Controlling Humidity Has a Huge Impact on Greenhouse Gas Emissions

Les émissions de gaz à effet de serre des climatiseurs devraient augmenter à mesure que la croissance économique stimule les efforts pour contrôler à la fois la température et l’humidité, selon une analyse réalisée par des scientifiques du National Renewable Energy Laboratory et de Xerox PARC.

La recherche, qui explore l’impact environnemental du contrôle de l’humidité, paraît dans la revue Joule comme “l’impact de l’humidité sur les émissions de gaz à effet de serre de la climatisation”. Alors que l’énergie utilisée pour alimenter les climatiseurs a des implications claires sur les émissions de gaz à effet de serre, l’impact de l’élimination de l’humidité de l’air a jusqu’à présent échappé à une étude approfondie. Les chercheurs ont montré que le contrôle de l’humidité est responsable d’environ la moitié des émissions liées à l’énergie, l’autre moitié étant due au contrôle de la température.

“C’est un problème difficile que les gens n’ont pas résolu depuis que les climatiseurs sont devenus monnaie courante il y a plus d’un demi-siècle”, a déclaré Jason Woods, ingénieur de recherche principal au NREL et co-auteur de la nouvelle étude. Ses co-auteurs de NREL sont Nelson James, Eric Kozubal et Eric Bonnema. Les collaborateurs de Xerox PARC, une société de R&D travaillant sur des moyens d’éliminer plus efficacement l’humidité de l’air, sont Kristin Brief, Liz Voeller et Jessy Rivest.

Les chercheurs ont souligné que le besoin croissant de refroidir l’air est à la fois une cause et un effet du changement climatique.

Même une petite quantité d’humidité dans l’air peut rendre les gens mal à l’aise et même endommager les bâtiments sous forme de moisissure et de mildiou. De plus, le contrôle de l’humidité intérieure grâce aux technologies de climatisation disponibles dans le commerce a un impact sur l’environnement de trois manières : 1) elles consomment une quantité considérable d’électricité, 2) elles utilisent et fuient des réfrigérants à base de CFC dont le potentiel de réchauffement global est 2 000 fois plus puissant que le carbone. dioxyde de carbone, et 3) la fabrication et la livraison de ces systèmes libèrent également des gaz à effet de serre.

Les chercheurs ont calculé que la climatisation est responsable de l’équivalent de 1,950 million de tonnes de dioxyde de carbone rejetées chaque année, soit 3,94 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Sur ce chiffre, 531 millions de tonnes proviennent de l’énergie dépensée pour contrôler la température et 599 millions de tonnes de l’élimination de l’humidité. Le solde des 1,950 millions de tonnes de dioxyde de carbone provient de la fuite de réfrigérants responsables du réchauffement climatique et des émissions lors de la production et du transport des équipements de climatisation. La gestion de l’humidité avec les climatiseurs contribue davantage au changement climatique que le contrôle de la température. Le problème devrait s’aggraver à mesure que les consommateurs de plus de pays – en particulier en Inde, en Chine et en Indonésie – installent rapidement de plus en plus de climatiseurs.

“C’est une bonne et une mauvaise chose”, a déclaré Woods. “C’est bien que plus de personnes puissent bénéficier d’un confort amélioré, mais cela signifie aussi que beaucoup plus d’énergie est utilisée et que les émissions de carbone augmentent.”

Pour calculer les émissions pour gérer à la fois la température et l’humidité, les chercheurs ont divisé le globe en une grille fine mesurant 1 degré de latitude par 1 degré de longitude. Dans chaque cellule de la grille, les caractéristiques suivantes ont été prises en compte : population, produit intérieur brut, possession estimée de climatiseur par habitant, intensité carbone de la grille et météo horaire. Ils ont exécuté près de 27 000 simulations à travers le monde pour des bâtiments commerciaux et résidentiels représentatifs.

Le changement climatique affecte les températures ambiantes et l’humidité dans le monde entier, le rendant plus chaud et plus humide. Dans le cadre de l’étude, les chercheurs ont examiné l’impact du changement climatique sur la consommation d’énergie des climatiseurs d’ici 2050. Par exemple, l’étude prévoit que la consommation d’énergie des climatiseurs augmentera de 14 % dans le climat le plus chaud étudié (Chennai, Inde) et de 41 %. % dans les plus doux (Milan, Italie) d’ici 2050. L’augmentation de l’humidité mondiale devrait avoir un impact plus important sur les émissions que l’augmentation des températures mondiales.

“Nous avons déjà rendu la technologie centenaire existante presque aussi efficace que possible”, a déclaré Woods. “Pour obtenir un changement transformationnel de l’efficacité, nous devons examiner différentes approches sans les limites de celle qui existe.”

La technologie de compression de vapeur existante est optimisée pour refroidir nos bâtiments à l’aide d’un « cycle de compression de vapeur ». Ce cycle utilise des réfrigérants nocifs pour refroidir l’air suffisamment bas pour essorer son humidité, ce qui refroidit souvent l’air et gaspille de l’énergie. L’amélioration du cycle de compression de la vapeur atteint des limites pratiques et théoriques, soulignant ainsi la nécessité de passer à une toute nouvelle façon de refroidir et de déshumidifier les bâtiments. Les nouvelles technologies qui divisent ce problème de refroidissement et de contrôle de l’humidité en deux processus montrent un potentiel d’amélioration de l’efficacité de 40 % ou plus. Une de ces technologies est l’utilisation de cycles de refroidissement à base de dessicant liquide tels que les nombreuses technologies de climatisation à dessicant liquide que NREL développe actuellement avec de nombreux partenaires, tels qu’Emerson et Blue Frontier.

Les chercheurs soulignent que l’utilisation de dessicants liquides modifie fondamentalement la manière dont l’humidité est contrôlée et a une limite d’efficacité théorique 10 fois supérieure au cycle de compression de vapeur seul. Une technologie hypothétique – à seulement la moitié de cette nouvelle limite – réduirait les émissions d’énergie de refroidissement de 42 % en 2050, ce qui équivaudrait à éviter 2,460 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an.

Le Bureau des technologies du bâtiment du ministère de l’Énergie a financé la recherche publiée dans Joule.

Le NREL est le principal laboratoire national du Département américain de l’énergie pour la recherche et le développement sur les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique. NREL est exploité pour le DOE par l’Alliance for Sustainable Energy LLC.

Article publié avec l’aimable autorisation du Laboratoire national des énergies renouvelables.


 

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