Le mois d'août vient de se terminer et les dégâts d'une nouvelle chaleur record comptent partout. Les vagues de chaleur et les incendies sont un leitmotiv connu, auquel s'ajoute progressivement l'effondrement des réseaux électriques. Des milliers et des milliers de familles "dans le noir" 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 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 importantes 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 a le même aspect qu'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 parc mondial de climatiseurs devient beaucoup plus efficace, les sauts d'utilisation attendus sont si importants 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 pays n'ont pas seulement à réviser l'infrastructure électrique existante - ils doivent construire des systèmes beaucoup plus grands qu'ils ne l'ont jamais fait 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 auront besoin de plus en plus d'électricité pour les alimenter. C'est qu'il augmentera particulièrement la quantité nécessaire aux heures de pointe, lorsque les températures sont vraiment chaudes. Un problème anciennement appelé "courbe de canard" sera également causé 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 sur-construire des systèmes électriques pour répondre à des niveaux de demande qui ne peuvent se produire 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 la part des climatiseurs dans la demande de pointe d'électricité 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 avons besoin d'une plus grande utilisation de sources d'énergie propres, comme l'énergie solaire et éolienne, pour réduire les émissions indirectes de gaz à effet de serre provenant de l'utilisation des climatiseurs.
Grille intelligente - le développement de réseaux toujours plus intelligents pourrait aider les systèmes électriques à faire face aux pics de demande de courant alternatif. Cela implique l'ajout de capteurs, de systèmes de contrôle et de logiciels. Des systèmes capables de réduire automatiquement l'utilisation lorsque la température extérieure diminue ou lorsque des personnes quittent les espaces pendant de longues périodes.
Alternative fraîche - Le monde peut également réduire les émissions des climatiseurs en optant pour des réfrigérants alternatifs. Les fabricants ont beaucoup misé sur les hydrofluorocarbures, des gaz à effet de serre très puissants qui peuvent s'échapper pendant la production et la réparation ou en fin de vie d'une unité.
En vertu d'un amendement de 2016 au Protocole de Montréal, les entreprises et les pays doivent de plus en plus passer à des options ayant moins d'impact. Il existe des composés prometteurs connus sous le nom de HFO, certains hydrocarbures comme le propane et même le dioxyde de carbone (qui a au moins un effet de réchauffement moindre que les réfrigérants existants).
Les réfrigérants alternatifs pourraient réduire les émissions d'environ l'équivalent 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 faire cela est déjà là: 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 gens et des entreprises ne paieront pas beaucoup plus pour des systèmes plus efficaces «juste» pour aider 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 intégrant ces bonnes politiques, l'augmentation de la consommation d'énergie liée au refroidissement diminuerait 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.
Transaera, co-fondé par le professeur d'énergie du MIT Mircea Dincă, 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 retient la chaleur. Cela vous oblige à abaisser la température bien au-delà de ce que vous pouvez lire sur l'écran des climatiseurs. Ce n'est qu'ainsi que la vapeur peut être convertie en liquide et éliminée de l'air.
«C'est incroyablement inefficace», dit-il Dincă, «C'est beaucoup d'énergie et ce n'est pas nécessaire».
L'approche de Transaera est basée sur une classe de matériaux hautement poreux. Ils sont connus sous le nom de structures organométalliques et peuvent être optimisés pour capturer des composés spécifiques, y compris 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'il n'entre dans un 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 compléter 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.
