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Répondre aux besoins de refroidissement et d'eau douce des pays arides

Dans un article récent, les auteurs ont résumé les efforts de recherche visant à répondre aux besoins de refroidissement et d'eau douce dans les climats arides et chauds, en utilisant les ressources solaires disponibles. 

Selon le rapport Chilling Prospects 2022 publié par Sustainable Energy for All, la région du Moyen-Orient et de l'Afrique du Nord (MENA) est en première ligne de la crise climatique. Dans de nombreux pays de la région, l'augmentation des températures et l'urbanisation rapide entraînent une croissance fulgurante de la demande de refroidissement.[1] Le marché du froid et du conditionnement d’air dans la région était estimé à environ 8 milliards d'euros en 2018, avec un taux de croissance annuel prévu de 5 % jusqu'en 2024.[2] 

 

En outre, l'augmentation des températures mondiales aura des effets dévastateurs tels que des vagues de chaleur plus intenses, de graves sécheresses et une diminution du volume des précipitations. Cela se traduirait par une augmentation de la demande de dessalement de l'eau et de conditionnement d’air, dans une région qui est l'une des plus touchées par le stress hydrique dans le monde.[3] Sustainable Energy for All estime que la création d'un secteur du refroidissement équitable, à faible consommation d'énergie et à faible impact environnemental est vitale pour la région MENA.[1] Il convient de noter que certains pays de la région MENA (à savoir le Maroc, la Tunisie, le Yémen, le Liban et l'État de Palestine) sont convenus d'utiliser 100 % d'énergies renouvelables d'ici 2050, bien que tous les pays n'aient pas mis en place une feuille de route.[3] 

 

La plupart des usines de dessalement commerciales actuellement en service dans le monde sont alimentées par des combustibles fossiles. On estime que les émissions en équivalent CO2 de ces usines atteindra environ 218 millions de tonnes par an d'ici 2040.[4] L'augmentation de l'efficacité énergétique des technologies actuelles de refroidissement et de dessalement, tout en s'appuyant sur les sources d'énergie renouvelables pour fournir l'électricité et la chaleur nécessaires à ces technologies, est considérée comme une solution au problème des émissions de gaz à effet de serre et du réchauffement de la planète.[4] 

 

Au cours des dernières décennies, les technologies hybrides de dessalement/refroidissement basées sur les énergies renouvelables ont fait l'objet d'une attention particulière de la part des chercheurs. Des études suggèrent que l'utilisation de tels systèmes hybrides intégrés permet d'augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'énergie motrice et d'améliorer l'efficacité énergétique et exergétique. En outre, l'alimentation des systèmes hybrides par des sources d'énergie renouvelables, telles que l'énergie solaire ou éolienne, pourrait également constituer une réponse ultime à la demande de refroidissement et d'eau douce d'une manière durable et écologique. [4] 

 

Dans un article de synthèse récent, les auteurs ont résumé les efforts de recherche visant à répondre à la demande de refroidissement et d'eau douce en utilisant les ressources solaires disponibles. Différentes technologies de dessalement solaire ainsi que leur intégration avec différentes technologies de refroidissement, sont présentées. [4] Selon cette étude, un système hybride solaire combinant le dessalement  et le conditionnement d’air par humidification-déshumidification (système HDH-AC) avait le COP le plus élevé, soit 4,35, pour un faible coût spécifique de production d'eau douce (0,7 centimes de dollars/kg). 

 

Le système HDH comprend un humidificateur, dans lequel l'air est humidifié par contact direct avec de l'eau salée chaude. Dans le déshumidificateur, l'air est refroidi par contact indirect avec l'eau saline froide avant d'entrer dans l'humidificateur, ce qui entraîne la condensation de l'eau douce. De nombreux chercheurs ont tenté d'intégrer le système HDH à différentes technologies de refroidissement afin d'augmenter la récupération de chaleur dans ces systèmes et d'accroître l'efficacité énergétique, tout en produisant de l'eau douce. 

Par rapport aux systèmes traditionnels dans les régions chaudes et humides, les auteurs expliquent que le système hybride HDH-AC offre une production d’eau douce, une puissance frigorifique et un COP plus élevés, ainsi qu'une consommation d'énergie plus faible. 

 

Pour une comparaison plus détaillée des systèmes hybrides de dessalement/refroidissement présentés, veuillez consulter l'étude. 

 

 

Le saviez-vous? L'IIF a publié une Note d'Information sur le froid solaire préparée par Renato Lazzarin (président de la section E de l’IIF)
Télécharchez la Note d'Information sur le froid solaire

 

 

Sources 

[1] Sustainable Energy for All. Chilling Prospects 2022: Putting natural refrigerants on the map in the Middle East and North Africa. https://www.seforall.org/data-stories/natural-refrigerants-in-mena-region  

[2] Cool up programme. MENA Region Cooling Status Report. Progress, Opportunities, and Insights. May 2022. 

https://www.coolupprogramme.org/knowledge-base/reports/mena-region-cooling-status-report-issue-1/  

[3] Aghahosseini, A., Bogdanov, D., & Breyer, C. (2020). Towards sustainable development in the MENA region: Analysing the feasibility of a 100% renewable electricity system in 2030. Energy Strategy Reviews, 28, 100466. https://doi.org/10.1016/j.esr.2020.100466  

[4] Alsaman AS, et al. Hybrid Solar-Driven Desalination/Cooling Systems: Current Situation and Future Trend. Energies. 2022; 15(21):8099. https://doi.org/10.3390/en15218099