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Les pompes à chaleur électrocaloriques promettent un refroidissement sans réfrigérant

Aujourd’hui, les pompes à chaleur fonctionnent presque exclusivement sur la base d’une technologie de compresseur qui nécessite des réfrigérants nocifs. En revanche, les pompes à chaleur à semi-conducteurs, y compris les systèmes électrocaloriques, fonctionnent avec des liquides inoffensifs tels que l’eau. Les systèmes caloriques sont également silencieux, ce qui est important pour la climatisation des véhicules électriques, par exemple.

Lorsqu’un champ électrique est appliqué à des matériaux électrocaloriques, les moments électriques dans le champ sont égalisés – le matériau est chauffé. La chaleur résultante est dissipée au moyen d’un refroidisseur afin que le matériau soit à nouveau refroidi à la température initiale. Si le champ électrique est maintenant supprimé, l’ordre des moments électriques est réduit et le matériau est refroidi. À ce stade, il peut absorber l’énergie thermique de la source de chaleur. L’effet est réversible. De cette façon, un cycle peut être mis en place qui fonctionne comme une pompe à chaleur efficace pour le refroidissement ou le chauffage.

« Nous sommes convaincus qu’il est possible de remplacer complètement les pompes à chaleur des compresseurs à long terme », explique le professeur. Karsten Buse, PDG de Fraunhofer IPM, en charge du projet. « Selon les connaissances que nous avons acquises à ce jour dans ce domaine, les propriétés électrocaloriques peuvent avoir un potentiel dévastateur pour la technologie de chauffage et de refroidissement. »

Selon l’Agence allemande de protection de l’environnement, plus de la moitié de l’énergie totale utilisée en Allemagne est utilisée pour le chauffage et le refroidissement. Les pompes à chaleur qui utilisent la chaleur de l’environnement pour chauffer et préparer l’eau chaude dans les bâtiments et qui utilisent l’électricité produite à partir de sources renouvelables sont donc un élément de construction important pour la production de chaleur.

Ils sont le chaînon manquant entre la production d’électricité et la chaleur qui est encore largement basée sur les combustibles fossiles. Cependant, la croissance des pompes à chaleur est indécise. La raison en est une efficacité économique insuffisante. Les pompes à chaleur électrocaloriques promettent un degré d’efficacité considérablement plus élevé, ce qui favorisera la propagation des pompes à chaleur pour la climatisation dans les bâtiments. En technologie de réfrigération, l’équipe de recherche se concentre principalement sur la technologie de réfrigération industrielle, la climatisation des véhicules, le refroidissement des serveurs et des armoires de commande et les réfrigérateurs de laboratoire.

En principe, cette technologie convient également à la technologie de refroidissement domestique. La plupart des fabricants optent désormais pour des réfrigérants naturels tels que l’isobutane ou le propane. Bien que ces derniers ne soient pas nocifs pour l’environnement, ils sont hautement explosifs, ce qui les rend inadaptés aux applications critiques pour la sécurité – telles que l’industrie ou le secteur automobile.