Alors que la concurrence entre les États-Unis et la Chine domine les discussions autour de l’intelligence artificielle, des terres rares, du commerce et de la défense, une autre course se déroule discrètement — et le gagnant pourrait façonner l’avenir de l’énergie.
Le prix à gagner est la fusion nucléaire, qui pourrait devenir une source d’énergie à long terme presque illimitée. Son carburant provient surtout d’isotopes de l’hydrogène — l’élément le plus répandu dans l’univers.
Contrairement aux combustibles fossiles, la fusion ne dépend pas de la combustion. Et contrairement à la fission nucléaire, il n’existe pas de risque de fusion catastrophique. La fusion échappe également à la dépendance des conditions météorologiques, contrairement à l’énergie solaire, éolienne et des vagues qui en dépendent souvent.
Aucun pays n’a produit d’électricité à grande échelle par fusion pour une puissance commerciale. Mais la technologie attire déjà l’intérêt d’un nombre croissant d’entreprises tournées vers l’avenir, y compris des sociétés spécialisées dans l’IA qui ont signé des accords d’approvisionnement en électricité bien avant que cela ne soit prêt.
Trump Media & Technology Group, la société mère du groupe médiatique Truth Social affilié au président Donald Trump, figure parmi ces acteurs. Elle doit fusionner cette année avec le développeur californien de fusion TAE Technologies dans le cadre d’une opération évaluée à plus de 6 milliards de dollars.
Puissance du Soleil
La fusion se produit dans la plupart des étoiles lorsque des noyaux atomiques légers entrent en collision. La reproduire sur Terre exige des températures dépassant 180 millions de degrés Fahrenheit.
Bien que plusieurs moyens aient été explorés pour atteindre la fusion, la plupart des expériences se déroulent dans des tokamaks, acronyme russe décrivant une construction en forme d’anneau où des bobines magnétiques contiennent un plasma superchauffé et l’empêchent d’endommager la paroi du réacteur.
Les scientifiques américains disposent de plus d’un demi-siècle d’expérience, remontant à des programmes précoces issus des recherches sur les armes nucléaires menées au milieu du XXe siècle. En 2022, des chercheurs du National Ignition Facility du Lawrence Livermore National Laboratory en Californie ont atteint une étape clé en réalisant une réaction de fusion qui a produit plus d’énergie qu’il n’en fallait pour l’enflammer.
Mais si le pays conserve une avance dans la recherche, les superconducteurs, les logiciels et les lasers, cet avantage se réduit à mesure que la Chine comble l’écart grâce à d’importants investissements et à son expansion rapide de nouvelles installations.
En juin, des scientifiques de l’Institute of Plasma Physics à Hefei, dans la province orientale de l’Anhui, ont annoncé que l’Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), surnommé le « soleil artificiel » de la Chine, avait testé avec succès deux pièces développées localement et essentielles pour les réacteurs futurs : un aimant toroïdal et une bobine centrale supraconductrice à haute température.
La domination chinoise dans la fabrication, la production de masse, la main-d’œuvre qualifiée et les éléments des terres rares pourrait freiner l’élan de la fusion américaine, avertit le SCSP dans son évaluation d’octobre.
« Cette approche stratégique reflète le succès [de la Chine] dans les panneaux solaires et les batteries de véhicules électriques, ce qui pourrait limiter la capacité des États-Unis à transformer les avancées en ingénierie de fusion en réacteurs commerciaux », indique le rapport.
Poussée et attraction de l’IA
On s’attend à ce que l’intelligence artificielle donne un coup d’accélérateur aux progrès de la fusion, et la relation entre ces domaines est symbiotique.
L’IA peut aider à accélérer la conception des réacteurs, à optimiser les opérations en temps réel et à effectuer des simulations complexes du comportement du plasma et des performances du réacteur, ce qui pourrait permettre à l’industrie de surmonter certains des obstacles techniques qui ont jusqu’ici empêché la fusion d’être rentable commercialement.
