La crise énergétique évince la science au CERN et dans d’autres installations clés

Un manomètre dans la cryogénie du Large Hadron Collider, qui représente plus de la moitié de la consommation électrique de l’accélérateur.Crédit : Adam Hart-Davis/SPL

Alors que les prix de l’énergie augmentent à la suite de l’intervention de la Russie en Ukraine, déclenchant peut-être une récession économique mondiale et alimentant les craintes de pannes de courant, en particulier en Europe, les laboratoires scientifiques sont laissés sans protection. La situation a particulièrement alarmé le CERN, le laboratoire européen de physique des particules près de Genève, en Suisse.

Le 26 septembre, le conseil d’administration du CERN a accepté de réduire considérablement la consommation d’énergie de l’installation en 2022 et 2023 après que le fournisseur d’électricité français Électricité de France (EDF) a demandé au laboratoire de réduire la charge sur son réseau. Le conseil d’administration a décidé de prolonger l’arrêt de maintenance annuel du laboratoire à deux semaines, le 28 novembre, et de réduire les opérations de 20 % en 2023 – ce qui sera principalement accompli en fermant pendant quatre semaines au début de l’année prochaine, à la mi-novembre. . Les opérations reprendront comme prévu fin février, tant en 2023 qu’en 2024.

Le CERN a également élaboré des plans avec EDF pour des configurations à puissance réduite, au cas où la consommation d’énergie devrait encore être réduite dans les mois à venir. Des mesures plus modestes sont prises pour réduire la consommation globale d’énergie sur le campus du CERN, notamment en éteignant l’éclairage public la nuit et en retardant d’une semaine le démarrage du chauffage du bâtiment.

Garder son calme

La machine phare du CERN, le grand collisionneur de hadrons de 27 kilomètres de long, est la principale source d’énergie de son système cryogénique à hélium liquide de 27 mégawatts, qui est largement le plus grand du genre au monde. En fonctionnement normal, la consommation annuelle d’électricité du CERN est d’environ 1,3 térawattheure (par comparaison, la ville voisine de Genève utilise environ 3 térawattheure par an). Des périodes de maintenance annuelles pour le LHC sont prévues pendant les mois d’hiver afin d’économiser sur ses factures. Lors d’interruptions plus longues, comme en 2020-22, la consommation chute à environ 0,5 térawattheure. Après d’importantes mises à niveau, le LHC a redémarré en avril et le coût électrique total devrait s’élever à environ 88,5 millions de francs suisses (89 millions de dollars), explique Joachim Mnich, directeur de la recherche et des calculs du CERN. La réduction des opérations le réduira considérablement l’année prochaine, sinon tout à fait 20%, car les aimants de l’accélérateur doivent encore être maintenus au frais pendant que l’unité est hors ligne.

Cette décision permettra d’économiser de l’argent dans un contexte de hausse des prix de l’énergie, mais Mnich affirme que le coût n’est pas un facteur majeur dans la décision. Le gaz naturel est la principale source d’électricité et de chauffage en hiver dans une grande partie de l’Europe, et le conseil d’administration du CERN souhaite réduire l’utilisation de ressources limitées, laissant plus de place au chauffage des habitations. “C’est quelque chose que nous faisons en signe de responsabilité sociale, pas principalement pour économiser de l’argent”, dit-il.

Des arrêts plus longs affecteront les scientifiques qui dépendent des autres accélérateurs du CERN pour leurs expériences. Ceux prévus pour les deux dernières semaines de la course de cette année devront être reportés à l’année prochaine, dit Mnich, et la concurrence pour un temps de faisceau réduit l’année prochaine sera plus féroce que jamais. Le nombre total de collisions proton-proton au LHC sera inférieur à la normale cette année et l’année prochaine, mais Munich ne s’attend pas à ce que cela ait un impact majeur sur la science. “Sur toute l’échelle de la Course 3, qui se déroule jusqu’à fin 2025, il n’y aura probablement qu’un faible impact”, a-t-il déclaré.

