur l'ensemble du cycle de vie.

La double pression de l'adaptation au changement climatique et des réglementations environnementales. L'évaluation des mérites d'un système de refroidissement ne peut en aucun cas être dissociée de son contexte géographique et climatique naturel. Avec l'aggravation du réchauffement climatique mondial, les épisodes de chaleur extrême estivale et de sécheresse de plus en plus fréquents en Europe ces dernières années posent de sérieux défis à la sécurité du refroidissement des centrales nucléaires.

La structure hyperboloïde élevée de la tour de refroidissement à tirage naturel offre une très grande surface d'échange thermique et une circulation d'air stable, lui permettant de maintenir une efficacité de refroidissement relativement stable même dans des conditions de température extrême, réduisant ainsi le risque de réduction de puissance voire d'arrêt forcé en raison d'une température trop élevée ou d'un débit insuffisant de la rivière.

Cependant, cette solution n'est pas exempte de défauts. Un bâtiment géant de près de 200 mètres de hauteur dressé dans le paysage rural slovène entraîne inévitablement un fort impact visuel et pourrait affecter la subsidence géologique ainsi que le microclimat local (notamment les émissions d'humidité et de brouillard). GEN Energija indique clairement dans son rapport que le choix final devra encore passer par des vérifications techniques supplémentaires et des procédures d'aménagement spatial, et devra mettre en balance la protection de l'environnement, la faisabilité technique et l'« acceptabilité sociale (Social Acceptability) ». Cette tension entre la solution optimale sur le plan technique et les attentes psychologiques du public constitue la contrainte immatérielle la plus difficile à gérer dans les infrastructures modernes de grande envergure.

Le JEK2 dans une perspective macro : un pari stratégique national de plus de dix milliards d'euros. Le choix des détails techniques de la tour de refroidissement ne représente que la partie émergée de l'iceberg que constitue le vaste projet énergétique national JEK2. D'un point de vue stratégique plus large, le projet JEK2 porte la double mission de décarbonation et d'autonomie énergétique de la Slovénie.

Selon la planification du projet, JEK2 prévoit la construction d'une à deux unités nucléaires d'une capacité installée pouvant atteindre 2 400 mégawatts (MW) (les fournisseurs potentiels incluent l'AP1000 de l'américain Westinghouse ainsi que l'EPR/EPR1200 d'EDF en France). Toutefois, l'ampleur considérable de la construction correspond à un seuil de financement extrêmement élevé :

Coût de construction hors intérêts : dans le système de prix de 2024, le coût hors intérêts d'une unité de 1 000 MW est estimé à 9,8 milliards d'euros, tandis qu'une unité de 1 650 MW atteint 15,4 milliards d'euros.

Sensibilité aux coûts de financement : après prise en compte des coûts de financement, si le coût moyen pondéré du capital (WACC) réel est de 2 %, le prix de l'électricité actualisé intégré au coût de récupération de l'électricité s'établit à environ 65 euros/MWh ; si le WACC monte à 4 %, le prix réel de l'électricité grimpe fortement à 103 euros/MWh.

De plus, les risques logistiques et liés à la chaîne d'approvisionnement ne sauraient être sous-estimés. L'étude préliminaire de transport publiée simultanément montre que le corridor de transport de 274 kilomètres reliant le port de Koper (Port of Koper) au site de Krško nécessite des modifications techniques de 112 infrastructures routières et pontières pour pouvoir supporter des composants nucléaires surdimensionnés pesant jusqu'à 980 tonnes. Cette planification logistique prendra plusieurs années, et l'étude finale de transport ne devrait être achevée qu'à la fin de 2028.

Le seuil de financement élevé, la complexité de la transformation de la chaîne d'approvisionnement et le référendum national à venir sur le nucléaire rendent l'avancement du projet JEK2 très incertain. Les années 2028-2029 constitueront un jalon de test de résistance extrêmement critique pour ce projet, moment où la décision finale d'investissement (FID), l'aménagement spatial et la restructuration de la chaîne d'approvisionnement devront simultanément aboutir à une décision.

Le projet slovène JEK2, qui retient comme option privilégiée une tour de refroidissement à tirage naturel de 193 à 198 mètres de hauteur, constitue un choix rationnel fondé sur la maturité technique, la fiabilité d'exploitation et la rentabilité économique à long terme. Il montre que, dans la poursuite de la transition énergétique, la logique fondamentale de l'ingénierie continue de s'articuler autour du triangle de fer « efficacité, coût et sécurité ». Toutefois, la manière de transformer en douceur la « solution optimale » de l'ingénierie en une « solution sociale » acceptée par le public, tout en résolvant correctement les problèmes de financement massif et de logistique complexe, déterminera si le projet pourra passer des plans à la réalité dans les années 2030.