Le déploiement plus large de pompes à chaleur résidentielles à travers les États-Unis a le potentiel de contribuer à réduire la pollution par le carbone tout en faisant économiser de l'argent aux propriétaires, selon une nouvelle étude menée par un chercheur et ses collègues de l'Université du Michigan.

Cependant, dans la plupart des régions du pays, le réseau électrique devra devenir plus propre et les pompes à chaleur électriques devront devenir moins chères avant que ces appareils ne deviennent à la fois écologiquement et financièrement intéressants, dit Parth Vaishnav du Center for Sustainable Systems de l'École pour l'environnement et la durabilité de l'UM.

L'étude a été publiée en ligne le 28 juillet dans la revue Lettres de recherche environnementale . Les autres auteurs sont Thomas Deetjen de l'Université du Texas et Liam Walsh de l'Université Carnegie Mellon.

Qu'est-ce qu'une pompe à chaleur résidentielle? Je les ai vus décrits comme essentiellement un climatiseur légèrement modifié pour pouvoir fonctionner dans les deux sens, rafraîchir la maison en été et fournir de la chaleur en hiver. Est-ce exact?

C'est exactement ça. La chaleur circule naturellement des endroits chauds vers les endroits froids, tout comme une voiture roulera en descente. Pendant l'été, les climatiseurs déplacent la chaleur d'un endroit froid (l'intérieur de votre maison) vers un endroit chaud (l'extérieur). Pendant l'hiver, les climatiseurs peuvent fonctionner comme une pompe à chaleur et faire la même chose, sauf que l'endroit froid est l'extérieur et l'endroit chaud est votre maison. Tout comme vous devez travailler pour pousser une voiture en montée, vous devez faire un peu de travail pour pousser la chaleur d'un endroit froid à un endroit chaud. Ce qui rend les pompes à chaleur efficaces, c'est que vous pouvez généralement transférer deux ou plusieurs unités de chaleur pour chaque unité de travail.

Les pompes à chaleur sont largement discutées comme des outils pour aider à lutter contre le changement climatique. Comment les pompes à chaleur électriques pourraient-elles aider à réduire les émissions de combustibles fossiles, et quel est le potentiel de leur adoption généralisée à travers les États-Unis ?

La plupart des maisons aux États-Unis sont chauffées en brûlant un combustible contenant du carbone (gaz naturel, propane ou mazout) dans la maison. Faire cela émet des gaz à effet de serre. Il n'y a pas de moyen facile d'éliminer les GES de cette combustion. Par exemple, il serait très coûteux de capter de petites quantités de dioxyde de carbone dans des centaines de millions de foyers et de le séquestrer de façon permanente. Cependant, les pompes à chaleur fonctionnent à l'électricité, et il existe de nombreux moyens efficaces et relativement peu coûteux de décarboniser le réseau électrique.

Notre étude montre que, si l'on suppose une décarbonation modérée du réseau sur la durée de vie d'une pompe à chaleur installée aujourd'hui, les pompes à chaleur réduiraient partout les émissions de gaz à effet de serre. Nous devrions, cependant, gardez deux choses à l'esprit. Une, les pompes à chaleur augmenteraient les coûts de chauffage de certaines maisons, surtout si nous ne taxions pas les combustibles fossiles pour les dommages qu'ils causent à la santé humaine et à l'environnement.

Seconde, la production d'électricité à partir du charbon et du gaz naturel produit également des polluants nocifs comme les oxydes d'azote, particules fines et dioxyde de soufre. Dans certaines parties du pays, le mix de production d'électricité est suffisamment sale pour que les émissions de ces polluants causent suffisamment de dégâts pour dépasser les avantages de la réduction des émissions de dioxyde de carbone.

Comptabiliser tout cela, notre étude suggère que le passage d'environ 30 % des maisons unifamiliales à des pompes à chaleur en ce moment réduirait les dommages à l'environnement et à la santé humaine et permettrait aux ménages d'économiser de l'argent. Il faut commencer par passer du chauffage électrique résistif, du pétrole et du propane au gaz naturel. Les meilleurs endroits pour commencer sont les régions du pays qui ont un climat tempéré.

