Une nouvelle technologie pourrait réduire la consommation d'énergie dans la climatisation

Chaque année, les températures augmentent et les climatiseurs doivent consommer davantage d'énergie pour nous maintenir au frais. Heureusement, cette nouvelle technologie pourrait nous aider à équilibrer ces besoins énergétiques. À mesure que la planète se réchauffe, nous aurons besoin de toute l'aide possible.

La climatisation consomme beaucoup d'énergie

Imaginez une chaude journée d'été où même les fenêtres ouvertes sont étouffantes car la combinaison de la chaleur et de l'humidité est presque insupportable. Heureusement, vous avez un climatiseur et des journées comme celles-ci en valent la peine. Allumer cet appareil est désagréable, mais c'est ce qu'il faut faire pour survivre. Malheureusement, des journées comme celles-ci ne sont plus des exceptions mais deviennent la règle.

Environ 20 % de l'énergie que nous utilisons dans les bâtiments aujourd'hui est destinée aux climatiseurs et aux ventilateurs électriques. Cela a de graves répercussions sur le réseau électrique et, dans les cas extrêmes, cela peut conduire à des coupures de courant tournantes juste pour garantir que les gens reçoivent de l'électricité. Une bonne raison d'utiliser un outil comme le tableau de bord de consommation d'énergie d'Alexa, s'il en est.

Il n'est pas surprenant que la consommation d'énergie de ces appareils augmente en raison de la hausse lente mais constante des températures dans le monde. Le 22 juillet dernier, la NASA a enregistré la journée la plus chaude jamais enregistrée. Mesurer votre consommation d'énergie peut vous aider, mais ce problème dépasse l'individu. En consommant davantage d'énergie, nous aggravons le problème du réchauffement climatique, mais il existe peut-être un moyen de faire face à cette consommation d'énergie galopante.

Les unités de climatisation sont conçues pour refroidir

Les climatiseurs évacuent la chaleur de l'intérieur par une série d'étapes, le cycle du réfrigérant étant au cœur de leur fonctionnement. Le réfrigérant alterne entre un état liquide et un état gazeux lorsqu'il circule dans le système pour transférer la chaleur. Lorsqu'il traverse le serpentin de l'évaporateur à l'intérieur de la pièce, le réfrigérant absorbe la chaleur de l'air intérieur en passant de l'état liquide à l'état gazeux, refroidissant ainsi efficacement l'espace.

Le fluide frigorigène, désormais gazeux, est ensuite envoyé au compresseur, qui augmente sa pression et sa température. Ce gaz chaud à haute pression se dirige vers le condenseur, généralement situé à l'extérieur, où il libère la chaleur absorbée dans l'air extérieur et se condense à nouveau en liquide. Le fluide frigorigène passe ensuite par un détendeur qui abaisse sa pression et sa température, le transformant en liquide froid et permettant au cycle de recommencer.

Une méthode de refroidissement moins courante est celle des unités de climatisation à adsorption. Elles fonctionnent selon un cycle différent qui utilise un matériau solide pour adsorber la vapeur d'eau. Le cycle est un peu différent de celui de la climatisation traditionnelle :

• Adsorption: L'eau s'évapore dans l'évaporateur, créant un effet de refroidissement. La vapeur est adsorbée par le matériau adsorbant (comme le gel de silice ou la zéolite).
• Préchauffage : Le lit adsorbant est chauffé, en préparation de la désorption.
• Désorption : Un chauffage supplémentaire amène l'adsorbant à libérer la vapeur d'eau, qui se condense ensuite dans le condenseur.
• Pré-refroidissement : Le lit adsorbant est refroidi, préparant ainsi la phase d'adsorption suivante.

Ces systèmes peuvent être plus fiables que les systèmes de climatisation traditionnels en raison de l'absence de pièces mobiles. Ils sont également plus économes en énergie que les systèmes de climatisation classiques, bien qu'ils soient plus coûteux à installer. Les unités d'adsorption sont également beaucoup trop grandes pour être utilisées pour le refroidissement domestique. Pourtant, il existe peut-être un moyen de rendre les systèmes de refroidissement domestiques plus économes en énergie, et cela commence par le simple glaçon.

