Water and energy are closely linked: water is part of various energy production systems (power plants, hydroelectricity), and energy is necessary for cleaning, transporting and distributing water. However, in the context of climate change and energy transition, both sectors are to evolve quickly and deeply: energy needs to be increasingly decarbonized (energy transition), and climate change is altering the availability of water resources in time and space, leading to a profound transformation of our ecosystems. It is thus important to evaluate if these two transformations are compatible. France is particularly exposed as around 75% of the electricity mix relies on nuclear and hydropower, two technologies that use an important amount of water to produce energy. More specifically, two projections have not been sufficiently addressed in previous years: the impact of a potential water scarcity on electricity prices, and the impact of energy transition on water demand. This type of analysis of trade-offs and synergies is called Nexus, a concept developed – among others – by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), meaning that water security, energy security and food security are very much linked to one another, and that the actions in any one particular area often can have effects in one or both of the other areas. In this work, a nexus between the water and energy sectors is studied. From a bottom-up approach, this master thesis work evaluates the potential trade-offs and synergies between energy and water in France within the context of the ecological transition towards 2050. Two links are quantitatively explored in depth: the impact of the rise of water prices (obtained through literature review) on electricity costs (with the metric of the Levelized Cost of Electricity - LCOE and its sensitivity to changes of water prices, in €/MWh), and the impact of energy transition on water demand (with the metric of consumption, in million cubic meters (Mm3 ) per year in 2050). The study reveals that the total LCOE of the French electrical transition towards 2050 is calculated at 71.6 €/MWh (in €2020). The sensitivity analysis indicates that the water price is the parameter with the least influence on this result, with an increase in LCOE to 72.1 €/MWh when the water price doubles for industrials (less than 1% of variation). On the other hand, demand scenarios indicate that water demand from the energy sector is to increase from a consumption of around 500 Mm3 in 2020 to 700 Mm3 in 2050. It represents 14% of the current French water consumption (~5 000 Mm3 ), compared to 10% today. Therefore, even if further work is needed to study the water demand of other sectors as well as the impact of water scarcity due to climate change, it is valid to say that the energy transition will increase water needs by 2050. This work thus demonstrates that overall, the main trade-off between water and energy is the increase in water demand for energy by 2050, with a potential impact on other water uses or the balance between ecosystems.However, synergies may also exist between the two sectors. This work focuses on the links in governance (framework of processes, functions, structures, rules, laws and norms born out of the relationships, interactions, power dynamics and communication within an organized group of individuals) of the water and energy sectors. The thesis emphasizes the unique aspects of the water sector within decentralized governance and participatory democracy, highlighting its potential benefits for transition, particularly when compared to the energy sector.

Vatten och energi är nära kopplade till varandra: vatten ingår i olika energiproduktionssystem (kraftverk, vattenkraft) och energi behövs för att rena, transportera och distribuera vatten. Men i samband med klimatförändringarna och energiomställningen kommer båda sektorerna att genomgå snabba och genomgripande förändringar: energin måste i allt högre grad bli koldioxidfri (energiomställning) och klimatförändringarna förändrar tillgången på vattenresurser i tid och rum, vilket leder till en genomgripande omvandling av våra ekosystem. Det är därför viktigt att utvärdera om dessa två omvandlingar är förenliga. Frankrike är särskilt utsatt eftersom cirka 75 % av elmixen är beroende av kärnkraft och vattenkraft, två tekniker som använder en betydande mängd vatten för att producera energi. Mer specifikt har två prognoser inte behandlats tillräckligt under tidigare år: effekterna av en potentiell vattenbrist på elpriserna och effekterna av energiomställningen på vattenbehovet. Denna typ av analys av avvägningar och synergier kallas Nexus, ett koncept som bland annat utvecklats av FN:s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) och som innebär att vattensäkerhet, energisäkerhet och livsmedelssäkerhet är starkt kopplade till varandra och att åtgärder inom ett visst område ofta kan ha effekter på ett eller båda de andra områdena. I detta arbete studeras kopplingen mellan vattenoch energisektorerna. Med ett bottom-up-perspektiv utvärderar denna masteruppsats de potentiella avvägningarna och synergierna mellan energi och vatten i Frankrike inom ramen för den ekologiska omställningen fram till 2050. Två kopplingar undersöks kvantitativt på djupet: effekten av stigande vattenpriser (framkomna genom litteraturgenomgång) på elkostnaderna (med måttet Levelized Cost of Electricity – LCOE och dess känslighet för förändringar i vattenpriserna, i €/MWh), och effekten av energiomställningen på vattenbehovet (med måttet konsumtion, i miljoner kubikmeter (Mm3) per år 2050). Studien visar att den totala LCOE för den franska elomställningen fram till 2050 beräknas till 71,6 €/MWh (i €2020). Känslighetsanalysen visar att vattenpriset är den parameter som har minst inflytande på detta resultat, med en ökning av LCOE till 72,1 €/MWh när vattenpriset fördubblas för industrin (mindre än 1 % variation). Å andra sidan indikerar efterfrågescenarierna att vattenbehovet från energisektorn kommer att öka från en förbrukning på cirka 500 Mm3 år 2020 till 700 Mm3 år 2050. Det motsvarar 14 % av den nuvarande franska vattenförbrukningen (~5 000 Mm3), jämfört med 10 % idag. Även om det krävs ytterligare arbete för att studera vattenbehovet i andrasektorer samt effekterna av vattenbrist till följd av klimatförändringarna, är det därför rimligt att säga att energiomställningen kommer att öka vattenbehovet fram till 2050. Detta arbete visar således att den övergripande avvägningen mellan vatten och energi är den ökade efterfrågan på vatten för energi fram till 2050, med en potentiell inverkan på andra vattenanvändningar eller balansen mellan ekosystemen. Det kan dock också finnas synergier mellan de två sektorerna. Detta arbete fokuserar på kopplingarna i styrningen (ramverk för processer, funktioner, strukturer, regler, lagar och normer som uppstår ur relationer, interaktioner, maktförhållanden och kommunikation inom en organiserad grupp av individer) av vatten- och energisektorerna. Avhandlingen betonar de unika aspekterna av vattensektorn inom decentraliserad styrning och deltagardemokrati, och lyfter fram dess potentiella fördelar för omställningen, särskilt jämfört med energisektorn.