Zéro émission, zéro électricité : le rafraîchissement de demain ?

La technologie de refroidissement radiatif, qui permet de rafraîchir sans électricité en évacuant la chaleur directement dans l’espace, suscite un intérêt croissant pour lutter contre le réchauffement climatique. Cependant, le manque de standardisation freine les avancées dans ce domaine prometteur.

Des recommandations pour une meilleure évaluation des performances pourraient relancer la recherche.

Le refroidissement radiatif, une technologie prometteuse

Le refroidissement radiatif permet de rafraîchir sans consommer d’électricité en évacuant la chaleur dans une fenêtre de longueurs d’ondes appelée « fenêtre de transparence atmosphérique« . Dans cette fenêtre, la chaleur n’est pas réabsorbée par l’atmosphère et s’échappe directement dans l’espace, qui agit comme un puits de chaleur en absorbant la chaleur émise.

« Cette technologie est particulièrement intéressante pour répondre aux besoins de rafraîchissement local en Arabie Saoudite« , explique Qiaoqiang Gan, chercheur en refroidissement radiatif à KAUST.

De nombreux matériaux présentent un refroidissement radiatif la nuit.

Le défi clé est d’atteindre un refroidissement sous la température ambiante, même sous un ensoleillement direct », détaille Qiaoqiang Gan. Pour cela, il faut à la fois minimiser l’effet de chauffage de l’absorption solaire et maximiser l’émission thermique dans la fenêtre de transparence atmosphérique.

Malgré la difficulté, l’intérêt pour cette technologie durable ne cesse de croître en raison de son potentiel pour lutter contre le réchauffement climatique.

Un manque de standardisation qui freine les progrès

Cependant, le chercheur souligne que de nombreux écueils existent dans les tests et les rapports sur les nouveaux matériaux de refroidissement radiatif. Les expériences étant menées en extérieur, les conditions météorologiques incontrôlables et les variations de paramètres rendent difficile la comparaison des performances réelles des différentes technologies. « Il devient donc complexe d’identifier les meilleures stratégies parmi les divers designs de refroidissement radiatif à l’étude« , précise encore Q. Gan.

« Après avoir discuté de ces problèmes avec un rédacteur en chef de Nature Sustainability, nous avons été invités à rédiger un article proposant des critères standardisés et des procédures de caractérisation pour évaluer les performances du refroidissement radiatif », ajoute Q. Gan.

Son équipe a développé des recommandations claires pour la caractérisation des matériaux et les calculs de refroidissement, afin d’améliorer la fiabilité et la comparabilité des recherches.

Vers une relance de la recherche

« Nous espérons que ce cadre contribuera à l’avancement de solutions de rafraîchissement durables et efficaces« , indique Q. Gan.

Compte tenu des canicules extrêmes de 2022 et des records de température dans de nombreuses grandes villes début 2023, le besoin de solutions de rafraîchissement sans électricité est devenu plus critique que jamais, ajoute-t-il.

Et de conclure : « En exploitant le refroidissement radiatif, qui a le potentiel d’émissions négatives, nous pouvons relever ce défi mondial et soutenir le plan stratégique national saoudien de Vision 2030.« 

En synthèse

La technologie prometteuse de refroidissement radiatif suscite un intérêt croissant pour lutter contre le réchauffement climatique, mais le manque de standardisation dans l’évaluation des performances freine les avancées. Des recommandations pour une meilleure caractérisation des matériaux et une standardisation des procédures de test pourraient relancer la recherche dans ce domaine clé pour développer des solutions de rafraîchissement durables.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le refroidissement radiatif ?

Le refroidissement radiatif est une technologie qui permet de rafraîchir sans consommer d’électricité. Elle fonctionne en évacuant la chaleur directement dans l’espace grâce à l’émission de rayonnement infrarouge par certains matériaux dans une fenêtre de longueurs d’ondes appelée « fenêtre de transparence atmosphérique.

Comment cela est-il possible ?

Dans cette fenêtre de longueurs d’ondes, le rayonnement infrarouge n’est pas réabsorbé par l’atmosphère terrestre. Il peut donc s’échapper dans l’espace qui, à une température très basse, absorbe facilement la chaleur émise.

Quels sont les défis technologiques ?

Le principal défi est de parvenir à un refroidissement sous la température ambiante, même sous un fort ensoleillement. Pour cela, il faut à la fois minimiser l’absorption solaire qui réchauffe les matériaux et maximiser leur émission thermique dans la fenêtre de transparence atmosphérique.

Pourquoi standardiser les procédures de test est-il important ?

Les conditions de test en extérieur étant très variables, il est aujourd’hui difficile de comparer les performances réelles des différents matériaux et designs. Des procédures standardisées permettraient de mieux identifier les solutions les plus efficaces.

Quels sont les espoirs pour cette technologie ?

Le refroidissement radiatif pourrait constituer une solution durable pour lutter contre le réchauffement climatique et les canicules, en fournissant un rafraîchissement à zéro émission adapté aux zones isolées.

Légende illustration principale : les dispositifs de refroidissement par rayonnement offrent un refroidissement sans électricité en émettant de la chaleur qui n’est pas absorbée par l’atmosphère, mais qui s’échappe de l’atmosphère terrestre vers l’espace extra-atmosphérique. 2023 KAUST ; Xavier Pita.

Zhou, L., Yin, X. & Gan, Q. Best practices for radiative cooling. Nature Sustainability advance online publication, 03 July 2023.| article