MIT : un matériau « dessiccant » pour réduire jusqu’à 35 % la consommation électrique des climatisations

D’après l’estimation de l’Agence internationale de l’énergie, les besoins en énergie pour la climatisation pourraient augmenter d’environ 4 000 TWh entre 2016 et 2050. Si celle-ci dépend encore du réseau électrique, elle pourra constituer un obstacle majeur à l’atteinte de l’objectif de neutralité carbone. Pour résoudre ce problème, des entreprises cherchent actuellement les moyens de refroidir les bâtiments avec des systèmes passifs ou économes en énergie. En ce sens, certains fabricants choisissent de recourir à des dessiccants. Ces matériaux pourraient être ajoutés à des systèmes de refroidissement à compression de vapeur ou être utilisés pour construire de nouveaux refroidisseurs par dessiccation. Dans cet article, nous vous invitons à découvrir plus d’informations sur ces matériaux.

Pourquoi les systèmes de refroidissement actuels consomment-ils beaucoup d’énergie ?

Un système de climatisation typique refroidit les logements en pompant un fluide frigorigène dans un cycle, qui absorbe la chaleur de l’air ambiant et l’évacue vers l’extérieur. Il repose sur le principe de compression de vapeur. Selon Ankit Kalanki, manager du programme RIM’s Carbon-Free Buildings, cette approche existe depuis une centaine d’années, mais elle a connu peu d’évolutions au fil du temps. Pomper le réfrigérant et comprimer la chaleur pour faciliter son transport nécessitent une grande quantité d’énergie, principalement durant les périodes très chaudes.

De plus, les systèmes à compression de vapeur présentent l’inconvénient de traiter la chaleur et l’humidité ensemble, explique Kalanki. Ils doivent refroidir l’air pour pouvoir y aspirer la vapeur d’eau. Ce qui ne permet pas de maintenir des températures confortables à l’intérieur d’un espace. D’où l’intérêt d’employer des systèmes capables de prendre séparément en charge le refroidissement et la déshumidification de l’air. Pour y parvenir, bon nombre de startups s’orientent actuellement vers les dessiccants ou déshydratants, des matériaux qui aspirent l’humidité de l’air.

Comment les entreprises adoptent-elles les déshydratants ?

Habituellement, on retrouve des dessiccants, notamment de petits sachets de perles de silice, dans les nouveaux sacs et chaussures. Ces produits sont destinés à garder les articles au sec lors de leur expédition. Dans le domaine de la climatisation, les fabricants utilisent d’autres types de déshydratants. Certains décident de les ajouter aux conceptions existantes des climatiseurs à compression de vapeur. Par exemple, Transaera, une entreprise dérivée du MIT, met au point un système de climatisation hybride comprenant des dessiccants. Selon Sorin Grama, PDG de cette société, la consommation énergétique de cet appareil serait réduite de 35 % par rapport à celle des climatiseurs conventionnels moyens.

D’autres fabricants choisissent de créer de nouveaux systèmes à base de dessiccants liquides. C’est notamment le cas de la startup Blue Frontier, située en Floride. Sa technologie de refroidissement par dessiccation se compose d’une solution saline concentrée. Elle fonctionne en quelques étapes non énergivores. D’abord, un flux d’air traverse un canal et passe par une couche mince de dessiccant. Ensuite, l’air sec est refroidi par évaporation. Lors de cette étape de refroidissement par évaporation, cet air est réparti en deux flux. Le premier est mis en contact avec une fine couche d’eau pour faire baisser sa température. L’air humide et frais obtenu sert à refroidir une surface métallique, qui a pour rôle d’absorber la chaleur du deuxième flux d’air sec.

Qu’en est-il de l’entretien de ces matériaux déshydratants ?

Jusqu’à présent, le refroidissement par dessiccation reste peu développé en raison de l’absence d’une méthode efficace pour recharger les matériaux. En effet, les dessiccants doivent être régénérés au cours de leur utilisation. La plupart d’entre eux peuvent être rechargés par chauffage. Cependant, cette méthode est reprochée d’être énergivore, car elle peut impliquer l’usage d’un système de chaudière. L’entreprise Blue Frontier a prévu d’utiliser une pompe à chaleur comme une solution de régénération de son déshydratant. Celle-ci peut fonctionner la nuit pour ne pas surcharger le réseau électrique le jour. D’autres startups américaines comme Zephyr emploient des membranes spéciales pour filtrer l’eau de leurs dessiccants liquides. Plus d’informations : MIT Technology Review