Cette pompe à chaleur solaire produit aussi de l’eau potable

La pompe à chaleur durant l'expérience / Image : Ambedkar National Institute of Technology, qualité améliorée via l'IA Pixelcut.

Une pompe à chaleur, c’est efficace. Mais des chercheurs ont peut-être trouvé le moyen de rendre le système encore un peu plus efficace. Au-delà du chauffage et de climatisation, leur pompe à chaleur photovoltaïque serait capable de produire de l’eau potable,

Selon les estimations de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), à l’échelle de la planète, le recours à la pompe à chaleur permettrait de réduire, d’ici 2030, nos émissions de CO₂ de l’équivalent des émissions annuelles actuelles de toutes les voitures d’Europe. Parce que la pompe à chaleur peut être alimentée par une source bas-carbone. Et qu’elle est, de surcroit, entre 3 et 5 fois plus efficace que la chaudière au gaz, par exemple. Ainsi, de plus en plus d’experts envisagent la pompe à chaleur comme l’une des technologies qui seront essentielles à notre décarbonation.

Aujourd’hui, des chercheurs de l’Institut national de technologie B. R. Ambedkar de Jalandhar (Inde) avancent qu’elle pourrait apporter un peu plus encore que ce qui était attendu. Le système qu’ils ont développé, en effet, est capable de produire, non seulement de la chaleur et du froid, mais aussi de l’eau potable et de l’eau chaude sanitaire. Le tout, alimenté par une centrale solaire photovoltaïque.

Une pompe à chaleur multifonction

Comment ça marche ? Un système photovoltaïque, donc et une pompe à chaleur. Et puis des ventilateurs, des préchauffeurs d’air, des humidificateurs, des déshumidificateurs, des réchauffeurs d’air, des chauffe-eau solaires et des pompes pour faire circuler l’eau. Pour articuler l’ensemble, les chercheurs évoquent un cycle d’humidification/déshumidification (HDH) intégrant un cycle de réfrigération par compression de vapeur (VCR). Ce qui mérite sans doute quelques explications.

Sachez d’abord qu’un système HDH s’inspire… du cycle des pluies. Dans un humidificateur, il met l’eau salée au contact de l’air. L’humidité diffuse alors naturellement. Un déshumidificateur permet ensuite de collecter l’eau douce par condensation. Le principe est simple et peu coûteux.

Ce que les scientifiques appellent un cycle VCR renvoie, quant à lui, à un processus très classique lui aussi. Dans lequel un fluide réfrigérant change d’état lorsqu’il absorbe la chaleur et peut ensuite refroidir l’air. Les chercheurs ont ici choisi le R410A. Si l’appellation ne vous dit rien, sachez que ce fluide disparaît progressivement des pompes à chaleur européennes depuis 2016 déjà. Il sera interdit d’ici 2025. Parce que son potentiel de réchauffement global fait juste… froid dans le dos ! Alors que la réglementation européenne fixe la limite pour un fluide réfrigérant à 750, celui du R410A est estimé à… 2 088 ! Comprenez qu’échappé dans l’atmosphère, il se transforme en gaz à effet de serre plus de 2 000 fois plus puissant que le fameux CO₂.

Un design qui maximise l’efficacité de la pompe à chaleur

Passé cet inconvénient, c’est pour augmenter encore un peu plus l’efficacité de leur système que les chercheurs ont décidé d’associer le cycle d’humidification/déshumidification à un cycle de réfrigération. L’idée : utiliser l’évaporateur du cycle VCR comme déshumidificateur supplémentaire du cycle HDH. L’air refroidi qui sort alors du déshumidificateur est utilisé pour la climatisation. L’ensemble est un peu plus énergivore, s’accordent à dire les experts. Mais la consommation d’énergie plus importante — dans le cas présent, uniquement de l’énergie solaire photovoltaïque, rappelons-le — est compensée par une production d’eau potable accrue et une capacité de refroidissement.

Les chercheurs annoncent ainsi que leur système produit jusqu’à 5,5 litres d’eau douce par heure et jusqu’à 6,8 kW de froid. Le tout ayant encore été optimisé par une disposition particulière des composants d’humidification/déshumidification en deux étapes dans une tour verticale — qui minimise aussi l’emprise au sol — et la facilité d’écoulement des fluides dans le conduit. Le système pourrait être exploité aussi bien dans un environnement industriel que dans le secteur résidentiel. Et il serait encore plus pertinent dans les régions qui connaissent un climat chaud et humide.