Les prix de l’énergie augmentent également de manière significative au Royaume-Uni, bien que les institutions ne diront pas comment cela affectera leurs opérations à court terme. Un porte-parole de l’Imperial College de Londres a déclaré que si l’université, comme toutes les grandes organisations, sera affectée par la hausse du coût de l’énergie, “nous sommes confiants dans notre résilience et notre capacité à relever le défi”. Le Conseil des installations scientifiques et technologiques, qui gère plusieurs sites majeurs, dont le Diamond Light Source à Didcot, affirme que toutes ses installations «travaillent sur des plans de réduction d’énergie depuis plusieurs années pour respecter leurs engagements nets zéro et réduire les coûts. “.

Ceintures de fixation

Le synchrotron électronique allemand (DESY) à Hambourg est également affecté par les prix élevés. L’installation achète la majeure partie de son électricité par versements jusqu’à trois ans à l’avance pour se protéger contre les hausses de prix soudaines. Ainsi, il a déjà couvert 80% des besoins énergétiques pour 2023, 60% pour 2024 et 40% pour 2025. Mais le laboratoire doit décider prochainement s’il achètera les 20 % restants pour l’année prochaine, explique Wim Leemans, responsable du département des accélérateurs. “Aux prix actuels, nous ne pouvons pas nous le permettre”, dit-il.

DESY est en pourparlers avec le gouvernement allemand pour rechercher des financements supplémentaires afin de poursuivre les opérations qui apportent d’importantes contributions scientifiques dans des domaines importants pour l’avenir de l’Europe, tels que le développement de vaccins contre le COVID-19, la technologie des batteries et l’énergie solaire, note Leemans. Mais ses managers se préparent aussi au pire. La semaine prochaine, ils effectueront des tests pour voir comment des dispositifs tels que le laser européen à rayons X à électrons libres et le synchrotron PETRA III affecteront les expériences à des réglages de puissance inférieurs. Et en dernier recours, DESY envisage également une trêve hivernale plus longue comme le CERN. “Nous faisons tout notre possible pour nous assurer que nos 3 000 utilisateurs ne sont pas laissés pour compte”, a déclaré Leemans.

Les installations de recherche dans d’autres parties du monde sont également confrontées à la hausse des coûts de l’énergie. Bill Matiko, directeur de l’exploitation de Canadian Light Source (CLS) à Saskatoon, affirme que les coûts d’électricité représentent une partie « importante » du budget annuel du laboratoire, soit environ 8 %. Bien que la production intérieure d’énergie au Canada, en particulier le gaz naturel, signifie que la situation n’est pas aussi grave qu’en Europe, les prix continuent d’augmenter en raison de la forte inflation — les tarifs d’électricité ont augmenté de 4 % le 1er septembre et augmenteront encore. il augmente encore de 4 % jusqu’au 1er avril de l’année prochaine. Environ la moitié de cette augmentation était prévue et budgétisée, dit Matiko. “C’est quelque chose que nous pouvons accommoder assez facilement en changeant les choses dans le budget”, dit-il.

CLS, comme de nombreuses grandes installations énergivores, s’est efforcée d’améliorer l’efficacité énergétique au cours des dernières années, explique Matiko. Par exemple, toutes les lumières de l’installation ont été remplacées par des ampoules LED et les modules cryogéniques ont été remplacés par de nouveaux dispositifs de refroidissement supraconducteurs économes en énergie. “Ils réalisent d’importantes économies en termes de consommation d’énergie”, précise-t-il. “Les factures d’énergie font partie de ce qu’elles seraient autrement.”

Des laboratoires comme CLS en Amérique du Nord n’auront pas besoin de réduire leurs heures, mais ils ne pourront probablement pas accueillir les scientifiques européens qui perdent du temps de faisceau. CLS est déjà abonné, dit Matiko. Le temps de faisceau en Amérique du Nord est également sur le point d’être limité lorsque la source de photons avancée (APS) du laboratoire national d’Argonne à Chicago, dans l’Illinois, fermera en avril 2023 pour une mise à niveau d’au moins 12 mois. “Déjà, certains utilisateurs APS veulent accéder à nos faisceaux”, a déclaré Matiko. “Il y aura une énorme augmentation de la demande pour nous et d’autres.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *