Lors d’une conférence organisée dernièrement par HabitatDurable Neuchâtel, le professeur Jürg Schiffmann a donné un aperçu des percées technologiques permettant d’augmenter de manière spectaculaire le coefficient de performance des pompes à chaleur.
Le constat est désormais récurrent : sur notre vieille planète, les conditions de vie se dégradent, essentiellement en raison de l’augmentation exponentielle de la consommation d’énergie en lien avec une croissance démographique, tout aussi exponentielle. L’équipe du professeur Jürg Schiffmann du Laboratory for Applied Mecanical Design (LAMD) de l’EPFL s’est donc attelée à la recherche d’une solution modifiant notre consommation en vue de réduire les émissions de gaz carbonique.
La piste retenue consiste à agir sur le rendement des chauffages domestiques puisqu’ils consomment un quart de la demande énergétique mondiale.
Couplées à une quête d’efficience, les percées technologiques ont souvent abouti à des progrès spectaculaires ; à titre d’exemple, si l’on compare la consommation d’une voiture des années 1950 avec celle d’un véhicule actuel, on constate une réduction drastique de la consommation, de l’ordre de 80%. Appliquer ce principe aux gouffres énergétiques que sont les chauffages domestiques réduirait sensiblement les émissions de CO2 et améliorerait durablement notre qualité de vie dans la foulée.
La moitié de la réduction des émissions peut être atteinte avec une augmentation des rendements de conversion. Le rendement mesure la capacité d’un système à transformer l’énergie investie en une forme d’énergie utile. Plus le rendement augmente, plus les pertes diminuent. L’apparition de la pompe à chaleur (PAC) comme chauffage domestique dans les années 1990 a joué un rôle clé dans l’utilisation rationnelle de l’énergie. Pour 1 kWh acheté, la PAC restituait deux fois plus de kWh de chaleur, elle avait donc un coefficient de performance (COP) de 2. La question figurant en titre peut sembler provocante, mais en réalité elle ne l’est pas puisque les PAC sont des chauffages produisant plus qu’ils ne consomment. Leur performance a augmenté rapidement jusqu’à arriver à un COP de 3. Mais depuis les années 2000, les performances plafonnent, la technologie de l’époque ayant atteint ses limites.
L’équipe du professeur Schiffmann a étudié de nouvelles technologies pour augmenter encore le coefficient de performance de ces chauffages. Ses découvertes sont sur le point de donner lieu à des applications industrielles. Mais de quoi s’agit-il ?
L’équipe du laboratoire a eu l’idée de miniaturiser à la taille d’un frigo domestique la technologie très performante des grosses turbines à vapeur des centrales thermiques. En termes plus techniques : le turbocompresseur sans huile sur paliers à gaz est appelé à remplacer le compresseur scroll. Ce changement de technologie permet d’améliorer sensiblement le coefficient de performance des pompes à chaleur de l’ordre de 25% ; le coefficient qui est actuellement de 3 sera à plus de 4 demain. Aussi, pour 1 kWh acheté, votre pompe à chaleur restituera plus de 4 kWh de chaleur, vous aurez donc récupéré plus de 3 kWh d’énergie par ce biais.
En résumé, plus le COP est élevé, plus la consommation d’énergie est faible et cela se répercutera sur votre facture et sur l’environnement.
La faisabilité technique de turbomachines de petite taille sans huile sur paliers à gaz est désormais prouvée. Reste à les produire de manière industrielle et en faire bénéficier les utilisateurs. Rappelons encore que, de manière générale, les pompes à chaleur sont surtout adaptées à des bâtiments bien isolés et si elles consomment de l’électricité renouvelable.
