Sous-secteurs du refroidissement
Intro
Quels sont les secteurs les plus demandeurs en froid ? Quel est le potentiel de mitigation des GES par secteur?
Le refroidissement est omniprésent dans la vie de tous les jours, sous quelle forme que ce soit. Souvent, nous n’avons même pas conscience des avantages qu’il nous apporte. Mais ces avantages sont souvent au détriment de l’environnement. En effet, les réfrigérants et la consommation d’énergie des appareils sont responsables de la majeure partie des émissions qui dégradent notre environnement. Les solutions de refroidissement vert peuvent largement contribuer à atteindre les ODD et donc à améliorer la qualité de vie de tous. Nous vous donnons rendez-vous à Cool City pour découvrir les différentes filières du froid et en apprendre plus sur leurs champs d’applications, les appareils, les réfrigérants et comment tout cela affecte notre quotidien.
Cliquez sur l’image en dessous pour découvrir les différentes filières du froid.
Les filières du froid
Climatiseurs autonomes
Les systèmes de climatisation autonomes (UAC) sont utilisés pour maintenir un climat agréable à l’intérieur des bâtiments, appartements privés, lotissements, complexes commerciaux ainsi que dans les hôtels. Ils n’apportent pas uniquement bien-être et confort, ils augmentent également la productivité. Le nombre total de climatiseurs autonomes installés dans les bâtiments s’élèvera à 5,6 milliards d’ici 2050 par rapport à 1,6 en 2018. Ces chiffres correspondent à une vente de dix nouveaux climatiseurs par seconde sur les 30 prochaines années (IEA, 2018 (Ouvrira une nouvelle fenêtre)). Par conséquent, les prévisions estiment que la demande mondiale en énergie pour les climatiseurs va tripler d’ici 2050.
Solution de refroidissement vert
La transition vers les climatiseurs réversibles individuels constitue une étape importante. Les climatiseurs réversibles adaptent leurs capacités de refroidissement/chauffage en fonction de la fréquence d’alimentation de leurs compresseurs. Ce processus permet de contrôler le débit du réfrigérant, donc de consommer moins d’électricité et de ce fait de réduire les émissions indirectes. Quant à la réduction des émissions directes, c’est au propane, un réfrigérant naturel à faible PRG que l’on a de plus en plus souvent recours pour les éviter. Cependant, la majorité des appareils en circulation utilise encore du HFC-410A, un fluide frigorigène polluant qui cause 2 088 fois plus de dégâts climatiques que le CO2. Comparée aux applications actuelles, la combinaison d’une meilleure efficacité énergétique et de l’utilisation de réfrigérants naturels permet de réduire les émissions de CO2 d’environ 60%.
Refroidisseurs
Les refroidisseurs servent en règle générale à refroidir les grands bâtiments, notamment les complexes de bureaux, la grande distribution et les hôpitaux. Cependant, ils sont aussi utilisés dans des processus industriels comme la production de plastique ou de caoutchouc et la transformation de produits alimentaires. Les installations contiennent de l’eau qui est refroidie avant d’être transférée sur de longues distances.
La taille des refroidisseurs étant souvent considérable, des solutions alternatives durables peuvent contribuer de manière significative à réduire la consommation d’énergie, à protéger le climat et à assurer un développement urbain durable. Comparées aux émissions directes des climatiseurs autonomes, celles des grands refroidisseurs sont 20 fois plus élevées, en partie parce qu’ils contiennent de grandes quantités de réfrigérants, que le nombre de fuites est élevé et l’efficacité de la récupération faible.
Solution de refroidissement vert
En combinant les mesures d’efficacité énergétique et les fluides réfrigérants naturels, les émissions rejetées par les refroidisseurs dans les pays industrialisés peuvent baisser de 40% et jusqu’à 60% dans les pays en développement. Le propane est un réfrigérant alternatif respectueux de l’environnement. Il rejette moins d’émissions directes et augmente l’efficacité énergétique du refroidisseur de 10-20%. Remplacer les composants par des pièces hautement efficaces comme les échangeurs thermiques ou compresseurs à convertisseur, choisir l’endroit idéal pour poser l’appareil, réaliser la maintenance périodique, limiter les fuites et réduire les besoins de refroidissement des nouveaux bâtiments sont autant de mesures qui permettent d’améliorer le rendement énergétique.
