Des startups européennes développent des systèmes de refroidissement innovants qui remplacent les gaz traditionnels par des alliages métalliques, des champs magnétiques ou la pression. Cette technologie émergente pourrait transformer le refroidissement des bâtiments.
Startups européennes testent des systèmes de refroidissement qui abandonnent totalement les gaz réfrigérants classiques, utilisant des alliages métalliques, des champs magnétiques et la pression pour extraire la chaleur de l’air. La technologie en est à ses débuts, mais pourrait transformer la manière de refroidir les habitations et les bâtiments.
Avec des records de chaleur en Europe, la course à la climatisation est devenue inévitable, mais problématique.
Les systèmes classiques utilisent des gaz réfrigérants efficaces, mais dangereux pour l’environnement, et l’Union européenne (UE) a décidé d’en limiter l’usage.
Une nouvelle génération de technologies de refroidissement à état solide sort des laboratoires pour les premiers tests concrets.
Le problème de la climatisation traditionnelle
La plupart des climatiseurs fonctionnent sur un cycle où un gaz réfrigérant alterne entre état liquide et gazeux pour transférer la chaleur.
Cette méthode efficace a un coût élevé, car elle consomme beaucoup d’énergie et, en cas de fuite, les gaz fluorés actuels peuvent avoir un impact sur le réchauffement climatique des milliers de fois supérieur au CO2.
Les alternatives chimiques comme le propane ou l’ammoniac existent, mais posent des problèmes d’inflammabilité et de toxicité.
Sachant que le refroidissement représente environ 3% des émissions mondiales de gaz à effet de serre et que la demande d’électricité pour la climatisation pourrait plus que tripler d’ici 2050, l’industrie cherche des alternatives radicalement différentes.
Bien que seulement 20% des foyers européens aient la climatisation, davantage de familles devraient en adopter à mesure que les vagues de chaleur deviennent plus fréquentes et intenses.
Refroidir les maisons sans gaz
Le refroidissement à état solide regroupe des technologies qui éliminent totalement les réfrigérants chimiques, comme l’explore Wired.
Il utilise des matériaux qui chauffent ou refroidissent sous une force externe : pression mécanique, courant électrique ou champ magnétique.
À l’Université de Sarre, en Allemagne, l’équipe de Paul Motzki teste des alliages nickel-titane qui refroidissent lorsqu’on les étire puis les relâche, un procédé nommé refroidissement élastocalorique.
Le professeur Paul Motzki développe de nouveaux réfrigérants pour la technologie climatique, appelés élastocaloriques, avec le groupe de recherche du professeur Dirk Bähre. Crédit : Oliver Dietze/Université de Sarre
Les premiers résultats montrent des baisses de température intérieure de cinq à 10 °C, avec une efficacité supérieure aux systèmes classiques.
Le projet bénéficie d’une subvention de quatre millions d’euros du Conseil européen de l’innovation (EIC Pathfinder) et inclut des universités italiennes et slovènes.
En partenariat avec l’irlandaise Exergyn, l’équipe espère installer la technologie dans des bâtiments neufs dans les prochaines années.
Par ailleurs :
- La canadienne Mimic Systems teste une pompe à chaleur à semi-conducteurs, avec un prototype installé dans un appartement à Vancouver.
- L’allemande Magnotherm mise sur les champs magnétiques et prépare des tests dans une chaîne de supermarchés avant de passer à la climatisation domestique.
- Au Royaume-Uni, Barocal, une spin-off de Cambridge, développe des cristaux plastiques qui libèrent de la chaleur sous compression, une approche qui a obtenu 10 millions de dollars de financement initial.
Les doctorants Thorben Trodler (gauche) et Michael Fries (droite) optimisent ces structures délicates d’échange de chaleur en alliage nickel-titane, traversées par l’air et l’eau. Les structures tridimensionnelles sont produites couche par couche par fabrication additive sur imprimante 3D. Crédit : Oliver Dietze/Université de Sarre
Des tests à grande échelle manquants
Malgré l’enthousiasme, rien ne garantit que ces technologies soient prêtes pour le marché de masse. L’un des défis majeurs est la durabilité : les systèmes qui étirent ou compriment des matériaux des milliers de fois doivent prouver leur résistance sur des millions de cycles sans défaillance, d’autant que les consommateurs attendent une longue durée de vie pour un appareil de climatisation.
Néanmoins, des fabricants importants investissent déjà directement dans ces startups, montrant une confiance croissante en une sortie du marché de niche vers le grand public.
Une pièce d’un problème plus vaste
Il faut souligner qu’aucune de ces technologies ne résout à elle seule le problème de la chaleur en Europe. De nombreux bâtiments européens ont été conçus pour retenir la chaleur, non pour la dissiper, et les zones urbaines denses aggravent cet effet.
Les spécialistes défendent donc une « hiérarchie du refroidissement » :
- D’abord, réduire l’accumulation de chaleur par l’ombre, la ventilation et les matériaux réfléchissants ;
- Ensuite, recourir à des solutions mécaniques.
Des villes comme Paris avancent déjà dans cette direction avec un réseau de refroidissement urbain qui fait circuler l’eau froide du fleuve via des canalisations souterraines pour rafraîchir les bâtiments publics.