Dans les pays industrialisés, 8 % des gaz à effet de serre émis proviennent des technologies du froid. D’où viennent-ils ? De la consommation électrique des équipements et du rejet, au cours du fonctionnement des machines, des fluides frigorigènes ayant un fort Potentiel de réchauffement global (PRG). La réglementation européenne sur ces fluides impose des contraintes, des taxes et un faible PRG qui nécessitent une adaptation technologique orientée limitant leur quantité.

Une révolution pour la climatisation

Irstea s’intéresse depuis 12 ans aux coulis d’hydrates, Matériaux à changement de phase (MCP) inoffensifs pour l’environnement, qui pourraient remplacer en partie les liquides frigorigènes dans les systèmes de climatisation et de réfrigération. Les coulis d’hydrates consistent en de petits cristaux transportés par un fluide. « Ces cristaux composés d’eau et d’autres molécules (sels et gaz) sont des Matériaux à changement de phase (MCP) qui ont la particularité de très bien stocker le froid et de fondre à des températures positives », explique Anthony Delahaye. Des propriétés idéales pour transporter le froid vers les lieux climatisés. « Les coulis d’hydrates ne remplacent pas les liquides frigorigènes indispensables au cœur des machines frigorifiques, mais permettent de réduire les quantités utilisées. De plus en stockant le froid, les MCP améliorent également l’efficacité énergétique et la flexibilité des systèmes frigorifiques et répondent ainsi à la problématique de l’effacement des réseaux électriques instaurés dans certains territoires pour limiter la saturation en électricité. » Précédemment, Irstea travaillait sur les coulis de glace, des fluides transporteurs de froid de première génération qui fondent à des températures égales ou inférieures à 0 °C. « Avec leur température de fusion positive, l’intérêt des coulis d’hydrates est qu’ils peuvent rafraîchir une pièce sans la transformer en chambre froide. » Avec à la clé, des économies d’énergie par rapport à un procédé classique de climatisation.

Vers un prototype industriel

Des coulis de glace et même des coulis d’hydrates à base de sels sont déjà employés au Japon et en Allemagne. Mais les coulis d’hydrates à base de C02 que développe actuellement Irstea seraient plus efficaces. Nos chercheurs ont été les premiers dans le monde à s’intéresser à ces fluides. En caractérisant leurs propriétés thermophysiques, ils ont confirmé que leur température de fusion pouvait atteindre 10 °C ! Ils ont ensuite cherché à optimiser leurs propriétés d’écoulement dans les canalisations. Puis, en testant différents mélanges, les chercheurs ont réussi à élaborer des coulis transporteurs de froid à base de C02. Reste aujourd’hui à bien maîtriser leurs procédés de fabrication. C’est l’objectif des recherches qui seront menées dans le cadre du projet de recherche Crysalhyd (2015-2018), ultime étape avant la conception d’un prototype applicable à des installations industrielles.

Partenariat : ENSTA (Paris Tech), LIMSI (CNRS), Heat Craft (industriel de la climatisation)