Quel est le rapport entre les glaçons et la climatisation ?

Lors d'une chaude journée d'été, mettre un glaçon dans la bouche procure une sensation rafraîchissante. Cependant, la glace est également un appareil de refroidissement utile si elle est utilisée correctement. Les innovateurs technologiques Nostromo Energy ont mis au point une méthode permettant d'exploiter la puissance de la glace, et cela commence par un test effectué dans un hôtel, sans doute un énorme consommateur d'énergie pour le refroidissement.

L'entreprise a équipé l'hôtel Beverly Hilton d'un système utilisant d'énormes blocs de glace de taille industrielle comme source de refroidissement. Baptisé système IceBrick, il comprend 40 000 capsules de glaçons à base d'eau et de glycol, ce qui équivaut à environ 150 000 livres de glace.

Le système IceBrick est censé aider les propriétaires de bâtiments à gérer les coûts d'exploitation de leurs locaux pendant les heures de pointe. Basé sur ce concept, le système congèlerait les blocs de glace pendant les heures creuses afin que le bâtiment puisse accéder à l'énergie stockée pour le refroidissement lorsque la demande augmente.

De nombreux bâtiments sont déjà équipés de réservoirs de refroidissement dans leurs systèmes de climatisation. Cependant, la technologie de Nostromo utilise à la fois la puissance de congélation et de refroidissement, au lieu d'avoir simplement un réservoir d'eau réfrigérée pour la dissipation de la chaleur. Il a été prouvé que le fait de piéger l'énergie dans la glace pourrait profiter à de nombreux endroits et à de nombreuses personnes. Le stockage de glace peut réduire la demande en énergie jusqu'à 34 % dans certaines régions.

Cette technologie, appelée stockage d'énergie thermique à froid (CTES), sera probablement la prochaine frontière en matière d'efficacité de la climatisation. La différence entre le CTES et les systèmes traditionnels est qu'il ne cherche pas à réduire les coûts énergétiques de refroidissement, mais plutôt à tenir compte des heures de demande de refroidissement. L'efficacité provient principalement de la programmation du refroidissement pour qu'il se produise au moment où le bâtiment en a le plus besoin.

Les avantages et les inconvénients de ce système

La technologie IceBrick de Nostromo est innovante et pourrait modifier considérablement les niveaux de consommation d'énergie dans certains cas. Son principal avantage est qu'elle ne nécessite pas d'adaptation des habitudes de l'utilisateur. Le système fonctionne indépendamment de toute intervention de l'utilisateur, hormis l'installation du système IceBrick en premier lieu.

L'installation de ce système dans un système de fenêtre peut s'avérer plus compliquée que rentable, ce qui signifie que le système de Nostromo pourrait être mieux adapté aux grands bâtiments climatisés de manière centralisée. Cependant, parallèlement au système IceBrick de Nostromo, quelques autres entreprises travaillent également sur d'autres fluides dotés de meilleures capacités de stockage de chaleur et plus portables que les systèmes massifs de blocs de glace.

Juste la pointe de l'iceberg

Si la technologie IceBrick est une preuve de faisabilité solide pour le CTES, les entreprises progressent dans plusieurs autres domaines. De la chaleur solaire sur sel fondu aux particules surchauffées, le stockage d'énergie thermique pourrait être le moyen d'obtenir une meilleure efficacité énergétique.

Les dispositifs de stockage d'énergie comme les batteries au graphène pourraient contribuer à réduire le besoin de production d'énergie nuisible à l'environnement. Ce n'est pas surprenant non plus. Il est bien plus efficace de chauffer et de refroidir les bâtiments à l'aide de la technologie de stockage thermique que de dépendre de la production d'énergie pour répondre aux besoins du bâtiment. Les étés devenant de plus en plus chauds, il faut espérer que cette solution sera facile à mettre en œuvre le plus tôt possible.