La crise énergétique comprime la science au CERN et dans d’autres installations importantes

Alors que les prix de l’énergie augmentent à la suite de l’invasion russe de l’Ukraine, provoquant peut-être un ralentissement économique mondial et alimentant les craintes de pannes continues, en particulier en Europe, les laboratoires scientifiques ne sont pas épargnés. La situation a particulièrement alarmé le CERN, le laboratoire européen de physique des particules près de Genève, en Suisse, qui a déjà des factures d’électricité massives les années normales.

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 qu’Électricité de France (EDF), un fournisseur d’électricité français, a demandé au laboratoire de réduire la charge de votre réseau. Le conseil d’administration a décidé d’avancer la fermeture annuelle de fin d’année du laboratoire de deux semaines, jusqu’au 28 novembre, et de réduire les opérations de 20 % en 2023, à réaliser principalement en fermant quatre semaines au début de l’année prochaine, au milieu de l’année. .de novembre. . Les opérations reprendront comme prévu fin février, en 2023 comme en 2024.

Le CERN a également élaboré des plans avec EDF pour des configurations à puissance réduite, si l’utilisation de l’énergie devait être encore limitée 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 début du chauffage du bâtiment.

rester au frais

La machine phare du CERN, le grand collisionneur de hadrons de 27 kilomètres de long, est un énorme gourmand en électricité, en grande partie à cause de sa Système cryogénique à l’hélium liquide de 27 mégawatts, le plus grand du genre au monde. En fonctionnement normal, la consommation annuelle d’électricité du CERN est d’environ 1,3 térawattheures (à titre de comparaison, la ville voisine de Genève utilise environ 3 térawattheures par an). Des périodes de maintenance annuelle du LHC sont programmées pendant les mois d’hiver pour économiser sur vos factures. La consommation chute à environ 0,5 térawattheure lors de pannes plus longues, comme cela s’est produit en 2020-2022. Après d’importantes mises à niveau, le LHC a redémarré en avril et le coût total de l’électricité devrait s’élever à environ 88,5 millions de francs suisses (89 millions de dollars), explique Joachim Mnich, directeur de la recherche et de l’informatique au CERN. La réduction des opérations diminuera considérablement l’année prochaine, mais pas de 20 %, car les aimants d’accélérateur doivent toujours être maintenus au frais pendant que l’installation est hors ligne.

Bien que cette décision permette d’économiser de l’argent dans un contexte de hausse des prix de l’énergie, Mnich affirme que le coût n’a pas été le principal facteur 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 du CERN souhaite réduire l’utilisation d’approvisionnements limités, laissant davantage aux gens pour chauffer leurs maisons. “Ce n’est pas quelque chose que nous faisons principalement pour économiser de l’argent, mais en signe de responsabilité sociale”, dit-il.

Des arrêts plus longs affecteront les scientifiques qui dépendent des autres accélérateurs du CERN pour leurs expériences. Ceux qui étaient prévus pour les deux dernières semaines de la course de cette année devront être reportés à l’année prochaine, et la compétition pour le temps de faisceau réduit l’année prochaine sera plus féroce que d’habitude, dit Mnich. Le nombre total de collisions proton-proton au LHC sera inférieur à la normale cette année et l’année prochaine, mais Mnich ne s’attend pas à ce que cela ait un grand effet sur la science. “A l’échelle de l’ensemble du run 3, qui va jusqu’à fin 2025, il n’y aura probablement qu’un faible effet”, précise-t-il.

Les prix de l’énergie augmentent également de manière significative au Royaume-Uni, bien que les institutions n’aient pas précisé comment cela affectera leurs opérations à court terme. Un porte-parole de l’Imperial College de Londres a déclaré que bien que l’université, comme toutes les grandes organisations, soit affectée par la hausse des coûts énergétiques, “nous sommes confiants dans notre résilience et notre capacité à relever le défi”. Le Conseil des installations scientifiques et technologiques, qui gère plusieurs grandes installations, dont la source lumineuse Diamon à Didcot, affirme que toutes ses installations “travaillent sur des plans de réduction d’énergie depuis plusieurs années pour respecter leur engagement net zéro” et réduire les coûts. ”.

serrer les ceintures

Le synchrotron électronique allemand (DESY) à Hambourg est également affecté par la hausse des prix. L’installation achète une grande partie de son électricité par tranches jusqu’à trois ans à l’avance, pour se protéger contre les flambées soudaines des prix. Il a donc déjà acheté 80% de ses besoins énergétiques d’ici 2023, 60% d’ici 2024 et 40% d’ici 2025. Mais le laboratoire devra prendre une décision prochainement sur l’opportunité d’acheter les 20% restants pour l’année prochaine, dit-il. Wim Leemans. , directeur de la division 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 fonds supplémentaires pour soutenir les opérations, qui apportent d’importantes contributions scientifiques dans des domaines vitaux pour l’avenir de l’Europe, tels que le développement du vaccin COVID-19, la technologie des batteries et l’énergie solaire, note Leemans. . à l’extérieur. Mais ses dirigeants se préparent aussi au pire. La semaine prochaine, ils effectueront des tests pour voir comment le fonctionnement d’instruments tels que le laser européen à rayons X à électrons libres et le synchrotron PETRA III à des réglages de puissance inférieurs affecterait les expériences. Et en dernier recours, DESY envisage également une trêve hivernale plus longue comme le CERN. “Nous faisons tout ce que nous pouvons pour nous assurer que nos 3 000 utilisateurs ne font pas faillite”, déclare Leemans.

Les installations de recherche dans d’autres parties du monde sont également aux prises avec la hausse des coûts de l’énergie. Bill Matiko, directeur des opérations de Canadian Light Source (CLS) à Saskatoon, affirme que les coûts d’électricité représentent une part « importante » du budget annuel du laboratoire, environ 8 %. Même si la production intérieure d’énergie au Canada, notamment le gaz naturel, fait que la situation n’y 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 ils remonteront. de 4 % supplémentaires d’ici le 1er avril de l’année prochaine. Environ la moitié de cette augmentation avait été anticipée et budgétisée, dit Matiko. “C’est quelque chose que nous pouvons facilement accommoder en déplaçant les choses dans le budget”, dit-il.

Le CLS, comme de nombreuses grandes installations énergivores, s’est efforcé d’améliorer son 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 beaucoup plus économes en énergie. “Ceux-ci ont des économies importantes en termes de consommation d’énergie”, dit-il. “Les factures d’électricité ne représentent qu’une fraction de ce qu’elles seraient autrement.”

Mais alors que les laboratoires d’Amérique du Nord, comme CLS, n’auront pas besoin de réduire le temps de fonctionnement, ils ne pourront probablement pas accueillir les scientifiques européens qui perdent du temps de faisceau. CLS est déjà sursouscrit, dit Matiko. Avec la fermeture de la source de photons avancée du laboratoire national d’Argonne à Chicago, dans l’Illinois, en avril 2023 pour une mise à niveau d’au moins 12 mois, le temps de faisceau en Amérique du Nord est également sur le point d’être limité. “Certains utilisateurs d’APS veulent déjà accéder à nos faisceaux”, explique Matiko. “Il va y avoir une énorme augmentation de la demande pour nous et pour les autres.”