Pour répondre aux enjeux actuels et futurs de la transition énergétique, nécessaire pour lutter contre le réchauffement climatique, le CEA privilégie une approche qui intègre non seulement les aspects scientifiques mais aussi les dimensions technico-économiques, sociétales et politiques.
Objectif : Atteindre la neutralité carbone en 2050. Réussir cette transition majeure exige de bâtir, dès aujourd’hui, un système énergétique le plus sobre possible tout en permettant à chacun et chacune d’en tirer au quotidien, tous les bénéfices - en termes d’éclairage, de chauffage, de transports…- dans les meilleures conditions. Cela implique de prendre en compte l’ensemble des composantes du système : production d’énergies bas carbone pour s’affranchir des fossiles (pétrole, charbon), fonctionnement et optimisation des réseaux énergétiques (stockage, pilotage, conversion), distribution à différentes échelles (du national au territorial), limitation des pertes (efficacité énergétique, maîtrise de la consommation), économie circulaire des matières et optimisation des ressources.
Le CEA est l’un des seuls organismes de recherche français qui travaille à la fois sur les deux types d’énergies bas carbone disponibles aujourd’hui - nucléaire et renouvelables - mais également sur des thématiques transversales comme la gestion des réseaux, le stockage d’énergie, la simulation ou encore le pilotage des sources et de la consommation. Il est ainsi idéalement positionné pour développer l’indispensable approche intégrée de la problématique énergétique. En 2020, à la demande des pouvoirs publics, et sur la base d’un travail de réflexion interne mené pour répondre au plus près aux défis majeurs que soulève la transition énergétique, le CEA a restructuré ses recherches et créé la Direction des énergies (DES) pour couvrir l’ensemble du domaine.
Cette démarche répond à deux ambitions majeures. La première est d'accompagner la puissance publique et les industriels (les PME-PMI comme les grands groupes) pour produire des feuilles de route pour les différentes technologies qui contribueront à la neutralité carbone à l’horizon 2050 et, plus généralement, évaluer la pertinence de différents scénarios énergétiques. Seconde ambition : privilégier, du point de vue de la science et de ceux et celles qui la font, une approche partagée et transversale.
Avec une approche intégrée du système énergétique, le CEA s’intéresse à tous les modes de production d’énergie bas carbone (énergie nucléaire, énergies renouvelables), à leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion), à la problématique des ressources dans une logique d’économie circulaire, le tout prenant en compte les dimensions technico-économiques, sociétales et politiques.
Structurées en treize grands programmes, les recherches menées au CEA sur les énergies bas carbone s'appuient sur un socle de recherches amont, sur le développement d'outils de simulation prédictifs et validés ainsi que sur un parc d'installations expérimentales pour certaines uniques au monde. Ces recherches s’articulent selon quatre grands axes :
AXE 1
la production d'énergies décarbonées, avec le soutien au nucléaire d’aujourd’hui et de demain (réacteurs de 2e et 3e générations, cycle du combustible, réacteurs de 4e génération, SMR, défense), le développement de systèmes couplés (SMR non électrogènes associant le nucléaire à l'hydrogène ou à la fourniture de chaleur) et du solaire photovoltaïque. Le CEA travaille également sur la production d’hydrogène par électrolyse haute température et joue ainsi un rôle clé dans la constitution d’une filière industrielle française de l’hydrogène ; ces recherches font partie des axes stratégiques du programme France 2030, auquel le CEA s’associe activement ;
AXE 2
le fonctionnement technique du système énergétique pour en renforcer l’efficacité et la sobriété (outils de flexibilité et de stockage des énergies, pilotage intelligent de la demande sur les réseaux, conversions entres énergies) ;
AXE 3
la gestion optimisée des ressources disponibles (matières et matériaux) en pensant l’ensemble de leur cycle de vie (depuis les procédés utilisés pour leur fabrication jusqu’à leur recyclage) et en étudiant les moyens de convertir le CO2 en énergie utile (économie circulaire du carbone mais aussi e-carburants) ;
AXE 4
la performance du système global, dont la progression est étudiée via l’évaluation de différents scénarios énergétiques intégrant une approche technico-économique.
