Le mois d'août vient de se terminer et les dégâts d'un énième record de chaleur sont visibles partout. Canicules et incendies sont un leitmotiv bien connu, auquel s’ajoute peu à peu l’effondrement des réseaux électriques. Des milliers et des milliers de familles sont « dans le noir » en raison des effets de la surcharge énergétique.
Les pannes de courant périodiques n'offrent qu'un petit aperçu de ce qui est susceptible de se produire à l'avenir. La croissance démographique, l'urbanisation et les températures estivales tripleront le nombre de climatiseurs installés dans le monde d'un demi-siècle. Le total des climatiseurs va vers 6 milliards, selon le rapport Future of Cooling de l'Agence internationale de l'énergie.
La climatisation représente l’un des défis les plus insidieux du changement climatique et l’un des problèmes technologiques les plus difficiles à résoudre.
C'est évident: plus le monde est chaud, plus nous avons besoin de refroidissement
Ce n’est pas seulement une question de confort, mais aussi de santé et de survie dans une grande partie du monde. Pourtant, les climatiseurs eux-mêmes produisent suffisamment de chaleur pour augmenter de manière mesurable les températures urbaines et augmenter les gaz à effet de serre.
Des milliards de nouvelles unités gourmandes en énergie créeront une augmentation de l’une des plus grandes sources de demande d’électricité au monde.
Sans améliorations majeures, la demande d'énergie provenant du refroidissement triplera également, atteignant i 6.200 térawattheures d'ici 2050, soit près d'un quart de la consommation totale d'électricité dans le monde aujourd'hui.
54,4 ° Celsius (130 degrés Fahrenheit). C'est la température la plus élevée jamais enregistrée sur Terre. Et il a été enregistré le mois dernier, à Death Valley en Californie. Voulons-nous continuer comme ça? Et aider dans la chaleur?
La technologie du climatiseur est au point mort
Je vois peu de progrès dans le secteur. Mis à part de petits gains d'efficacité, la technologie sous-jacente des climatiseurs fonctionne un peu comme lorsqu'elle a été introduite il y a près d'un siècle.
"Le fait que l'utilisation des climatiseurs continue d'augmenter alors que le produit ressemble en grande partie à ce qu'il était il y a des décennies parle de lui-même", dit-il. Romanin gagne, PDG de Treau, une startup basée à San Francisco développant un nouveau type de pompe à chaleur.
« Je pense que beaucoup de gens seraient enthousiasmés par un changement, mais il n'y a eu que des progrès progressifs », dit-il. Et il a raison.
Au cours des dernières décennies, il y a eu des améliorations beaucoup plus importantes dans d'autres technologies énergétiques (panneaux solaires, batteries et véhicules électriques) grâce à l'opinion publique et à l'intervention de l'État. Treau fait partie des startups et groupes de recherche qui tentent désormais de progresser sur le refroidissement.
Cela peut ne pas suffire
Même si le stock mondial d’unités de climatisation devient beaucoup plus efficace, les augmentations attendues de leur utilisation sont si importantes que la demande mondiale d’électricité continuera d’augmenter. Cela compliquera la tâche déjà prohibitive de nettoyage des secteurs énergétiques mondiaux. Cela signifie que les nations ne doivent pas se contenter de remanier les infrastructures électriques existantes : elles doivent construire des systèmes beaucoup plus vastes que ceux qui ont jamais existé et tout faire avec des sources renouvelables ou sans émissions.
Refroidir les grands volumes d'air chaud qui remplissent les maisons, les bureaux et les usines est, et sera toujours, une énorme consommation d'énergie.
Le problème n’est pas seulement que de plus en plus de climatiseurs nécessiteront de plus en plus d’électricité pour les alimenter. Le fait est que cela augmentera surtout la quantité nécessaire pendant les heures de pointe, lorsque les températures sont vraiment chaudes. Un problème déjà connu sous le nom de « courbe de canard » qui sera également provoqué des recharges de voitures électriques. Tout le monde aura tendance à se ressourcer la nuit, tout le monde allumera sa climatisation aux heures les plus chaudes. Nous devons surconstruire les systèmes électriques pour répondre à des niveaux de demande qui ne peuvent survenir que quelques heures ou quelques jours par an.
Attention à l'Inde
Le monde verra une augmentation beaucoup plus importante de la demande de climatiseurs dans les pays où la classe moyenne est en expansion rapide et où les vagues de chaleur deviendront plus fréquentes et plus sévères. En particulier L'Inde devrait installer 1,1 milliard d'unités supplémentaires d'ici 2050, augmentant ainsi la part des climatiseurs dans la demande électrique de pointe du pays de 10 % à 45 %.
Comment cela peut-il être résolu?
