La transition verte du refroidissement

Nous devons changer notre façon de faire du refroidissement, mais comment ? Les modèles commerciaux alternatifs peuvent-ils nous aider ? Cet article explique pourquoi un système de refroidissement propre et efficace est important et comment la servitisation peut apporter un changement positif.

Nous devons changer notre façon de faire du froid. Le refroidissement représente 10 % de la consommation énergétique mondiale et devrait doubler d'ici 2040. Cette croissance rapide est en passe d'augmenter considérablement la demande d'énergie et les émissions. Dans le même temps, l'accès au refroidissement est essentiel à l'adaptation au climat et au bien-être humain, car il influe sur notre capacité à résister à l'intensification des vagues de chaleur, à conserver les aliments et à stocker les médicaments. Sur les près de 3 milliards de personnes vivant dans les climats les plus chauds, seuls 8 % possèdent un climatiseur, contre 90 % au Japon et aux États-Unis.

En définitive, il existe des solutions de refroidissement propres et efficaces, mais elles ne sont pas largement adoptées. Aujourd'hui, l'efficacité moyenne des climatiseurs est inférieure à la moitié de ce qui est disponible dans le commerce.

Pourquoi le refroidissement est-il important ? Quel est le problème du refroidissement aujourd'hui ?

3,6 milliards d'appareils de refroidissement sont utilisés dans le monde. Au-delà du confort thermique et de la réfrigération dans nos maisons, le refroidissement est vital pour la vie moderne : chaînes du froid, établissements de santé, centres de données et centrales électriques. La demande de climatiseurs est appelée à croître massivement dans les économies émergentes (voir la figure 1) et représente actuellement la consommation d'énergie qui connaît la croissance la plus rapide dans les bâtiments.

Les fuites, qui se produisent souvent en fin de vie d'un produit, constituent un problème environnemental majeur lié à de nombreux réfrigérants. Les réfrigérants sont classés en fonction de leur potentiel de réchauffement global (PRG), qui mesure la quantité de chaleur qu'ils retiennent par rapport au CO2, généralement sur 100 ans. Plus le PRG est élevé, plus l'impact sur le réchauffement de la planète est important. Les gaz à effet de serre les plus puissants sont interdits ou en cours d'élimination progressive en vertu de l'amendement de Kigali de 2016 au protocole de Montréal.

Certains secteurs, comme la réfrigération commerciale et industrielle, passent rapidement aux réfrigérants naturels pour suivre l'évolution des politiques de restriction des gaz fluorés (gaz f). La priorité accordée aux solutions de refroidissement utilisant des réfrigérants naturels ou à faible ^PRG1, tels que l'ammoniac ou le CO2, est essentielle pour réduire les effets négatifs du refroidissement sur l'environnement.

Dans le monde entier, d'importantes lacunes en matière de refroidissement subsistent et, dans de nombreux pays, les chaînes du froid sont soit absentes, soit rompues. Étant donné l'importance croissante de ces technologies alors que nous sommes confrontés aux effets du changement climatique et à des épisodes de chaleur plus fréquents, il est impératif de répondre aux besoins mondiaux en matière de refroidissement de manière durable. Sinon, nous restons enfermés dans un cercle vicieux : le refroidissement à forte intensité énergétique entraîne des émissions et un réchauffement de la planète, ainsi qu'un besoin accru de refroidissement.

Quels sont les systèmes alternatifs qui existent aujourd'hui ?

Parmi les systèmes alternatifs plus efficaces sur le plan énergétique, on peut citer les systèmes de refroidissement agrégés ou les systèmes de refroidissement urbain plutôt que les systèmes individuels (tels que les systèmes de refroidissement urbain labellisés) ; les systèmes qui peuvent utiliser les températures plus froides de l'eau de mer ou de l'eau des lacs (tels que le Sea Water Air Conditioning SWAC) ; ou l'énergie géothermique (telle que Celsius Energy). Une plus grande utilisation de ces solutions peut contribuer à réduire les pics de demande d'énergie et le besoin d'infrastructures supplémentaires de production et de distribution d'électricité. Selon Ilana Koegelenberg de la Journée mondiale du froid, ancienne responsable de l'intelligence du marché chez ATMOsphere, la chaleur dite "gratuite" devient également populaire, en exploitant la chaleur résiduelle de la réfrigération à des fins de chauffage dans un système intégré.

Parmi les autres moyens d'assurer le refroidissement, citons les solutions passives dans la conception des bâtiments et des matériaux (comme la solution CoolRoof) et les solutions basées sur la nature, comme les arbres ou le feuillage pour faire de l'ombre (comme la solution Urban Canopee), qui peuvent réduire le besoin de technologies de refroidissement de l'utilisation finale et réduire l'effet d'îlot de chaleur, un problème auquel sont confrontées de nombreuses zones urbaines.

Pourquoi les entreprises ne changent-elles pas leurs systèmes de refroidissement ?

