Climatisation nouvelle génération : un nouveau matériau électrocalorique pourrait remplacer les réfrigérants nocifs

Une solution nouvelle et performante au problème des systèmes de climatisation peu respectueux de l’environnement

En un mot: Les climatiseurs et les pompes à chaleur traditionnels utilisent du gaz réfrigérant pour refroidir ou réchauffer les maisons et les bâtiments, ce qui peut nuire à l’environnement. Une équipe de scientifiques européens tente de résoudre le problème en utilisant de nouveaux matériaux expérimentaux à base de céramique.

Une étude récemment publiée dans Science décrit un nouveau matériau « électrocalorique », une technologie de climatisation conçue pour remplir ses fonctions de refroidissement (ou de réchauffement) sans utiliser de gaz dangereux ou potentiellement polluants. En combinant plusieurs techniques existantes, des scientifiques de l’Institut luxembourgeois des sciences et technologies de Belvaux ont développé un nouveau prototype à base de céramique à fort effet électrocalorique.

Un système électrocalorique s’échauffe lorsqu’il est exposé à des champs électriques, car les atomes électriquement déséquilibrés du matériau sont forcés de s’aligner dans une seule direction, comme dans un peigne à cheveux. Les niveaux d’entropie sont réduits et les atomes alignés commencent à vibrer plus rapidement, ce qui fait augmenter la température.

Le nouveau prototype utilise un fluide circulant entre les dalles de matériau de type céramique pour éliminer la chaleur supplémentaire. Si le champ électrique est désactivé, l’effet est inversé, le matériau devenant plus froid que la température ambiante et éliminant la chaleur du fluide. Et puis le cycle peut recommencer.

Le prototype électrocalorique a montré des « performances superlatives », remarque le scientifique des matériaux Neil Mathur de l’Université de Cambridge. Lorsqu’il est utilisé dans un réfrigérateur ou un climatiseur, le nouveau matériau serait utilisé pour disperser la chaleur à l’extérieur d’un bâtiment tout en gardant l’environnement intérieur froid. A l’inverse, une pompe à chaleur refroidirait le milieu extérieur en en extrayant la chaleur et en la ramenant à l’intérieur.

Les systèmes de conditionnement existants sont très efficaces, mais ils nécessitent des réfrigérants tels que les hydrofluorocarbures ou l’ammoniac, qui peuvent avoir des effets de serre directs et indirects. Le prototype électrocalorique n’a pas besoin de gaz dangereux, et il pourrait également être fabriqué dans des formats plus petits et plus simples, car il supprime le besoin d’un compresseur.

Malgré des capacités remarquables, la technologie prototype n’est pas encore prête à être commercialisée. Les scientifiques luxembourgeois doivent perfectionner davantage la technologie, augmentant ainsi l’efficacité du nouveau matériau. Rendre la pompe à chaleur électrocalorique compétitive par rapport à celle utilisée dans les systèmes de climatisation existants est actuellement leur priorité numéro un.