Rendre les climatiseurs moins gourmands et moins polluants, le nouveau défi du secteur

Face à la généralisation de l’air conditionné pour faire face au réchauffement climatique, l’industrie et la recherche travaillent à rendre les appareils moins gourmands en électricité et à se passer des gaz réfrigérants ultra-nocifs pour l’environnement.

Réduire la consommation

L’innovation se fait sur trois fronts, le plus évident étant les besoins en énergie, qui constituent pour les climatiseurs aux Etats-Unis 6% de toute l’électricité produite dans le pays.

Plusieurs améliorations techniques, notamment la technologie dite “inverter” qui permet de moduler la vitesse du moteur, ont déjà permis de réduire de moitié la consommation moyenne d’électricité des climatiseurs depuis 1990, selon le ministère américain de l’Energie.

Parmi les autres nouveautés, le système dit d’aération à la demande qui utilise des capteurs pour déterminer le nombre de personnes dans un bâtiment et ajuster les flux d’air.

Se passer des gaz les plus nocifs

Le deuxième défi du secteur consiste à trouver des substituts aux gaz réfrigérants qui équipent encore l’essentiel du parc, évalué à près de deux milliards d’unités par l’Agence internationale de l’énergie (AIE). Bien qu’enfermés dans les appareils, ces gaz peuvent s’échapper en cas de fissures ou de non-recyclage du climatiseur.

Durant des décennies, les climatiseurs utilisaient quasi uniquement des gaz chlorofluorocarbonés (CFC) ou hydrochlorofluorocarbonés (HCFC), dont le potentiel de réchauffement climatique est jusqu’à 10.000 fois celui du CO2 à poids équivalent. Ces deux gaz ont été interdits par le protocole de Montréal, en 1987. Leurs successeurs, les hydrofluorocarbones (HFC), ont fait l’objet d’un amendement au protocole, en 2016, et doivent disparaître d’ici 2050.

Les sites industriels ont déjà recours à d’autres gaz, comme l’ammoniac, qui ne contribue pas à l’effet de serre, ainsi qu’aux hydrocarbures, principalement le propane, dont les émissions sont moindres que le méthane. “Dans certains pays, le R-290 (propane) commence à être utilisé” pour les climatiseurs individuels, explique Ankit Kalanki, du Rocky Mountain Institute.

Mais ce gaz étant lui aussi inflammable, à la différence du HFC, les quantités utilisables sont limitées par la réglementation et des mesures de sûreté supplémentaires doivent être prises. De ce fait, “leur utilisation est encore très marginale”, selon l’ingénieur, car “ce niveau de sophistication fait monter le prix”.

Or, “le marché de l’air conditionné résidentiel a tendance à aller d’abord chercher les prix les plus bas, et l’efficacité ensuite”, détaille Ankit Kalanki.

Autre piste: la jeune société Pascal, créée cette année à Cambridge (Massachusetts), travaille à la création d’un mécanisme centré sur des réfrigérants qui ne quittent jamais l’état solide et évitent ainsi toute émission.

Climatiseurs nouvelle génération

D’autres développent des climatiseurs qui se passent de compression, technologie énergivore qui a peu changé depuis son invention en 1902. Elle consiste à faire varier, dans un circuit fermé, la pression appliquée au réfrigérant, ce qui lui permet d’attirer l’air chaud d’une pièce.

Des chercheurs de l’Université nationale de Singapour et, de façon distincte, une équipe du Wyss Institute de l’université d’Harvard, aux Etats-Unis, ont ainsi mis au point des climatiseurs qui utilisent de l’eau pour refroidir l’air.

La start-up Blue Frontier, dans laquelle a investi Bill Gates, utilise elle une solution saline qui capte l’humidité de l’air, puis le refroidit, là aussi, par contact avec l’eau. Cette solution permet également de stocker de l’énergie utilisable à tout moment, “donc vous n’avez pas à vous inquiéter de limitations” de l’accès à l’électricité en périodes de forte consommation, souligne Daniel Betts, directeur général de Blue Frontier.

Toutefois, ces technologies ont un coût. Afin de “supprimer la charge financière” liée à l’investissement dans ces unités, l’entreprise souhaite proposer à partir de 2025 “un service par abonnement” aux propriétaires de bâtiments commerciaux qui, souvent, “ne voient pas l’intérêt d’avoir des équipements plus efficients”, mais plus onéreux, “à part pour le marketing”, fait valoir M. Betts.

Côté technologies, reste le troisième problème que pose pour l’environnement l’air conditionné, à savoir le rejet d’air chaud hors des bâtiments, que le refroidissement à eau ne résout pas.

Parmi les quelques options existantes, les systèmes géothermiques évitent de réchauffer l’air extérieur grâce à un réseau de tuyaux enterré.