Faire du froid avec du chaud

Faire du froid avec la chaleur du Soleil ? C’est ce que permet le climatiseur solaire, sans aucune consommation électrique ni aucune partie mobile. Idéal ou presque, ce principe reste paradoxalement peu usité. En Allemagne, une installation de grande envergure vient d’entrer en phase de test.

Utiliser une source de chaleur pour produire du froid n’est pas une idée nouvelle. Sadi Carnot, l’ingénieur qui imagina le moteur thermique en 1824 (et posa les bases de la thermodynamique), n’aurait pas été surpris par le procédé, d’ailleurs connu depuis longtemps. Imaginer se servir du Soleil dans les moments où il chauffe le plus pour faire fonctionner un climatiseur peut sembler tomber sous le sens. A l’inverse d’un climatiseur électrique, qui a d’autant plus de mal à refroidir qu’il fait chaud dehors, le modèle solaire, lui, fonctionne mieux quand le Soleil est plus fort… Techniquement, la réalisation est assez simple et fait classiquement appel à la circulation d’un fluide, comme dans un réfrigérateur, qui passe alternativement de l’état liquide à l’état gazeux dans un évaporateur et dans un condenseur. Il n’y a aucune partie mobile et l’engin ne consomme pas énergie. Bref, voilà à peu près un siècle que le climatiseur solaire aurait pu se banaliser…

Et pourtant, il reste aujourd’hui une curiosité, alors que pullulent les systèmes électriques, dévoreurs de combustibles, fossile ou nucléaire. On en trouve dans le désert, là où l’électricité est rare et le Soleil généreux. En France, on peut compter les installations sur les doigts d’une main, dont celles de l’entreprise TecSol. A Banyuls-sur-mer, dans les Pyrénées orientales, les caves viticoles du GICB font vieillir leurs vins grâce à la lumière solaire depuis 1989 et à Sophia-Antipolis (Alpes-Maritimes), ce sont des bureaux qu’elle rafraîchit au pôle Energies Renouvelables du CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment).

Un essai en condition réelle pour un climatiseur à adsorption

Mais la technique semble bénéficier aujourd’hui d’un regain d’intérêt. En Allemagne, pays pionnier pour les énergies renouvelables en général et solaires en particulier, l’Ecole supérieure d’Offenburg (Bade-Wurtemberg) a mis en œuvre une technique récente, dite à adsorption. Alors que les climatiseurs solaires les plus courants, dits à absorption, utilisent de l’eau et du bromure de lithium, celui-ci est dit à adsorption et utilise un fluide (qui peut être de l’eau) circulant sur un solide présentant une grande surface spécifique (une grande surface dans un petit volume), comme le charbon actif ou la zéolithe. Le système fonctionne en deux cycles distincts, le froid étant produit durant la nuit. C’est le gros inconvénient du principe de l’adsorption, qui exige un volume tampon, par exemple un réservoir d’eau.

Depuis 2007, le système est installé sur le toit de l’entreprise Festo, avec aujourd’hui 1.330 m² de collecteurs à tubes à vide, ce qui en fait le plus grand climatiseur solaire d’Europe. L’Ecole supérieure d’Offenburg vient de lancer la phase de test pour mettre l’installation à l’épreuve en situation réelle. Elle servira à climatiser les bureaux et le centre de calculs et devrait permettre d’économiser 500 MWh par an.

Projet du GICB : veillissement du vin avec climatisation solaire

En 1989, le GICB a construit une cave de vieillissement en bouteilles. Cette cave a une surface utile totale de 3 500 m² et un volume de 15 000 m³ sur 3 niveaux (dont deux semi-enterrés). La capacité totale de stockage est proche de 3 millions de bouteilles. L’équipe dirigeante a souhaité équiper la cave d’une climatisation solaire parce qu’une telle installation répond à ses besoins en froid tout en respectant l’environnement. Le système de refroidissement se compose de :
• 130 m² (surface utile) de tubes sous vide, sur le toit, orientés sud-sud-ouest,
• un local technique situé au niveau 2 et comprenant : une citerne de stockage tampon de 1 000 litres, un groupe à absorption indirecte à simple effet, de puissance de refroidissement nominale 52 kW, plusieurs pompes circulantes pour les différents circuits et un coffret électrique général,
• une tour aéroréfrigérante à circuit ouvert, de puissance nominale 180 kW, installée au nord,
• trois unités de conditionnement d’air (une par niveau)avec un filtre, un échangeur froid pour l’eau refroidie (+un échangeur chaud pour le rez-de-chaussée) et un ventilateur centrifuge de 25 000 m³ /h de débit.

Aspects financiers
L’installation, construite en 1991, a coûté 294 500 € HT, ce qui représente un surcoût de près de 150 000 € par rapport à un système classique à compression. Cet investissement permet au GICB d’économiser près de 40 % de sa consommation annuelle d’énergie.

Projet CST
Rafraîchissement solaire des bureaux du CSTB de Sophia Antipolis.
Dans le cadre du projet européen SOLARCLIM – DG TREN (coordinateur TECSOL), les bureaux du pôle Energies Renouvelables (250 m²) du CSTB de Sophia Antipolis ont été équipés d’un système de rafraîchissement solaire par machine à absorption au bromure de lithium – eau (LiBr/H).