L’ampleur et la fiabilité de l’électricité requise par les centres de données pourraient faire des entreprises technologiques les premiers grands acheteurs d’une énergie issue de la fusion commerciale, a-t-il déclaré.
« Il faut une production d’énergie importante. Il s’agira probablement d’une énergie dédiée ou largement dédiée à l’utilisation des données dans les centres de données », a-t-il déclaré. « Et les centres de données eux-mêmes auront besoin d’une énergie extrêmement fiable et abondante. »
Cela a surpris bon nombre d’acteurs de l’industrie de la fusion qui s’attendaient à ce que les grandes utilities soient les plus gros clients, a déclaré Whyte.
Le marché réagit déjà.
Commonwealth Fusion Systems, une société privée cofondée par Whyte et d’autres chercheurs du MIT, a signé l’année dernière un accord avec Google pour vendre la moitié de l’électricité provenant de son plan de centrale à tokamak unique de 400 mégawatts — suffisant pour alimenter environ 150 000 à 200 000 foyers.
La construction de l’installation, nommée ARC, devrait débuter près de Richmond, en Virginie, l’année prochaine, avec l’espoir qu’elle puisse être mise en service au début des années 2030.
Cet accord est un pari sur une « technologie à potentiel transformateur », a déclaré Michael Terrell, responsable de l’énergie avancée chez Google.
À Everett, dans l’État de Washington, Helion Energy a signé un accord pour fournir à Microsoft au moins 50 mégawatts d’électricité à partir d’une centrale de fusion planifiée. L’entreprise poursuit une configuration de champ inversé (field-reversed), une conception alternative au tokamak.
Et contrairement au projet ARC, le site Helion est conçu pour délivrer de l’électricité au réseau local.
Comment Percer
Trois éléments sont nécessaires pour que l’énergie de fusion devienne commercialement viable : le carburant doit être suffisamment chaud, suffisamment dense et suffisamment longtemps confiné pour maintenir la réaction et produire un excédent d’énergie.
Mais le « triple produit » n’est qu’une partie du tableau, explique Thomas Sunn Pedersen, directeur technique de Type One Energy, une startup de fusion qui poursuit les stellarators, une conception rivale qui vise à stabiliser le plasma sans les courants électriques importants utilisés dans les tokamaks.
Les États-Unis et la Chine figurent parmi les sept pays contributeurs d’ITER, un gigantesque cœur de réacteur tokamak en construction dans le sud de la France, aux côtés de l’Union européenne, du Japon, de la Corée du Sud, de l’Inde et de la Russie.
Le projet vise à démontrer une fusion soutenue à l’échelle, avec des participants ayant accès à la recherche, à la technologie et à l’expérience opérationnelle qui pourraient influencer leurs propres usines commerciales à l’avenir.
L’avance serrée des États-Unis
Avec la percée de la National Ignition Facility en 2022, les États-Unis restent le seul pays à avoir réussi l’allumage par fusion.
« Cela ne s’est bien sûr pas produit du jour au lendemain et résulte de décennies de financement fédéral soutenu et d’investissements en recherche et développement », a déclaré Lin.
« Dans l’ensemble, je pense que les États-Unis, grâce en grande partie à des startups ambitieuses soutenues par du capital privé, mènent le monde de la fusion et restent le foyer de l’industrie privée de fusion la plus vaste et la plus dynamique au niveau mondial », a déclaré Lin.
Les efforts américains en matière de fusion se caractérisent jusqu’à présent par un investissement privé associé à des financements fédéraux pour la recherche. Le programme Fusion Energy Sciences du Département de l’Énergie a reçu 790 millions de dollars l’année dernière.
Les États-Unis comptaient 42 entreprises spécialisées dans la fusion à l’horizon 2025. Ensemble, elles avaient levé environ 8,05 milliards de dollars, soit environ 53 pour cent du financement mondial pour des entreprises privées de fusion, selon une évaluation de septembre par le Fusion Observatory du F4E, qui fait partie de l’organisation de l’UE gérant les contributions à ITER.