Nous devons également nettoyer le réseau le plus rapidement possible. Si nous nous engageons à le faire, nos études précédentes montrent que les pompes à chaleur peuvent réduire les dommages à l'environnement et à la santé humaine pratiquement partout au pays.

Comment était la Lettres de recherche environnementale étude faite, et quelle a été la découverte la plus importante ?

Nous avons utilisé une base de données appelée ResStock, développé par le Laboratoire National des Energies Renouvelables, pour simuler 400 maisons dans chacune des 55 villes américaines, pour un total de 22, 000 maisons. Chaque ensemble de maisons a été choisi pour être représentatif du parc immobilier de cette ville. Nous avons ensuite utilisé le modèle EnergyPlus du département américain de l'Énergie pour simuler la consommation horaire d'énergie pour chacun de ces 22, 000 maisons. Nous avons exécuté deux versions de cette analyse :une avec des pompes à chaleur, et un autre avec n'importe quel combustible de chauffage que la maison avait actuellement. Nous avons comparé ces deux essais pour déterminer les avantages et les coûts d'un passage aux pompes à chaleur.

Pour évaluer les dommages à la santé humaine, nous avons utilisé des modèles intégrés de qualité de l'air développés par des chercheurs de Carnegie Mellon. Pour évaluer les méfaits de l'environnement, nous avons utilisé le coût social du carbone.

La conclusion la plus importante était que vous pourriez économiser de l'argent et réduire les méfaits sociaux, dès maintenant, en doublant la proportion de maisons équipées de pompes à chaleur.

Quel pourcentage de maisons américaines pourraient bénéficier financièrement - sous forme de factures de services publics réduites - de l'installation d'une pompe à chaleur électrique, et quel pourcentage de ces maisons pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre en installant une pompe à chaleur ?

Environ un tiers des maisons unifamiliales en bénéficieraient financièrement, après avoir tenu compte du coût supplémentaire d'installation des thermopompes par rapport à une fournaise au gaz. Toutes ces maisons réduiraient les émissions de gaz à effet de serre.

Quels sont certains des principaux obstacles à l'adoption généralisée des pompes à chaleur aux États-Unis ?

Du point de vue d'un propriétaire, le principal obstacle est le coût perçu plus élevé de l'installation de pompes à chaleur. Je dis perçu parce que dans de nombreuses régions du pays, les pompes à chaleur seraient plus que rentables au cours de leur vie. Aussi, si un propriétaire devait remplacer une fournaise et un climatiseur, l'installation d'une pompe à chaleur, qui peut chauffer et refroidir, pourrait être l'option la moins chère. Un autre obstacle clé est que les installateurs peuvent ne pas en savoir assez sur les pompes à chaleur pour informer adéquatement les clients.

Quel est le potentiel d'adoption d'une pompe à chaleur résidentielle dans un État froid comme le Michigan ?

À long terme, très bien. Quant à leur capacité à « faire le travail, " Les pompes à chaleur fonctionnent mieux de manière fiable et efficace dans les climats froids. Elles continueront de s'améliorer. À mesure que les étés se réchauffent, le fait que les pompes à chaleur puissent également servir de climatiseurs efficaces deviendra de plus en plus précieux.

Cela dit, nous devons continuer à investir pour rendre les pompes à chaleur moins chères et plus efficaces. Nous devons également investir pour rendre notre parc immobilier plus efficace en soutenant l'intempérisation. Outre le climat froid, l'un des défis est que le réseau électrique du Midwest est encore trop dépendant du charbon et du gaz naturel. Nous devons soit nous tourner vers des sources qui ne produisent pas du tout d'émissions de dioxyde de carbone, ou nous devrions capter les émissions des centrales au charbon et au gaz et les séquestrer de façon permanente.