Évaluation de l’impact environnemental des réfrigérateurs domestiques grâce au LCCP

Les réfrigérateurs sont parmi les plus gros consommateurs d'énergie dans les bâtiments résidentiels. Selon l'IIF, environ 2 milliards de réfrigérateurs et congélateurs domestiques sont en service dans le monde et consomment près de 4% de l'électricité mondiale (1). 

 

Les auteurs d'un article récent (2) de la Revue Internationale du Froid (RIF) présentent une nouvelle méthode pour évaluer les effets environnementaux des réfrigérateurs domestiques en utilisant la performance climatique sur le cycle de vie (LCCP). 

 

La LCCP comprend les émissions directes, qui sont liées aux effets environnementaux des fuites de frigorigène, et les émissions indirectes qui comprennent quatre composantes : les émissions liées à la consommation d'énergie, à la fabrication de matériaux, à la fabrication des frigorigènes et à l'élimination des équipements. 

 

Comme l’affirme Yunho Hwang, l'un des auteurs de cet article, dans une Note d'information de l'IIF (3), la LCCP est un indicateur holistique permettant de quantifier les impacts environnementaux des unités de CVC et de froid au cours de leur durée de vie et devrait être un outil essentiel à l'avenir pour la sélection, le développement et la mise en œuvre de ces unités. 

 

Sur la base d'une synthèse de la littérature, les auteurs de l’article de la RIF ont constaté que les études pertinentes d'évaluation de la LCCP associée aux réfrigérateurs domestique récents étaient très peu nombreuses. De plus, la plupart des études étaient centrées sur les frigorigènes. Pourtant, l’évaluation de la LCCP réalisée par ces auteurs montre que la performance du réfrigérateur et la fabrication des équipements étaient les facteurs dominants dans les émissions totales de CO₂. 

C’est pourquoi les études de ces chercheurs ont principalement porté sur les facteurs liés à l'énergie et aux matériaux, tels que les options de cycle du réfrigérateur, les matériaux utilisés, l'isolation et les sources d’énergie. Un modèle de simulation a été développé à partir de données expérimentales et utilisé pour l'évaluation de la LCCP correspondant à différentes options de cycle à compression de vapeur. 

 

Un cycle avec évaporateur unique a été choisi comme référence. Des cycles à double évaporateur ainsi que des cycles à éjection et bi-étagés ont été examinés. 

 

 Les principales conclusions de l’étude sont les suivantes : 

 

• Pour les réfrigérateurs ménagers utilisant le R600a comme fluide actif, les émissions directes sont presque négligeables. La consommation d'énergie et les émissions liées à la fabrication des équipements constituent respectivement 90 % et 9 % des émissions totales. 
• Les cycles à double évaporateur, tels que les cycles en série, avec bipasse et à circuit parallèle, affichent des émissions de CO₂ inférieures de 2,0 %, 3,8 % et 7,9 % respectivement par rapport au cycle de référence, en raison de consommations d'énergie améliorées. 
• Les émissions totales du cycle à éjecteur et du cycle bi-étagé sont réduites respectivement de 11,1 % et 14,7 %. L'ajout de composants supplémentaires à ces cycles à compression de vapeur avancés entraîne une légère augmentation des émissions liées à la fabrication de l'équipement, mais les émissions totales sont réduites et l'efficacité du système s'est améliorée. 
• L'utilisation d'un condenseur à spirale en aluminium plutôt qu’en acier dans les réfrigérateurs domestiques permet de réduire les émissions totales de 2 % à 2,5 %. 
• Lorsque des panneaux isolants sous vide sont appliqués sur les côtés, l’arrière, le haut, le bas et les portes du réfrigérateur, les émissions totales sont réduites de 7,7 %. 
• Dans un scénario d'alimentation électrique en 2030 avec 20 % d'énergie renouvelable, les émissions totales devraient être réduites de 13 % avec le système de référence, de 19,9 % dans le cycle à circuit parallèle et de 26 % dans le cycle bi-étagé. Si l’on utilise 100 % d’énergie renouvelable, les émissions totales seront réduites de 82,4 %. 

 

À l'avenir, si l'approvisionnement en énergie renouvelable augmente, les matériaux du réfrigérateur et le frigorigène seront des facteurs plus critiques pour la LCCP des réfrigérateurs domestiques. Les recherches futures devraient porter sur l'utilisation de frigorigènes à faible PRP et de matériaux à faibles émissions. 

 

Sources:

(1) https://iifiir.org/fr/fridoc/le-role-du-froid-dans-l-economie-mondiale-2019-142028 

(2) Choi S. et al, Évaluation de l'impact environnemental du cycle du réfrigérateur avec les performances climatiques tout au long du cycle de vie. Télécharger dans FRIDOC (gratuit pour les membres de l’IIF après identification) 

(3) https://iifiir.org/fr/fridoc/harmonisation-de-la-methode-de-calcul-de-l-indice-de-performance-139940