Les règles sont faites pour être enfreintes, dit-on souvent. Et cela, dans le domaine scientifique, implique de proposer des solutions insolites à des situations aussi complexes que le changement climatique, le coût de l’énergie ou la pénurie d’eau. Ce sont trois problèmes indépendants, mais étroitement liés. Des solutions individuelles peuvent être recherchées, comme un système qui refroidit les bâtiments sans utiliser la climatisation, l’amélioration des performances des panneaux solaires ou une invention pour avoir de l’eau potable à moindre coût. Mais des systèmes complets peuvent également être développés pour répondre à tous ces problèmes simultanément.
C’est ce que propose une équipe de chercheurs du BR Ambedkar National Institute of Technology de Jalandhar (Inde), qui ont imaginé un système de production d’eau douce dessalée, en plus de fournir de la climatisation et eau chaude sanitaire dans les immeubles résidentiels. Sa découverte, détaillée dans un article publié dans le magazine Energy Nexus, Il est basé sur un cycle d’humidification-déshumidification et une réfrigération par compression de vapeur. Et tout est centralisé grâce à une pompe à chaleur alimentée uniquement par l’énergie photovoltaïque provenant de panneaux solaires.
Le système semble complexe, compte tenu des nombreux éléments qui le composent, mais les calculs sont clairs et les tests empiriques effectués confortent les résultats obtenus grâce aux simulations informatiques. « L’installation a également la capacité de générer de l’air froid ou de l’air chaud selon la saison de l’année. Le refroidissement de l’évaporateur de la pompe à chaleur est utilisé pour la déshumidification finale de l’air », indiquent-ils dans le rapport. Les chiffres sont éloquents : votre solution permettrait d’obtenir jusqu’à 5,5 litres d’eau douce par heure et une puissance de refroidissement maximale de 6,8 kW.
Comment ça marche
Pour mettre en œuvre leur système, les chercheurs indiens ont développé un circuit dans lequel ils ont connecté une installation photovoltaïque, une pompe à chaleur, des ventilateurs, des préchauffeurs d’air, des humidificateurs, des déshumidificateurs, des réchauffeurs d’air, des chauffe-eau solaires (SWH) et des pompes de circulation d’eau. L’objectif? Profitez du rayonnement solaire et des énergies de refroidissement et de chauffage pour climatiser un espace intérieur et en même temps dessaler l’eau de la mer.
« La centrale solaire photovoltaïque alimente le ventilateur, le compresseur de vapeur et les pompes. Les condenseurs de refroidissement à eau (pompes à chaleur) et les SWH fournissent de l’eau chaude aux humidificateurs, aux préchauffeurs et aux systèmes de préchauffage de l’air », expliquent les chercheurs. Le seul élément qui entre en conflit dans l’ensemble, en raison de son effet nocif sur l’environnement, est le fluide R410A qui circule dans le système, dont le sous-produit est un puissant gaz à effet de serre.
Le prototype développé par des scientifiques de l’Institut national de technologie Jalandhar BR Ambedkar Jalandhar Omicrono
Quoi qu’il en soit, ces émissions sont compensées par l’efficacité de l’invention dans son ensemble, qui permet la production d’air froid et chaud, ainsi que d’eau potable. Pour cela, il utilise ce que l’on appelle le cycle HDH-VCR. Le HDH est couramment utilisé pour contrôler les niveaux d’humidité dans le flux d’air en l’humidifiant d’abord, puis en éliminant l’excès d’humidité. Le VCR, quant à lui, est le processus par lequel un réfrigérant (dans ce cas le R410A) change d’état entre liquide et vapeur, ce qui implique l’absorption de chaleur et le refroidissement de l’air.
Pour mieux comprendre le potentiel de la solution et étudier sa faisabilité, les scientifiques ils ont d’abord réalisé toutes sortes de simulations théoriques. Une fois son efficacité démontrée sur papier, ils sont passés à l’expérimentation en conditions réelles. Ainsi, ils ont pu vérifier que le système était capable de générer entre 3,5 et 5,5 litres d’eau fraîche toutes les heures (entre 84 et 132 litres par jour, en fonctionnement permanent). Il offrait également entre 6 et 6,8 kW d’effet frigorifique, avec un coefficient de performance énergétique (EPR) de 4,2 et un débit d’air de 1 000 m3/h.
[El invento que jubilará al aire acondicionado: enfría habitaciones sin necesidad de usar electricidad]
« Profiter des effets de refroidissement et de rejet de chaleur d’une pompe à chaleur améliore le coefficient de performance du système », affirme l’équipe de chercheurs de Jalandhar, même s’ils sont nécessaires de nouvelles études pour démontrer l’évolutivité et le potentiel commercial du système pour les applications résidentielles et industrielles.
Inventions contre la sécheresse
La sécheresse est une préoccupation croissante à mesure que le changement climatique s’accélère. Malgré les pluies récentes, les pénuries d’eau menace le présent et l’avenir de pays comme l’Espagne. Sin embargo, como demuestra esta solución, la tecnología puede ser el mejor aliado, y ya hay disponibles en el mercado productos como un ingenioso invento español que ahorra hasta un 70% de agua de riego o el que permite gastar un 40% menos de agua dans ta maison.
L’un des systèmes pour capter l’eau de l’air UC Berkeley Omicrono
Parmi les recherches les plus prometteuses, se distingue celle menée par des scientifiques de l’Université du Maryland (États-Unis), qui ont découvert une alternative prometteuse pour collecter l’eau dans les zones de pénurie. Il s’agit d’une mousse composée de matériaux naturels et abondants sur Terre qui est capable d’absorber jusqu’à 670 % de son poids grâce à l’humidité atmosphérique et d’en libérer rapidement 95 % sous forme d’eau potable sans avoir besoin d’énergie, simplement en s’exposant à lumière du soleil.
Ils ne sont pas les seuls qu’ils poursuivent récupérer l’eau de l’air. L’année dernière, l’Université du Texas a présenté un matériau capable de générer jusqu’à 6 litres d’eau avec l’humidité du désert avec un seul kilogramme de gel. De son côté, l’Université de Melbourne a imaginé une technologie visant à profiter de l’eau présente dans l’air pour produire de l’hydrogène vert dans les zones ayant un accès restreint à l’eau et à l’électricité.