Énergie propre - L’action la plus cruciale doit avoir lieu sur le réseau électrique dans son ensemble. Nous devons recourir davantage à des sources d’énergie propres, telles que l’énergie solaire et éolienne, pour réduire les émissions indirectes de gaz à effet de serre résultant de l’utilisation des climatiseurs.
Réseaux intelligents – le développement de réseaux de plus en plus intelligents pourrait aider les systèmes électriques à faire face aux pointes de demande en courant alternatif. Cela implique l’ajout de capteurs, de systèmes de contrôle et de logiciels. Systèmes capables de réduire automatiquement l'utilisation lorsque la température extérieure diminue ou lorsque les personnes quittent les espaces pendant de longues périodes.
Alternative fraîche – Le monde peut également réduire les émissions de la climatisation en optant pour des réfrigérants alternatifs. Les fabricants s'appuient largement sur les hydrofluorocarbures, des gaz à effet de serre très puissants qui peuvent s'échapper pendant la fabrication et la réparation ou à la fin de la durée de vie d'un appareil.
En vertu d’un amendement de 2016 au Protocole de Montréal, les entreprises et les pays doivent de plus en plus se tourner vers des options à moindre impact. Il existe des composés prometteurs appelés HFO, certains hydrocarbures comme le propane et même le dioxyde de carbone (qui a au moins moins d'effet calorifique que les réfrigérants existants).
Les réfrigérants alternatifs pourraient réduire les émissions de l’équivalent d’environ 50 milliards de tonnes de dioxyde de carbone au cours des prochaines décennies.
Avant tout, l'efficacité
Au-delà de ces solutions, le nombre croissant de climatiseurs fonctionnant dans les maisons et les bâtiments du monde entier doit devenir beaucoup plus écoénergétique.
La technologie pour ce faire existe déjà: La meilleure technologie disponible est plus de deux fois plus efficace que les produits réellement utilisés dans le monde et trois fois meilleure que les produits les plus inefficaces du marché.
Le problème est que la plupart des particuliers et des entreprises ne paieront pas beaucoup plus pour des systèmes plus efficaces « juste » pour contribuer à atteindre les objectifs climatiques mondiaux, en particulier dans les régions pauvres du monde.
Des incitations ou des subventions pourraient contribuer à assurer le déploiement de produits plus efficaces
Les effets? Évident
Dans le scénario de l’AIE qui inclut ces bonnes politiques, l’augmentation de la consommation d’énergie liée au refroidissement serait réduite de 45 % d’ici le milieu du siècle.
Même dans ce cas, cependant, la demande d'énergie augmenterait encore d'environ 70% d'ici le milieu du siècle.
La réalisation de gains supplémentaires significatifs peut exiger des changements plus radicaux.
Changements radicaux
Plusieurs startups tentent de pousser les choses plus loin.
Transaéra, co-fondé par le professeur d'énergie du MIT Mircea Dinca, tente d’améliorer considérablement l’efficacité des climatiseurs.
En plus de refroidir l'air, les unités conventionnelles consacrent d'énormes quantités d'énergie au traitement de la vapeur d'eau, qui emprisonne la chaleur. Cela nécessite de baisser la température bien au-delà de ce qui est lu sur l’écran du climatiseur. Ce n'est qu'ainsi que la vapeur peut être transformée en liquide et éliminée de l'air.
"C'est incroyablement inefficace", dit-il Dînca, "C'est beaucoup d'énergie et ce n'est pas nécessaire."
L'approche de Transaera s'appuie sur une classe de matériaux très poreux. Ils sont connus sous le nom de structures métallo-organiques et peuvent être optimisés pour capturer des composés spécifiques, notamment l’eau. Transaera a développé un accessoire pour les systèmes de climatisation qui utilise ces matériaux pour réduire l'humidité de l'air avant qu'elle ne pénètre dans le climatiseur. L'entreprise estime que ce système améliore l'efficacité énergétique globale de plus de 25 %.
Autres recherches en cours
La Systèmes SkyCool of Mountain View, Californie, a développé des miroirs de haute technologie qui peuvent projeter la chaleur dans les étendues froides de l'espace, exploitant un phénomène naturel connu sous le nom de refroidissement radiatif.
Placés sur les toits, ces appareils peuvent remplacer ou augmenter les systèmes de refroidissement traditionnels des bâtiments. L'entreprise estime que la technologie peut réduire l'énergie utilisée pour refroidir les structures par 10 à% 70, selon la configuration et le climat. SkyCool installe les matériaux sur son quatrième site commercial.
D'autres startups explorent des idées telles que les pompes à chaleur géothermiques, les technologies à semi-conducteurs qui évitent le besoin de gaz réfrigérants et de nouvelles modifications de refroidissement.
