Innovations dans les Systèmes de Refroidissement Énergétiques
L’Importance Croissante des Systèmes de Refroidissement
À mesure que les températures augmentent lors des journées chaudes, beaucoup d’entre nous se tournent rapidement vers les ventilateurs ou les climatiseurs. Cependant, ces systèmes de refroidissement exercent une pression considérable sur les réseaux électriques, ce qui a incité certains inventeurs à concevoir des modèles capables de stocker de l’énergie tout en la consommant.
Actuellement, le refroidissement représente environ 20 % de la demande mondiale en électricité dans les bâtiments, une proportion qui devrait augmenter avec le réchauffement climatique et l’adoption croissante des technologies de refroidissement. Dans certaines régions du monde, les climatiseurs peuvent représenter plus de la moitié de la demande totale sur le réseau pendant les heures de pointe.
Technologies de Refroidissement avec Stockage d’Énergie
Les nouvelles technologies de refroidissement intégrant le stockage d’énergie pourraient apporter une solution en se rechargeant lorsque l’électricité renouvelable est disponible et que la demande est faible, tout en continuant à fournir des services de refroidissement lorsque le réseau est sous pression.
Yaron Ben Nun, fondateur et directeur technique de Nostromo Energy, déclare : « Nous disons, prenez le problème et transformez-le en solution. »
Le Système IceBrick de Nostromo Energy
L’un des systèmes de Nostromo, appelé IceBrick, fonctionne comme un grand bac à glaçons. Il refroidit une solution d’eau et de glycol pour congeler des capsules individuelles remplies d’eau. Un IceBrick peut contenir des milliers de ces capsules, chacune ayant une capacité d’environ deux litres.
L’isolation permet de maintenir les capsules congelées jusqu’à leur utilisation pour refroidir un bâtiment. Lorsque le moment est venu, la glace est utilisée pour abaisser la température de la solution d’eau-glycol, qui à son tour refroidit l’eau circulant dans le système de climatisation du bâtiment. Ce système est conçu pour être intégré aux équipements existants, selon Ben Nun.
En 2023, Nostromo a installé son premier système aux États-Unis, au Beverly Hilton à Los Angeles. Avec une capacité de 1,4 mégawatt-heure, il dessert également le Waldorf Astoria voisin. L’installation comprend 40 000 capsules, soit environ 68 000 kg de glace. Elle se recharge généralement pendant 10 à 12 heures, de nuit jusqu’à midi, pour être prête à fournir du refroidissement en fin d’après-midi et en soirée, lorsque la demande sur le réseau est élevée et que la production d’énergie solaire diminue.
Bien que l’utilisation de l’IceBrick augmente la consommation totale d’électricité pour le refroidissement, car une partie de l’énergie est perdue en raison de l’inefficacité, l’objectif est de réduire la demande pendant les heures de pointe, ce qui peut réduire les coûts pour les propriétaires de bâtiments. Nostromo est en train de sécuriser environ 300 millions de dollars de financement, en partie grâce au Bureau des programmes de prêts du Département de l’énergie des États-Unis, pour financer entièrement 200 de ces systèmes en Californie.
L’Intégration des Systèmes pour un Impact Maximal
Bien que les propriétaires de bâtiments puissent tirer immédiatement profit de ces solutions de stockage d’énergie individuelles, le véritable potentiel pour aider le réseau réside dans l’interconnexion de ces systèmes. En période de stress extrême sur le réseau, les compagnies d’électricité doivent parfois couper l’alimentation dans certaines zones, laissant les habitants sans électricité au moment où ils en ont le plus besoin. Les technologies capables de s’adapter aux besoins du réseau pourraient contribuer à réduire la dépendance à ces coupures de courant.
Alternatives Innovantes : Le Système de Refroidissement par Dessiccation
La startup Blue Frontier se distingue dans ce domaine en développant des systèmes de refroidissement utilisant des dessiccants. Ces matériaux, capables d’absorber l’humidité, fonctionnent de manière similaire aux petits sachets de perles de silice souvent trouvés dans les chaussures et sacs neufs, mais utilisent une solution saline concentrée.
Les unités de refroidissement de Blue Frontier font passer un flux d’air sur une fine couche de dessiccant, qui extrait l’humidité de l’air. Cet air sec est ensuite utilisé dans un processus de refroidissement évaporatif, semblable à la façon dont la sueur refroidit la peau.
Selon Daniel Betts, fondateur et PDG de Blue Frontier, les systèmes de refroidissement par dessiccation peuvent être plus efficaces que les climatiseurs à compression de vapeur traditionnels. De plus, ces systèmes peuvent se recharger à certains moments et fournir du refroidissement à d’autres.
Défis et Perspectives d’Avenir
La clé du stockage d’énergie dans les systèmes de refroidissement par dessiccation réside dans le processus de recharge. Comme des éponges, les dessiccants ne peuvent absorber qu’une quantité limitée d’eau avant de devoir être essorés. Blue Frontier réalise cela en provoquant l’évaporation d’une partie de l’eau dans la solution saline, généralement à l’aide d’une pompe à chaleur, pour la rendre plus concentrée. Ce système de recharge peut fonctionner en continu ou par intermittence, synchronisé avec des périodes où l’électricité est moins chère ou lorsque davantage d’énergie renouvelable est disponible.
Ces technologies de stockage d’énergie présentent l’avantage de ne pas nécessiter que les utilisateurs réduisent ou éteignent leurs systèmes de refroidissement pour alléger la pression sur le réseau.
Blue Frontier teste actuellement plusieurs systèmes avec des clients et espère produire en plus grande quantité prochainement. Bien que les bâtiments commerciaux soient les premiers à bénéficier de ces installations, Betts souhaite également étendre cette technologie aux maisons et autres types de bâtiments.
Un des défis auxquels sont confrontées les entreprises développant ces nouvelles technologies est de trouver un moyen de stocker de grandes quantités d’énergie de manière efficace sans augmenter les coûts. Les technologies de refroidissement, comme les climatiseurs, sont déjà coûteuses, donc les solutions futures devront être compétitives sur le marché. Cependant, avec la demande croissante de refroidissement dans le monde, il existe encore une opportunité significative pour de nouvelles technologies.
Vers un Avenir Durable
Rethink l’air conditionné ne suffira pas à répondre à l’augmentation massive de la demande énergétique pour le refroidissement, qui pourrait tripler d’ici 2050. Pour y parvenir tout en réduisant les émissions, il sera nécessaire d’augmenter considérablement la capacité d’énergie renouvelable ainsi que d’installer d’énormes batteries sur le réseau. Cependant, intégrer de la flexibilité dans les systèmes de climatisation pourrait aider à réduire les investissements nécessaires pour atteindre un réseau zéro carbone.
Les systèmes de refroidissement peuvent nous aider à faire face à notre climat en réchauffement, mais comme le souligne Ben Nun, « vous vous refroidirez, mais vous continuerez à réchauffer la planète. »
