Existe-t-il une alternative à la climatisation ?

Bien qu’ils soient conçus pour rafraîchir nos maisons et nos lieux de travail, les climatiseurs alimentés au charbon, au pétrole ou au gaz augmentent simultanément les émissions de gaz à effet de serre qui réchauffent la planète. Souvent installés sur les façades des bâtiments, les appareils de climatisation contribuent également au réchauffement des villes en libérant de la chaleur perdue.

Ils consomment également beaucoup d’électricité lors des journées chaudes, ce qui peut surcharger les réseaux énergétiques et contribuer au déclenchement de pannes d’électricité.

Pour résoudre ces problèmes, de nombreuses grandes villes comme Paris, Munich, Hong Kong, Singapour, Dubaï et Toronto construisent de grands systèmes de refroidissement centraux efficaces qui consomment moins d’électricité.

Là, ils sont utilisés par les hôpitaux, les hôtels, les centres de données et les grands bâtiments, et fonctionnent en pompant de l’eau froide à travers un réseau de canalisations.

Plus efficace que les systèmes de climatisation domestiques

Dans la technologie de refroidissement moderne utilisée dans les réfrigérateurs, les climatiseurs et les pompes à chaleur, un gaz est comprimé dans un système fermé où il devient une vapeur. Le processus libère de la chaleur. La pression est alors réduite, ce qui fait que la vapeur se réchauffe à nouveau et devient gazeuse. Au cours du processus, de l’énergie thermique est extraite, créant un effet de refroidissement.

Grâce à diverses mesures, les grandes installations frigorifiques peuvent produire du froid de manière plus respectueuse de l’environnement que les petites installations.

De nombreux services publics municipaux, par exemple, utilisent le froid naturel des rivières, des eaux souterraines, des lacs ou de la mer. Cela signifie également que ces installations nécessitent beaucoup moins d’énergie.

“Nous essayons d’utiliser autant que possible les eaux souterraines ou les cours d’eau de la ville comme principal fournisseur de refroidissement”, a déclaré Stefan Dworschak de Stadtwerke München, une entreprise communale appartenant à la ville qui fournit de l’électricité à plus de 95 % des foyers munichois.

Comme d’autres réseaux de refroidissement urbain, celui de Munich, dans le sud de l’Allemagne, dispose d’installations de stockage de glace. La glace y est produite à l’aide de grands refroidisseurs, en particulier la nuit, « lorsque la consommation électrique de la ville est faible, ce qui crée moins de pression sur le réseau électrique », a expliqué Dworschak. DW.

Le froid créé la nuit est ensuite rejeté pendant la journée pour répondre aux besoins de rafraîchissement des bâtiments.

Refroidissement par la chaleur : refroidissement par absorption

Le refroidissement peut cependant également être généré par la chaleur. Dans la capitale autrichienne, Vienne, par exemple, la chaleur résiduelle d’une usine d’incinération de déchets est utilisée pour alimenter un refroidisseur à absorption.

En combinant intelligemment différentes technologies, sources de refroidissement naturelles et chaleur résiduelle existante, les systèmes de refroidissement centraux nécessitent souvent moins d’électricité. À Munich, les économies réalisées grâce au refroidissement centralisé par rapport au refroidissement décentralisé sont de « 50 à 70 % », selon Dworschak.

La combinaison des technologies de refroidissement et de chauffage permet d’économiser de l’énergie

Tout comme les réseaux de chauffage urbain, les réseaux de refroidissement urbain présentent également des inconvénients. Les coûts d’investissement sont élevés et les canalisations doivent être posées sous terre dans la ville et reliées aux bâtiments. L’énergie de refroidissement et de chauffage se perd lorsqu’elle passe dans de longs tuyaux souterrains.

Ces pertes sont particulièrement élevées si l’eau est soit très chaude, soit très froide lors du transport. Les experts soulignent le potentiel d’économies que représente la pose de réseaux combinés de refroidissement et de chauffage, comme c’est de plus en plus le cas en Europe.

Un tel exemple se trouve dans le quartier Moosach de Munich. Là, le centre de données municipal est connecté à un réseau de refroidissement urbain qui utilise le froid pour refroidir les serveurs et pompe l’eau chauffée vers la conduite de retour du réseau de refroidissement.

A quelques centaines de mètres, cette eau chauffée est utilisée pour la pompe à chaleur d’un immeuble. Il chauffe 114 appartements puis réinjecte l’eau refroidie dans le réseau de refroidissement.

« C’est un bon moyen d’augmenter encore davantage l’efficacité. C’est également pour cette raison que nous souhaitons poursuivre l’expansion de ces réseaux », a déclaré Dworschak.

Ces réseaux combinés de refroidissement et de chauffage sont particulièrement utiles dans les régions à climat tempéré comme l’Allemagne, où il existe un potentiel de convergence de la demande de refroidissement et de chauffage. Lorsque la chaleur résiduelle des systèmes de refroidissement est utilisée par exemple pour les pompes à chaleur.

L’isolation des bâtiments réduit considérablement la demande de refroidissement

Toutefois, le facteur le plus important pour un refroidissement efficace est l’isolation du bâtiment, explique Wolfgang Hasper de l’Institut de la maison passive de Darmstadt. L’institut de recherche indépendant calcule la consommation énergétique des bâtiments, organise des conférences et forme des architectes du monde entier à la conception économe en énergie.

Si les bâtiments ont une bonne isolation des façades et des toits, des fenêtres à double ou triple vitrage, un bon ombrage et une ventilation intelligente, « alors la chaleur de l’extérieur ne pénètre pas », a déclaré Hasper.

Les bâtiments bien isolés nécessitent jusqu’à dix fois moins d’énergie de refroidissement qu’un bâtiment comportant beaucoup de verre, sans ombrage ni isolation. Hasper affirme que si les appartements isolés situés dans les régions les plus chaudes étaient équipés efficacement de systèmes de climatisation décentralisés, cela entraînerait d’importantes économies d’électricité.

L’isolation est une bonne alternative aux réseaux de froid urbain, ajoute-t-il, car les propriétaires peuvent l’installer eux-mêmes quand ils le souhaitent, sans avoir à attendre l’extension d’un réseau de froid urbain là où ils habitent. De plus, ajoute-t-il, les technologies d’isolation et de refroidissement peuvent souvent être utilisées conjointement avec le photovoltaïque, notamment dans les pays chauds.

Un ensoleillement suffisant « signifie que les centrales solaires peuvent produire beaucoup d’énergie lorsque la demande d’électricité à des fins de refroidissement est élevée », a déclaré Hasper. « Il y a une bonne corrélation entre l’offre et la demande. Un bon match.”

Cet article a été publié pour la première fois le DW.