Le régénérateur : une alternative aux milliards de climatiseurs prévus en 2040

Dans un monde où près d’un cinquième de l’énergie électrique est consacrée à la réfrigération, et où l’Agence Internationale de l’Energie prévoit un doublement du nombre de climatiseurs d’ici 2040, la nécessité de développer des systèmes de réfrigération plus efficaces et respectueux de l’environnement est plus pressante que jamais. Une équipe de chercheurs de l’Institut des Sciences et Technologies du Luxembourg (LIST) pourrait bien avoir trouvé une solution.

Malgré un siècle d’innovations, les systèmes de réfrigération actuels, basés sur la compression de vapeur, ont atteint leur limite thermodynamique. Ces systèmes émettent non seulement des gaz à effet de serre, contribuant aux problèmes environnementaux, mais produisent également un bruit significatif. Il devenait donc essentiel de prioriser le développement de systèmes éco-énergétiques pour lutter contre le réchauffement climatique et encourager une utilisation responsable des ressources naturelles.

L’effet électrocalorique au service de la réfrigération

Les chercheurs du LIST ont développé une technologie qui pourrait transformer les futurs systèmes de réfrigération. Leur dernière réalisation détaille le mécanisme qui utilise l’effet électrocalorique – un phénomène où un matériau subit une modification réversible de température lorsqu’il est soumis à un champ électrique – pour obtenir le résultat souhaité.

Dans ce cas particulier, l’effet électrocalorique implique l’application d’un champ électrique à des condensateurs céramiques, induisant des changements de température et créant un effet de refroidissement. « Notre solution proposée implique un assemblage de condensateurs multicouches empilés dans un tuyau rempli de fluide et connecté électriquement », explique le Dr Emmanuel Defay, qui dirige l’unité de Nanotechnologie au sein du département de Recherche et Technologie des Matériaux (MRT) du LIST.

Un régénérateur pour remplacer les compresseurs conventionnels

Cet assemblage, appelé un régénérateur, pourrait éventuellement remplacer le compresseur conventionnel et les fluides nocifs pour l’environnement dans les réfrigérateurs actuels, offrant une solution de refroidissement plus éco-énergétique et durable. En effet, l’efficacité énergétique est un autre avantage clé de cette technologie.

Les applications potentielles de cette technologie vont au-delà de la réfrigération, y compris la climatisation. « Notre recherche a été détaillée dans un article de Science il y a trois ans. Depuis lors, nous avons réalisé des progrès significatifs, notre dernier article présentant des développements prometteurs, notamment en matière d’efficacité énergétique et de solutions à grande échelle », ajoute le Dr Defay.

Vers une mise en œuvre concrète de la technologie

L’équipe du Dr Defay est actuellement en contact avec diverses entreprises pour explorer les applications pratiques de la technologie, marquant une étape importante vers la mise en œuvre de la solution. À titre indicatif, le régénérateur a été conçu en collaboration avec l’entreprise de fabrication japonaise Murata.

« Bien que nous fassions déjà des progrès tangibles, nous travaillons constamment à améliorer la maturité et la praticité de notre technologie. L’objectif ultime est de proposer une alternative viable et durable aux solutions de réfrigération actuelles », conclut le Dr Defay.

En synthèse

Le Dr Damien Lenoble, directeur du département MRT, a précisé sa pensée : « Répondre aux défis liés à l’énergie a été fixé parmi nos priorités de recherche au cours des cinq dernières années. Il est impératif de démontrer l’applicabilité de nos matériaux de pointe dans des technologies qui exploitent efficacement l’énergie, produisent et stockent de l’hydrogène vert, améliorent l’efficacité énergétique et réduisent la demande globale d’énergie. Transformer la recherche de haut niveau menée au LIST en technologies pratiques et disruptives est la pierre angulaire d’un leadership industriel renouvelé en Europe, tout en respectant les normes environnementales les plus élevées. Cette technologie particulière, développée sous la direction du Dr Emmanuel Defay, représente l’une des nombreuses contributions exceptionnelles du LIST qui renforcent la réputation du Luxembourg en tant que centre d’innovations basées sur la recherche avec une valeur ajoutée substantielle pour le pays et l’Europe. »

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que l’effet électrocalorique ?

L’effet électrocalorique est un phénomène où un matériau subit une modification réversible de température lorsqu’il est soumis à un champ électrique. Il est utilisé dans la technologie développée par les chercheurs du LIST pour créer un effet de refroidissement.

2. Comment fonctionne le régénérateur ?

Le régénérateur est un assemblage de condensateurs multicouches empilés dans un tuyau rempli de fluide et connecté électriquement. Le fluide circule entre les condensateurs, créant un gradient de température et un effet de refroidissement.

3. Quels sont les avantages de cette nouvelle technologie de réfrigération ?

Les principaux avantages de cette technologie sont une meilleure efficacité énergétique, une réduction des émissions de gaz à effet de serre et une diminution du bruit par rapport aux systèmes de réfrigération traditionnels.

4. Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Les applications potentielles vont au-delà de la réfrigération et incluent la climatisation, ainsi que d’autres domaines où un refroidissement efficace et respectueux de l’environnement est nécessaire.

5. Quelle est la prochaine étape pour cette technologie ?

Les chercheurs du LIST travaillent actuellement avec diverses entreprises pour explorer les applications pratiques de la technologie et améliorer sa maturité et sa praticité, dans le but de proposer une alternative viable et durable aux solutions de réfrigération actuelles.

Principaux enseignements

Références

Article : « High cooling performance in a double-loop electrocaloric heat pump » – DOI:10.1126/science.adi5477