Refroidir grâce au soleil : une technologie qui avance à pas de géant

Les rejets thermiques peuvent nous rafraîchir

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Un projet européen de froid solaire

L'Union Européenne lance un projet de refroidissement industriel sous le soleil espagnol.

Un projet de recherche suisse qui s'est terminé en novembre dernier a démontré de manière impressionnante le potentiel du froid par le soleil. L'Empa (Laboratoire fédéral d’essai des matériaux) soutient un projet en Espagne.

Tant de nos pratiques quotidiennes produisent de la chaleur, de la cuisine en passant par l’ordinateur, la douche ou encore le moteur de notre voiture. Toute cette énergie est perdue, et cela doit cesser. Un groupe de chercheurs européens, dont fait partie une équipe de l'Empa, s'est fixé pour but de récupérer les rejets thermiques L'intérêt de Matthias Koebel pour la question remonte au projet de recherche THRIVE («Thermally driven adsorption heat pumps for substitution of electricity and fossil fuels»), un projet initié par le IBM Research Center Zurich à Rüschlikon. Son objet: Que peut-on faire d'utile avec les énormes quantités de chaleur dissipées par les grands centres de calcul? Cette énergie suffirait-elle par exemple pour les refroidir? Les chercheurs d'IBM ont sollicité la collaboration d'une série de spécialistes en matériaux et en systèmes travaillant à l'EPF de Zurich, à la Haute Ecole Technique de Rapperswil (HSR), à la Haute Ecole d'Ingénierie et de Gestion vaudoise HEIG-VD, à l'Institut Paul Scherrer et à l'Empa. Objectif: Développer une pompe à chaleur dite à adsorption «transformant» les calories en froid.

Le matériau de l'Empa triple la puissance réfrigérante
En novembre 2018, à l'issue de 47 mois de travail, le projet arrivait à bon terme. Dans le cadre de THRIVE, les chercheurs de l'HSR ont commencé par réaliser une pompe à chaleur expérimentale d'une puissance de 1 kW, suivie d'une pompe à chaleur à adsorption dix fois plus puissante. Cette dernière suffirait à climatiser une maison familiale du sud de l'Europe en plein été.
Les pompes à chaleur à adsorption ne servent pas seulement à climatiser les maisons individuelles ou les parcs de serveurs, mais aussi à améliorer l'efficience des réseaux de chauffage à distance. Selon les calculs de l'HEIG-VD, elles permettraient, au niveau suisse, de réaliser des gains d'énergie de quatre à neuf pourcents sur le chauffage fixe et, selon les calculs du PSI, de trois à six pourcents supplémentaires dans le domaine des rejets thermiques industriels. L'équipe de Koebel a réussi à développer un nouveau matériau d'adsorption dont la puissance réfrigérante est plus de trois fois supérieure à celle du matériau utilisé en début du projet.

Koebel souhaite poursuivre dans cette voie. «Nous avons développé une éponge de carbone qui, grâce à ses micropores, peut adsorber une très grande quantité d'eau et convient donc remarquablement bien aux pompes à chaleur à adsorption», explique-t-il. Ce matériau est produit par pyrolyse à partir d'une résine synthétique. «Avec cette méthode, nous pouvons l'adapter très précisément à son utilisation.».
Chauffer des locaux ou des produits va bien entendu rester une nécessité. Nous devons toutefois apprendre à beaucoup mieux exploiter les rejets thermiques. Réduire la consommation de combustibles fossiles signifie aussi limiter le gaspillage de chaleur en utilisant les rejets thermiques à l'échelle industrielle