Alors que le changement climatique réchauffe le monde, nous devons de plus en plus trouver des moyens de refroidir efficacement nos bâtiments, tout en réduisant nos émissions pour tenter d'arrêter autant que possible la hausse de la température. Les climatiseurs traditionnels sont une mauvaise méthode pour atteindre l'un ou l'autre objectif, mais que se passerait-il s'il y avait un autre moyen ?

Faites progresser le refroidissement urbain, une méthode de refroidissement des bâtiments où l'eau réfrigérée d'une installation centrale passe par des tuyaux vers plusieurs bâtiments, leur permettant d'être refroidis sans avoir besoin de leurs propres systèmes de climatisation énergivores. Cela réduit non seulement l'empreinte carbone de chaque bâtiment, mais fournit également un moyen moins coûteux de refroidir l'intérieur des bâtiments.

Les idées derrière le refroidissement urbain existent depuis les années 1960, a déclaré Oddgeir Gudmundsson, un expert en refroidissement urbain de la société d'ingénierie Danfoss au Danemark. "C'est une technologie relativement ancienne", a-t-il déclaré.

Bien qu'elle soit répandue dans les régions chaudes telles que le Qatar et Dubaï, la technologie commence également à être utilisée dans toute l'Europe, car la demande de refroidissement commence à augmenter parallèlement à l'augmentation de la température. "La demande de refroidissement en Europe n'est pas aussi développée que, par exemple, aux États-Unis ou au Japon", a déclaré Gudmundsson. "Mais ça devient de plus en plus (populaire)."

Alors qu'en Europe, moins de 1 % des unités de refroidissement sont des unités de refroidissement urbain, dans certains pays, il a été adopté plus facilement, comme en Suède, où sa part de marché est d'environ 25 %.

Dans le cas du refroidissement urbain, l'eau est acheminée vers les bâtiments par des canalisations à partir d'une installation centrale où elle a été refroidie. Cette eau peut ensuite être utilisée dans les systèmes de ventilation. L'air circulant dans les tuyaux pousse l'air froid dans un bâtiment à travers les évents pour agir comme climatisation, l'eau étant ensuite recyclée pour être refroidie à nouveau.

Le refroidissement urbain peut être beaucoup plus efficace que les systèmes de climatisation traditionnels, qui reposent souvent sur des équipements construits au-dessus d'un bâtiment qui consomment beaucoup d'énergie. Le refroidissement urbain peut également bénéficier du prélèvement d'eau réfrigérée à partir de sources naturelles, telles qu'un lac, pour réduire les besoins en énergie.

Cela peut signifier un refroidissement gratuit si vous avez accès à des rivières, des lacs profonds ou des océans, explique Gudmundsson. "Si vous avez un climat froid comme à Stockholm ou à Copenhague, vous pouvez prendre le froid de l'air ambiant. Plus généralement, vous avez des refroidisseurs qui refroidissent l'eau, qui circule dans des tuyaux depuis les installations centrales jusqu'aux consommateurs."

Le refroidissement urbain est mieux adapté aux bâtiments commerciaux en Europe, qui nécessitent un refroidissement tout au long de l'année, par opposition aux bâtiments résidentiels, qui, pour la plupart des emplacements, n'ont besoin d'être refroidis que pendant trois mois maximum pendant la partie la plus chaude de l'été. "Dans les bâtiments résidentiels, la demande de refroidissement est très limitée", a déclaré Gudmundsson.

Néanmoins, le refroidissement urbain peut jouer un rôle important dans la lutte contre le changement climatique en Europe. Il peut être jusqu'à dix fois plus efficace que les systèmes de refroidissement conventionnels, réduisant considérablement la consommation d'énergie d'un grand nombre de bâtiments et permettant une étape significative vers la neutralité carbone. "Dans un système neutre en carbone, il est très important que nous réduisions autant que possible les pics (d'énergie)", a déclaré Gudmundsson.

Le refroidissement urbain présente également d'autres avantages. Il réduit le bruit en supprimant le besoin d'unités de climatisation bruyantes, tout en libérant de l'espace dans les bâtiments, comme sur leurs toits, où d'autres installations peuvent être construites à la place, comme un jardin ou une zone commune. Et cela ajoute de la flexibilité au réseau électrique, permettant l'utilisation de plus d'énergie renouvelable dans les systèmes de refroidissement en déplaçant les demandes d'énergie vers des périodes où plus d'énergie renouvelable est disponible.

Économies d'énergie

Avec de nombreux systèmes de refroidissement urbain déjà en service, il est important de déterminer comment améliorer les systèmes existants. Susana López, du centre de recherche et de technologie Tekniker en Espagne, était coordinatrice du projet INDIGO, qui visait à faire exactement cela en utilisant des algorithmes et d'autres techniques pour améliorer un système de refroidissement urbain dans un hôpital du nord de l'Espagne.

"L'idée d'INDIGO était de développer différents systèmes de gestion pour la production, la distribution et la consommation", a déclaré López, "afin d'améliorer la façon dont nous livrons le refroidissement à un bâtiment, l'efficacité de la distribution et de gérer la production."

Le projet l'a fait de trois manières. Le premier était de développer un algorithme pour optimiser les pompes utilisées pour déplacer l'eau à travers le réseau. Bien qu'il ne s'agisse que d'un projet pilote, l'hôpital a décidé de maintenir le système en place "en raison des économies importantes qu'il a réalisées", a déclaré López, avec des économies d'énergie de plus de 50 % après un an de fonctionnement.

Une autre évolution a consisté à augmenter la différence de température entre l'eau entrante et sortante, réduisant les gains de chaleur dans le réseau, conduisant à des économies d'énergie d'environ 18 %. La troisième consistait à analyser la quantité de refroidissement nécessaire sur le site, afin de modifier la capacité d'eau réfrigérée à fournir aux bâtiments.

Les résultats ont montré que les systèmes de refroidissement urbain existants pouvaient être rendus plus efficaces sans nécessiter d'équipement ou d'infrastructure supplémentaire. "Nous n'avons pas changé les moyens de production ou de distribution", a déclaré López. "Ce que nous avons fait, c'est inclure des mesures le long du réseau lui-même afin de les gérer d'une manière différente."

Bien que des projets comme celui-ci soient prometteurs, une adoption plus généralisée du refroidissement urbain n'est pas sans défis. L'un des problèmes est que l'installation des systèmes peut être perturbatrice, entraînant la fermeture des rues d'une zone pendant l'installation des tuyaux. "Cela peut être un gros problème", a déclaré Gudmundsson.

Un autre est que le refroidissement urbain peut initialement être coûteux et que les économies de coûts peuvent prendre un certain temps à se faire sentir. "Ce sont des projets assez coûteux et il y a beaucoup d'investissements initiaux", a déclaré Gudmundsson, avec peu de financement gouvernemental disponible pour mettre en œuvre les systèmes. "A ma connaissance, aucun système de refroidissement urbain n'est subventionné", a-t-il déclaré. Cependant, une fois mis en œuvre, il peut aller vite, comme en témoigne son adoption généralisée en Suède.

Néanmoins, il pourrait avoir un rôle important à jouer dans notre avenir durable. "La demande d'électricité due à la climatisation augmente considérablement pendant les étés", a déclaré López. "Nous devrons trouver des solutions pour fournir des services de refroidissement sans augmenter notre demande d'énergie, et le refroidissement urbain est certainement l'une des pièces du puzzle."