Contre le CO₂ avec du CO₂

© Jan Reich, médias de l'Empire allemand

© Jan Reich, médias de l'Empire allemand

En hiver, nous aimons être au chaud et en été agréablement rafraîchis, c'est ainsi que nous imaginons notre maison et la température ambiante sur notre lieu de travail. Bien sûr, nous sommes également habitués à ce que de l'eau chaude soit disponible sur demande. Dans le contexte du réchauffement climatique, les applications efficaces et neutres en carbone gagnent en importance dans tous les domaines de la vie.

Comment cela peut-il être réalisé efficacement ? Pour cela, les pompes à chaleur remplies de CO2 offrent une solution, pouvant être exploitées de manière neutre en CO2 en association avec de l'électricité verte. Contrairement aux hydrofluorocarbures (HFC) jusqu'ici utilisés, leur potentiel de réchauffement global (=1) est très faible. Avec les fluides frigorigènes actuellement utilisés, comme le R134a, le potentiel de réchauffement global est 1430 fois plus élevé. De plus, avec le CO2, il est possible d'atteindre des températures de chauffage très élevées, permettant de chauffer efficacement des bâtiments existants. Pour un bâtiment, les émissions de CO2 dues au chauffage et à la climatisation peuvent, dans le cas extrême, être réduites d'un facteur 20. Le plus grand défi d'une pompe à chaleur au CO2 consiste à ce que l'installation doit supporter des pressions plus élevées. Une installation conventionnelle fonctionne à 24 bars, alors qu'une installation de cette conception doit supporter au moins 120 bars. Cela signifie, par exemple, que les composants doivent avoir une épaisseur de paroi plus importante.

La BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH de Wolfschlugen et l'Université de Reutlingen collaborent avec Enisyst GmbH (Pliezhausen), qui développe des solutions intelligentes pour la gestion de l'énergie ainsi que la commande optimisée de systèmes énergétiques complexes.

Ce projet de recherche commun est soutenu par le « Programme d'innovation central pour les PME » (ZIM), avec une contribution de 600 000 euros du ministère fédéral de l'Économie. Mais il ne s'agit pas seulement de technologie de refroidissement : grâce à des simulations précises et leur analyse à l'aide de l'IA, il est possible d'effectuer une maintenance préventive et anticipée, et de détecter automatiquement les états de fonctionnement défectueux. Une option d'accès à distance confortable avec un outil d'analyse pour l'exploitant de l'installation est incluse. Le jumeau numérique de l'installation signale, avant même la panne réelle, les écarts, évitant ainsi de devoir faire face à des défaillances ou des interruptions majeures.

Le contrôle est dérivé de celui des pompes à chaleur conventionnelles et adapté à la gamme de fonctionnalités requise. Le contrôle inclut également l'interface pour l'intégration dans un réseau de chauffage urbain dit « réseau de chauffage à froid ». Le jumeau numérique de cet ensemble frigorifique permet, en plus du concept de maintenance décrit, une modélisation précise dans des systèmes énergétiques complexes. Cela concerne également les entreprises de production – par exemple pour le chauffage et la refroidissement – notamment en combinaison avec une gestion intelligente du thermomanagement pour la parc de machines.

Ce projet de recherche permet de faire d'une pierre deux coups : Les immeubles multifamiliaux, les quartiers et les entreprises seront alimentés par la nouvelle installation, ouvrant ainsi un nouveau domaine d'activité. En particulier, cette transition doit compenser la baisse de commandes provenant du secteur automobile. La perspective de lutter contre le changement climatique est la deuxième facette du projet. Il s'agit de proposer des alternatives aux énergies fossiles pour le chauffage des bâtiments, tout en maintenant ou en sécurisant le confort, avec une solution adaptée aux clients. Il s'agit d'un appareil combiné pouvant être utilisé pour le chauffage, la climatisation et la production d'eau chaude sanitaire. Surtout pour les maisons passives avec chauffage à l'air, cette technologie CO2 dans les pompes à chaleur représente une solution énergétiquement et écologiquement durable pour l'avenir.

Le degré d'attention et d'urgence que ce sujet suscite peut également se mesurer au fait que l'Université de Darmstadt étudie, avec un refroidisseur variable de BKW, le fonctionnement efficace des installations de production, et que le KIT à Karlsruhe développe de nouvelles technologies de pompes à chaleur, où une pompe à chaleur au CO2 très performante de BKW est également utilisée.