Climatiseurs mobiles
La raison d’être des climatiseurs mobiles dans les voitures consiste à maintenir la température basse pour le plus grand confort et une concentration accrue du conducteur. Les capacités de certains climatiseurs mobiles sont telles qu’elles suffisent à refroidir un petit appartement. Leur consommation de carburant est évaluée à 3-7% (allant jusqu’à 20% dans les régions les plus humides et chaudes) de la consommation de carburant annuelle des véhicules (ICCT, 2019 (Ouvrira une nouvelle fenêtre)). Environ 81-88% de ces émissions sont indirectes. Elles proviennent de l’énergie dont a besoin le climatiseur mobile pour fonctionner. Les émissions directes quant à elles proviennent des fuites de réfrigérants pendant les processus de fabrication, d’exploitation, de maintenance, de réparation et de fin de cycle de vie des appareils. Bien que l’UE, le Canada et le Japon ont déjà banni l’utilisation de fluides réfrigérants dont le PRG est supérieur à 150 dans les climatiseurs mobiles, le très polluant R134a dont le PRG dépasse 1300 est aujourd’hui encore utilisé dans des millions de vieux véhicules.
Solution de refroidissement vert
Un changement en faveur de fluides réfrigérants respectueux du climat pourrait éliminer jusqu’à 12%-19% des émissions rejetées par les climatiseurs mobiles. De plus, l’utilisation de systèmes à haute efficacité et l’application de stratégies de réduction des fuites, de la diminution de la charge de pointe et d’optimisation des groupes moteurs ont vocation à réduire les émissions de GES d’environ 70% sur l’ensemble du cycle de vie du système.
Jusqu’à présent, les hydrocarbures ne sont pas encore considérés comme véritable solution de refroidissement par les constructeurs automobiles à cause de leur potentiel d’inflammabilité. Cependant, les hydrocarbures constituent une solution potentielle pour les véhicules électriques quand utilisés dans des circuits de refroidissement hermétiques. Dans de tels systèmes, le propane s’avère efficace et sûr. Les climatiseurs étant devenus la norme dans les voitures et la demande de véhicules allant constamment croissant, il est d’autant plus important pour l’industrie automobile d’analyser, de développer et proposer des solutions respectueuses du climat et de l’environnement.
Réfrigérateurs ménagers
Le réfrigérateur est l’un des premiers appareils ménagers que l’on achète une fois l’accès à l’électricité assuré. Dans les pays industrialisés, la plupart des ménages disposent d’au moins un réfrigérateur puisque c’est la manière la plus simple et la plus sûre à la fois de conserver les denrées alimentaires. Par conséquent, on peut s'attendre à ce que le nombre de réfrigérateurs utilisés dans les pays en développement et les pays émergents double pour atteindre quelque deux milliards au cours des 15 années à venir (Ouvrira une nouvelle fenêtre). Alors que les pays européens ont quasiment achevé la transition vers les réfrigérants naturels et qu’elle est en cours dans les marchés émergents, les pays en développement ont encore un bout de chemin devant eux. Dans ces régions, la transformation du marché en faveur de réfrigérateurs ménagers respectueux du climat et efficaces sur le plan énergétique représente un pari ambitieux. Le réussir permettra d’économiser plus de 60% d’énergie.
Solution de refroidissement vert
Les réfrigérateurs à faible consommation d’énergie utilisent des fluides réfrigérants et des agents d’expansion de mousse dont le PRG est inférieur à 20 et le PACO nul. L’alternative la plus écologique actuellement disponible pour les réfrigérateurs est l’isobutane (R600a), un réfrigérant hydrocarbure avec un PRG de 3. Les anciens réfrigérateurs fonctionnent souvent avec des réfrigérants à fort potentiel de destruction du climat et de la couche d’ozone. Dans certains pays en développement, comme au Ghana par exemple, la vente d’occasion d’anciens appareils est interdite et l’achat de nouveaux réfrigérateurs à haut rendement énergétique qui n’impactent pas le climat est fortement encouragé, parfois même financièrement. A long terme, les frais d’achat plus élevés à la base sont compensés par la faible consommation d’énergie.
Réfrigération commerciale
Les installations frigorifiques commerciales servent essentiellement à réfrigérer les biens périssables ou congelés. On les retrouve dans la distribution (supermarchés, hard discounters, boucheries et boulangeries), dans les cafés et restaurants, les crèches, dans la restauration collective (hôtels et cantines) et bien d’autres domaines encore. Ces installations comptent pour 40-50% de la consommation d’énergie totale des supermarchés ou des magasins de proximité. En fonction du champ d’utilisation et de l’application même, on distingue une multitude de systèmes. D’une manière générale, on fait la différence entre les installations centralisées et décentralisées. Dans les systèmes centralisés, la répartition du froid vers les différents points de réfrigération est réalisée à partir d’un seul groupe frigorifique. Bien que les unités de réfrigération soient toutes dans la salle de vente, le groupe frigorifique à proprement parler se situe normalement dans un local technique à part. Dans les systèmes décentralisés chaque unité dispose de son propre groupe frigorifique.
