Le ciel peut détenir le secret d'une climatisation efficace

La climatisation représente près de 15 % de la consommation totale d'énergie des bâtiments aux États-Unis. Une façon de réduire cela consiste à envoyer de la chaleur dans l'espace, selon Aaswath Raman .

Raman est le cofondateur d'une nouvelle société appelée Systèmes SkyCool . La startup, issue de l'Université de Stanford, est l'un des nombreux groupes commercialisant une approche de refroidissement économe en énergie qui tire parti de la froideur de l'espace.

L'idée est d'exploiter un phénomène naturel appelé refroidissement radiatif. Tous les objets émettent un rayonnement thermique. Lorsqu'elle est émise vers le ciel, une partie est absorbée et réfléchie par l'atmosphère. Une autre partie, qui tombe dans une gamme particulière de fréquences, s'échappe dans la haute atmosphère et l'espace extra-atmosphérique, où les conditions sont beaucoup plus froides. Cela peut amener l'objet émettant ce rayonnement à se refroidir en dessous de la température de l'air ambiant.

SkyCool développe une technologie destinée à exploiter ce phénomène, basée sur des avancées relativement récentes dans la capacité de manipuler la lumière à l'échelle nanométrique. Les ingénieurs savent depuis un certain temps que le refroidissement radiatif est utile pour refroidir les bâtiments la nuit. Pendant la journée, cependant, le rayonnement solaire neutralise l'effet de refroidissement. Mais il y a quelques années, Raman et un collègue de Stanford ont déterminé qu'il devrait en fait être possible d'obtenir un refroidissement radiatif pendant la journée.

Les prototypes de refroidissement radiatif de SkyCool.

En 2014, le groupe a publié un article dans La nature dans lequel ils ont montré qu'un dispositif conçu pour combiner les propriétés optiques de trois matériaux différents, disposés en empilement de plusieurs couches, se refroidissait à près de 5 °C en dessous de la température de l'air ambiant. Cela a prouvé que l'obscurité froide de l'Univers peut être utilisée comme une ressource renouvelable, même pendant les heures les plus chaudes de la journée, ont écrit les chercheurs.

Au cours des deux dernières années, plusieurs autres groupes ont commencé à poursuivre le refroidissement radiatif diurne. Trois équipes ont récemment obtenu un financement de l'ARPA-E pour développer des technologies pour les centrales thermiques, qui consomment actuellement d'énormes quantités d'eau.

Une illustration conceptuelle d'un futur système de toit doté de la technologie de refroidissement radiatif de SkyCool.

Raman dit que son entreprise explore une gamme d'applications potentielles, dans les bâtiments ainsi que dans de nombreux types de structures au-delà de ce que nous considérons comme des bâtiments conventionnels, dans les pays en développement comme dans les pays développés.

Un modèle existant pour l'approche générale de SkyCool, dit-il, est le développement et la commercialisation assez récents de techniques d'application de revêtements optiques pour rendre les fenêtres plus économes en énergie.

Raman dit que la société a également montré que ses prototypes peuvent réduire considérablement la température de l'eau, ce qui signifie qu'il devrait être possible de le brancher sur une large gamme de systèmes de refroidissement et de réfrigération qui utilisent de l'eau refroidie pour évacuer la chaleur de l'air. Pour les bâtiments typiques en Amérique du Nord, ajoute-t-il, vous voudrez l'utiliser en conjonction avec un système de refroidissement ou de réfrigération existant.

Srinivas Katipamula , un scientifique du Pacific Northwest National Laboratory qui étudie les concepts avancés de chauffage et de refroidissement, a récemment mené une étude de modélisation avec trois collègues du PNNL et ont découvert que le refroidissement radiatif diurne pouvait réduire la consommation d'énergie d'un immeuble de bureaux de taille moyenne de 30 à 50 %. Mais surtout, on ne sait pas encore combien coûtera la technologie, il est donc difficile de savoir combien de temps il faudrait pour rembourser l'investissement, dit-il.

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