Répondre à la demande croissante de refroidissement représente une énorme opportunité commerciale. L'adoption par le marché de solutions efficaces reste lente et est en partie attribuée à des obstacles importants liés à la demande, tels que l'investissement initial plus élevé requis pour des solutions propres et efficaces, la perception de risques plus importants en matière de performance et de maintenance, et les priorités d'investissement concurrentes des acheteurs. Il y a aussi la question de la division des incitations à la mise en œuvre de mesures d'efficacité énergétique, par exemple entre les propriétaires et les locataires de bâtiments, où les utilisateurs finaux paient les coûts énergétiques.

Dans de nombreux pays, les normes minimales de performance énergétique (NMPE) réglementent l'utilisation des appareils de refroidissement les plus inefficaces. Toutefois, ces mesures varient en termes de portée et de mise en œuvre, et ne peuvent à elles seules remédier aux conséquences de l'augmentation de la demande de refroidissement. Les modèles commerciaux innovants, comme la servitisation, qui encouragent l'efficacité et le passage à la circularité, sont de plus en plus intéressants financièrement pour les investisseurs. Associés au soutien politique et à la sensibilisation, ils peuvent fortement accélérer la dynamique et l'évolutivité.

Qu'est-ce que le CaaS et comment fonctionne-t-il ?

Le refroidissement durable signifie que l'accessibilité financière et l'accès doivent être pris en compte tout en minimisant l'impact environnemental du refroidissement. Le site servitisation en particulier peut promouvoir les technologies économes en énergie et en ressources en surmontant les obstacles, en alignant les incitations et en débloquant les investissements dans des technologies plus propres. Appliqué au refroidissement, ce modèle est connu sous le nom de " Cooling as a service" (CaaS) et remplace l'achat d'actifs par une approche de paiement au résultat. Dans ce modèle, les clients paient pour le refroidissement consommé, tandis que l'équipement reste la propriété du fournisseur de technologie qui est responsable de l'installation, de l'exploitation, de la réparation, de la maintenance et des performances. Le modèle supprime les coûts initiaux des systèmes propres et efficaces pour les clients, tout en incitant les fournisseurs à concevoir des solutions pour une performance et une efficacité optimales, une valeur de cycle de vie accrue (avec un retour sur investissement plus élevé) et à concevoir pour la circularité. Le modèle est actuellement mis en œuvre à différentes échelles dans le monde.

Le CaaS est également utilisé pour combler les lacunes en matière de stockage du froid pour les petits exploitants agricoles. Le projet Your Virtual Cold Chain Assistant(Your VCCA), actuellement mis en œuvre en Inde et au Nigeria, vise à réduire les pertes alimentaires après récolte en accélérant le déploiement de chambres froides à énergie solaire pour stocker les produits. La solution comprend une application, Coldtivate, qui permet aux agriculteurs de surveiller les articles stockés et les aide à faire fonctionner les chambres froides. La numérisation fait partie intégrante des solutions "as-a-service", qui permettent de surveiller les performances et l'efficacité du système. Découvrez-en plus dans ce court clip et ici.

La généralisation de l'utilisation du CaaS nécessite une collaboration et un renforcement des capacités dans tous les secteurs et sur tous les marchés. L'initiative CaaS lancée par la Fondation BASE et avec le soutien financier de la Clean Cooling Collaborative, s'est concentrée sur la conception d'outils pour aider les entreprises à adopter le modèle, ainsi que sur la création d'une alliance de plus de 85 membres. Pour institutionnaliser et faire avancer le travail accompli par CaaS, la SET Alliance a été créée. L'Alliance est une plateforme multipartite qui se consacre à la généralisation du modèle pour le refroidissement et au-delà (chauffage, éclairage, mobilité, stockage de l'énergie).

La SET Alliance travaille à la décarbonisation des villes et des zones urbaines, où la servitisation est reconnue comme un moyen de créer des bâtiments circulaires. L'augmentation du niveau de vie, l'urbanisation rapide et l'augmentation de la fréquence des épisodes de chaleur entraînent une augmentation de la demande de rafraîchissement ; il est donc crucial de créer un système de rafraîchissement urbain plus durable. Des modèles commerciaux innovants tels que la servitisation peuvent accélérer l'efficacité énergétique et réduire la consommation d'énergie ; il s'agit maintenant d'étendre les solutions dans le monde entier.

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¹ De nombreux pays sont en train d'interdire dans les nouveaux systèmes les réfrigérants dont le PRG est supérieur à 150 (généralement considéré comme faible). Le marché de l'utilisation de substances naturelles telles que l'ammoniac (PRG de 0) ou le CO2 se développe rapidement et s'attaque aux risques du système tels que la toxicité et la haute pression.

² L'adoption plus large de technologies de refroidissement efficaces pour répondre à la demande croissante réduit l'intensité énergétique du refroidissement (la quantité d'énergie utilisée). La réalisation d'une plus grande efficacité des systèmes de refroidissement ralentira la croissance de la consommation d'énergie mondiale et donc le besoin d'une plus grande capacité de production.