Solution de refroidissement vert
De nos jours, l’utilisation d’hydrocarbures dans la réfrigération commerciale est monnaie courante, notamment pour les nouvelles applications. Cependant, il existe encore un certain nombre d’appareils qui continuent à fonctionner avec des HFC nuisibles pour le climat. Dans les systèmes décentralisés à hydrocarbures (isobutane ou propane), la consommation d’énergie reste 10-15%en dessous de celle d’installations comparables qui tournent aux HFC (Ouvrira une nouvelle fenêtre). Pour les refroidisseurs de bouteilles qui fonctionnent aux hydrocarbures, cette valeur atteint même les 30%. Les systèmes centralisés sont très différents au niveau du choix du frigorigène, du système de distribution du froid et du type de condenseur intégré. Les systèmes de réfrigération à l’ammoniac ou au CO2 sont les solutions les plus écologiques avec le meilleur rendement énergétique. Pourtant, certaines propriétés de ces hydrocarbures comme la compatibilité des matériaux, la toxicité et l’inflammabilité, ont jusqu’à présent souvent relégué aux derniers rangs la réfrigération à l’ammoniac dans les installations commerciales.
Réfrigération industrielle
La salubrité de la nourriture rime avec sa fraîcheur, la fraîcheur de la nourriture avec sa réfrigération. Indépendamment du secteur, agro-alimentaire, des boissons, pharmaceutique ou pétrochimique, la réfrigération industrielle garantit la fraîcheur des produits dans les usines de traitement et dans les entrepôts. Compte tenu du nombre important d’appareils et de la variété des champs d’application, le taux d’émission de la réfrigération industrielle peut être réduit à plusieurs niveaux.
Solution de refroidissement vert
Actuellement, l’ammoniac est le principal fluide réfrigérant naturel utilisé pour les applications de réfrigération industrielle dans la majorité des pays industrialisés. C’est le moins coûteux des réfrigérants usuels et le plus efficace sur le plan énergétique. L’ammoniac est présent dans la nature et disponible en grande quantité. Les systèmes qui fonctionnent au CO2 ont montré qu’ils avaient un bon rapport coût-efficacité et correspondaient à l’état de l’art (Ouvrira une nouvelle fenêtre), au même titre que les applications à l’ammoniac. Toutefois, compte tenu des prix d’investissement considérables par rapport aux autres systèmes présents sur le marché, les technologies à l’ammoniac et au CO2 restent le privilège des pays riches. De plus, peu de technicien sont formés à la manipulation sûre de réfrigérants naturels. Des informations et des formations adéquates proposées aux techniciens du froid permettraient de contrecarrer cette situation.
Transports frigorifiques
Dans un village planétaire comme le nôtre, les produits et denrées alimentaires ne cessent de voyager, que ce soit par voie fluviale, maritime, aérienne ou routière. Là aussi, il est impératif de maintenir les biens périssables au froid. En effet, 20% de la nourriture dans le monde est gâchée à cause d’une mauvaise réfrigération liée à l’interruption de la chaîne de froid. On part du principe que plus de 4 millions de transporteurs frigorifiques de toute taille assurent la chaîne de froid (UBA, 2017 - en allemand) (Ouvrira une nouvelle fenêtre), ce qui parallèlement nuit fortement à l’environnement.
La température de la chambre froide des camions frigorifiques est maintenue par un système de réfrigération qui refroidit l’intérieur du caisson isotherme la plupart du temps, mais le réchauffe aussi parfois en fonction de la température ambiante. Ces systèmes de transport frigorifique utilisent aujourd’hui encore essentiellement les réfrigérants R404a et R410a considérés comme néfastes pour le climat.
Solution de refroidissement vert
Il existe des solutions alternatives respectueuses du climat et efficaces sur le plan énergétique : les fluides réfrigérants naturels à faible PRG comme le propane et le dioxyde de carbone. Tout comme pour les climatiseurs mobiles, le taux de fuites des transports frigorifiques qui va jusqu’à 20-30% par an, est élevé. Cela est dû en majeure partie aux vibrations quasi-permanentes du caisson pendant les opérations et au mauvais état des routes qui mènent à un débranchement des conduits. L’optimisation globale des transports frigorifiques devra passer par les aspects suivants:
- Diminution des fuites puisque le degré de charge des systèmes a une influence sur leur efficacité;
- Amélioration de l’efficacité énergétique grâce à l’utilisation de circuits de réfrigération à deux niveaux;
- Optimisation des composants (p.ex. compresseurs, échangeurs thermiques);
- Utilisation de technologies à convertisseurs relié à un alternateur pour améliorer l’efficacité du rendement à charge réduite;
- Réduction des besoins en réfrigération grâce à une meilleure isolation thermique du véhicule et à l’optimisation des itinéraires de livraison et de la manipulation des biens;
- Redimensionnement des groupes frigorifiques en fonction de la taille, de l’isolation thermique et de l’usage du véhicule.