L’atelier « The New Generation Solar Cooloing & Heating » qui s’est tenus à Rome, Italie, le 23 septembre 2015 dernier a été l’occasion de faire un point sur la technologie de refroidissement solaire tant sur le pan de la recherche que celui des développements du marché. L’atelier, qui a réuni 40 participants, a été conjointement organisé par la Tâche 53 d’IEA Solar Heating & Cooling Programme et l’Institut d’Eastbavarian allemand pour le Transfert de technologie, OTTI e. V. Il s’est déroulé la veille de la 6ème Conférence internationale d’OTTI consacrée à la climatisation Solaire. Cette demi-journée d’atelier a été dédiée à la présentation des premiers résultats de la TCHE de coopération de recherche internationale dite TASK 53 désormais consacrée à la Nouvelle génération de Refroidissement Solaire & des Systèmes de chauffage qui se déroule de mars 2014 à juin 2017 et qui implique de 10 pays actifs dont certains à l’extérieur de l’Europe.
De la R&D à la compétitivité
Selon la dernière roadmap consacrée au chauffage et au refroidissement solaire et développée par l’International Energy Agency (IEA), le refroidissement solaire devrait couvrir au moins 17 % des besoins de refroidissement totaux d’ici à 2050. Dans les dix dernières années, le développement n’a cependant pas été aussi rapide et efficace qu’attendu. Dans seulement quelques cas spécifiques, le refroidissement solaire est apparu économiquement compétitif et a répondu à un appel du marché. Dans la grande majorité des autres applications entrevues, il a représenté une solution qui a toujours dû faire face à un temps de retour sur investissement trop important. Il ne peut donc être installé pour l’heure que dans des projets de recherche et de démonstration.
«En raison de la complexité hydraulique et des coûts d’investissement importants, la première génération de systèmes de refroidissement solaires a montré qu’elle n’était pas compétitive sur le marché» a déclaré Daniel Mugnier, l’un des opérateurs techniques de le Tâche 53 en ouvrant l’atelier à Rome. « cause de cette situation et de cet état de fait financier, nous ne pouvons pas encore parler d’une technologie prête à être commercialisée dans un marché de masse mais plutôt encore d’une activité R&D qui devra être intense et nécessaire pour développer une nouvelle génération de systèmes innovants de Refroidissement Solaire, le Solar Cooling 2.0.»
Un autre point pertinent discuté sur l’atelier a concerné les tendances futures des applications de climatisation, qui semblent s’orienter de plus en plus vers les systèmes à grande échelle, comme cela est déjà le cas pour d’autres pans du secteur énergétique. De telles solutions, incluant potentiellement l’énergie solaire thermique tant pour le froid que pour la chaleur, pourraient aussi intégrer des réseaux de refroidissement de petits, moyens ou grands quartiers. Une option supplémentaire pour voir émerger ce type de systèmes réside aussi dans la coexistence parallèle de différentes sources d’énergie, tant électriques que thermiques, pour fournir l’énergie dans la création de froid.
Bien que le refroidissement solaire se concentre surtout sur les bâtiments récents, l’utilisation de cette technologie dans les locaux existants n’est pas exclue, mais exige quelques préalables, tels que la disponibilité d’espace de toit suffisant – un problème dans les villes modernes avec beaucoup de bâtiments de type tours – et la capacité du système de distribution de refroidissement existant d’être adapté à la production d’énergie solaire.
Compacité et facilité d’installation pour le Solar Cooling 2.0
A quoi pourrait ressembler la nouvelle génération de systèmes innovants de production de froid ? coup sûr, le Solar Cooling 2.0 devrait être caractérisé par une haute compacité, une facilité d’installation, ce qui signifie aussi une grande compatibilité avec un couplage direct solaire/machine. Cela ne sera qu’à travers ce type d’approche plug and play que le rafraîchissement solaire pourra être un concurrent crédible face, par exemple, aux pompes à chaleur.
Un autre besoin est plébiscité : le développement de nouveaux standards en matière d’accès aux données de contrôle via le monitoring. Les nouveaux clients potentiels veulent en effet savoir comment de tels systèmes fonctionnent dans le cadre d’une utilisation réelle. Un autre message fort issu de cet atelier : « faire simple ». Un exemple référent de cette philosophie du « faire simple » est relativement modeste (130 m²). Il s’agit du système solaire de Banyuls dans les Pyrénées-Orientales, où la chaleur produite est utilisée pour la climatisation d’une cave viticole de 4500 m². Le système fonctionne depuis 25 ans sans aucun problème majeur grâce principalement à sa grande simplicité.
Les bonnes nouvelles, car il y a de bonnes nouvelles tout de même dans le secteur, sont à trouver dans la nouvelle dynamique industrielle. Dans sa présentation, Wei Zheng, responsable technique du fabricant japonais Yazaki, a annoncé que ses équipes s’étaient mises au travail afin d’améliorer la compatibilité de leur machine avec l’utilisation de l’énergie solaire. Ce n’est pas désormais seulement le solaire qui va vers l’industrie, mais aussi les fabricants qui font des efforts pour s’adapter à la question solaire ! La problématique principale pour Yazaki réside dans le fait de permettre à leur machine d’être activée à des températures inférieures et avec des débits inférieurs, augmentant ainsi l’efficacité du champ de capteurs solaire. Yazaki a ainsi montré, à travers un exemple précis, une augmentation de la fraction solaire de moins de 50 % à 66 % grâce aux améliorations apportées.
Photovoltaïque, partenaire ou concurrent ?
Une particularité de la Tâche 53 est qu’elle est également active sur un programme de recherche de rafraîchissement via le solaire photovoltaïque, en collaboration avec l’IEA, Photovoltaïc Power System (PVPS). Gaetan Masson, acteur majeur de la Tâche PVPS 1, a ainsi déclaré : Pour respecter nos plans de développement, sans plus aucun recours aux subventions dans les pays clés, le PV doit maximiser l’auto-consommation et les demandes de rafraîchissement estival pourraient jouer ce rôle et combler ce déficit. C’est la raison principale pour laquelle des unités compactes avec des modules PV directement couplés à un climatiseur intéressent très sérieusement à l’heure actuelle les acteurs du marché.
Ainsi, le photovoltaïque apparaît-il comme un partenaire ou un concurrent impitoyable du solaire thermique dans la lutte pour le gain des clients dans le marché du rafraîchissement solaire ? La question a explicitement été posée à Daniel Mugnier du BE Tecsol : « Le solar cooling via photovoltaïque sera la technologie principale pour des installations à petite et moyenne échelle à usage des particuliers ou dans des applications réduites de un à quelques splits. Pour des installations à grande échelle (industrie, réseaux), le solaire thermique pourrait toujours représenter la meilleure option pour faire du froid avec le soleil ».
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