En termes de financement privé, la Chine serait considérée comme un concurrent nettement distant avec environ 5,14 milliards de dollars investis dans huit entreprises, soit près de 34 pour cent du total, selon le rapport.
Le financement public et privé est difficile à estimer en Chine compte tenu des liens étroits entre de nombreuses entreprises officiellement privées et l’État.
Le talent croissant de la Chine
La Chine poursuit les mêmes objectifs que les États-Unis mais avec une approche plus dirigée par l’État.
« En réalité, il s’agit d’une compétition entre des systèmes [politiques] plus vastes qui s’emploient réellement à développer ce type de technologies », a déclaré Whyte, responsable de l’UKAEA.
Il est pratiquement impossible d’imaginer des limites à la capacité du Parti communiste chinois à mobiliser des investissements pour des technologies qu’il juge stratégiques. La fusion a été nommée « industrie du futur » dans le plan de développement quinquennal dévoilé en janvier.
« La Chine agit rapidement pour convertir cette même science en infrastructures à grande échelle, une phase de commercialisation où elle peut gagner le plus de terrain », a déclaré Lin.
À compter de l’an dernier, la Chine avait mobilisé au moins 6,5 milliards de dollars vers des projets de fusion axés sur la commercialisation depuis le début de 2023 — presque trois fois ce que le programme de fusion du Département de l’Énergie des États-Unis a reçu au cours de la même période, a ajouté Lin.
La Chine dispose d’un vivier croissant de travailleurs hautement formés dans les domaines scientifiques et techniques. Le pays a délivré environ 50 000 doctorats en STEM en 2022, contre moins de 34 000 aux États-Unis, a affirmé le magazine fDi Intelligence, propriété du Financial Times, l’année dernière.
La Chine a aussi supplanté les États-Unis en matière de brevets sur la fusion, selon une analyse de 2023 réalisée par Astamuse, une société japonaise d’intelligence technologique basée à Tokyo.
Le plus grand obstacle de l’Amérique
La Chine bénéficie d’une base industrielle bien établie, d’une capacité de construction à l’échelle industrielle et d’une vaste expérience dans la construction d’infrastructures énergétiques nucléaires tant sur le plan national qu’à l’international.
Cela importe car la fusion ne peut être commercialisée uniquement par des avancées scientifiques. Les États-Unis devront soit fabriquer les matériaux spécialisés nécessaires aux réacteurs chez eux, soit les obtenir via des chaînes d’approvisionnement sûres, a indiqué Pedersen de Type One Energy.
« Nous ne pouvons pas tout simplement tout dépendre de la Chine pour tout produire pour nous », a déclaré Pedersen. Les pays occidentaux sont devenus trop dépendants des usines chinoises, privilégiant l’économie à court terme sans prendre pleinement en compte les vulnérabilités géopolitiques, a-t-il ajouté.
Le gouvernement américain a agi sur l’une des recommandations du SCSP l’année dernière en créant un Bureau dédié à la Fusion au Department of Energy, mais les niveaux de financement ne sont pas encore là, selon Lin, le conseiller du SCSP.
Le think tank a appelé le gouvernement fédéral à injecter 10 milliards de dollars dans l’écosystème de la fusion, un financement qui devrait réduire les risques pour les plantes pilotes du secteur privé, construire des infrastructures communes et développer une chaîne d’approvisionnement domestique que aucune entreprise ne pourrait bâtir seule.
Un investissement d’une telle ampleur pourrait « transformer la fusion d’une percée scientifique en une source d’énergie commerciale scalable », a déclaré Lin. Mais il reste encore beaucoup à faire pour convaincre les investisseurs privés qu’« il existe une voie vers l’énergie par fusion sur une échelle de temps qui retient l’intérêt. »
