L'AVENIR EST AUX FLUIDES FRIGORIGENES NATURELS

Il faut trouver l'équilibre entre durabilité, sécurité et coûts

Avec le réchauffement climatique, on observe un changement dans l'utilisation des fluides frigorigènes. Les fluides naturels avec un faible 'Global Warming Potential' gagnent du terrain, au détriment de leurs homologues synthétiques. Il est vrai qu'ils présentent des inconvénients au niveau de la sécurité, mais ils sont plus durables et moins chers, tant à l'achat qu'à la consommation. Le législateur encourage cette évolution en interdisant l'utilisation de fluides frigorigènes avec une valeur GWP élevée et en imposant davantage de tests de fuite pour ces installations. La responsabilité de ces tests de fuite incombe à l'utilisateur.

 

DIVISION

Tous les fluides frigorigènes ont une notation chimique et une autre notation, qui commence par la lettre R, suivie d'un code chiffré.

Naturels

Les fluides frigorigènes naturels commencent par le chiffre 7. Comme le dioxyde de carbone (CO₂ - R744) ou l'ammoniac (NH₃ - R717). Mais les hydrocarbures ne suivent pas cette règle. Ainsi, le propane (C₃H₈) a le code R290, alors que c'est un fluide frigorigène naturel.

Synthétiques

Pour les fluides frigorigènes synthétiques, on distingue les (H)CFK (fréons) et les HFK. Citons par exemple le dichlorodifluorométhane (CF₂Cl₂ - R12) ou le chlorodifluorométhane (CHClF₂ - R22). Les chiffres 4 et 5 font référence à une composition de plusieurs fluides frigorigènes. Dans le groupe 4, ils se côtoient. Dans le groupe 5, ils se comportent comme un fluide frigorigène simple, donc comme un mélange.

 

EVOLUTION

Ascension des fluides frigorigènes synthétiques

Bien sûr, il y a d'abord eu des fluides frigorigènes naturels. Mais après la Seconde Guerre mondiale, on a commencé à produire des versions synthétiques car, après le réveil de l'économie, la demande de fluides frigorigènes était très élevée. Les versions industrielles ont l'avantage de pouvoir être produites de manière simple et bon marché. De plus, elles n'ont pas les effets négatifs des fluides frigorigènes naturels: le NH₃ est toxique, le CO₂ refoule l'O₂ et le C₃H₈ est inflammable.

Attaque de la couche d'ozone

Dans les années 80, on a découvert que les fréons sont en grande partie responsables du fameux trou dans la couche d'ozone. Depuis la signature du protocole de Montréal en 1987, on a cessé d'en produire progressivement. Le R12 et le R22 cités plus haut sont donc supprimés depuis un certain temps.

Réchauffement climatique

Ensuite, on a constaté un autre phénomène naturel: l'effet de serre. Ici aussi, les fluides réfrigérants synthétiques sont préjudiciables, car en cas de fuites, leur contribution à l'effet de serre est bien plus élevée que celle des versions naturelles. L'arrêté F-gas (EU517 / 2014) et les obligations légales relatives aux tests de fuite doivent réduire leur production et leur utilisation en faveur des fluides frigorigènes naturels.

 

LE GLOBAL WARMING POTENTIAL

Pour rendre mesurable la part de chaque fluide frigorigène dans le réchauffement climatique, on leur attribue à chacun une valeur GWP (Global Warming Potential), le CO₂ servant de référence. Cette valeur indique l'impact d'1 kg de fluide frigorigène exprimé en équivalent CO₂ sur une période de 100 ans. La valeur des fluides frigorigènes naturels est faible, voire nulle (R717 - GWP 0, R744 - GWP 1, R290 - GWP 3). Celle des versions synthétiques est bien plus élevée (R134A - GWP 1.430, R404A - GWP 3.922,R507 - GWP 3.985). Pour une bonne compréhension: une fuite d'1 kg de R404A correspond donc à l'impact de 3.922 kg d'émissions de CO₂.

Pas étonnant que l'on souhaite réduire l'utilisation et la production de fluides frigorigènes synthétiques ayant les valeurs GWP les plus élevées dans les années à venir et que les installations frigorifiques avec ces réfrigérants soient soumises à des tests de fuite stricts.

Réglementation F-gas

La législation européenne interdira les nouvelles installations avec un fluide frigorigène dont la valeur GWP est supérieure à 2.500 d'ici le 1er janvier 2020, sauf s'il s'agit de fréons recyclés. Les mesures de transition seront valables jusqu'au 1er janvier 2030. Ensuite, il y aura une interdiction complète sur tous les fluides frigorigènes avec une valeur GWP supérieure à 2.500.

Tests de fuite

Une installation frigorifique est un système fermé. Chacune peut avoir maximum 5% de pertes de fluide frigorigène par an. Pour les obligations relatives aux tests de fuite, on regarde, outre à la valeur GWP des fluides frigorigènes, le contenu de l'installation. On distingue à cet égard trois niveaux: maximum 5, 50 ou 500 kg de fluide frigorigène, à nouveau converti en équivalent CO₂. Pour les fluides frigorigènes synthétiques avec une valeur GWP élevée, les obligations varient de 1 à 4 tests de fuite par an en fonction du contenu.

Attention, c'est la responsabilité de l'utilisateur final de faire effectuer ces test à temps! Il doit introduire une demande pour ça.

Etant donné leur faible valeur GWP, le NH₃ (R7171) et le CO₂ (R744) ne sont pas soumis à des tests de fuite.

La présence d'un système de détection de fuite peut également réduire la fréquence des tests de moitié. Toutefois, la majorité des systèmes de détection actuels ne sont pas agréés, si bien que cette diminution par deux n'est pas légale.

 

LES FLUIDES FRIGORIGENES NATURELS ONT L'AVANTAGE

Durabilité

Aujourd'hui, on mise beaucoup sur le développement de nouveaux fluides frigorigènes synthétiques avec une faible valeur GWP. Mais pour les nouvelles installations, on recommande des fluides naturels, surtout pour des raisons de durabilité. En outre, ceux-ci ont une plus grande capacité réfrigérante que les versions synthétiques.

Coûts

Etant donné qu'il s'agit de produits naturels, ces produits sont moins chers que les versions chimiques, confrontées à des coûts de production et de recyclage croissants. Comme le recyclage se fait de plus en plus rare à cause des dispositions légales, ces fluides deviennent de plus en plus chers. En quelques années, certains fluides synthétiques ont vu leur prix tripler. Pour les utilisateurs de ces installations, cela vaut donc la peine de passer à d'autres fluides frigorigènes. Par ailleurs, les fluides frigorigènes naturels sont aussi avantageux à la consommation. Ils sont connus depuis plus longtemps et ont fait leurs preuves pour les installations performantes et stables. En revanche, les nouveaux fluides remettent en question la longévité et l'efficacité de l'installation.

Sécurité

Mais il convient de faire quelques remarques concernant ces fluides naturels, lorsqu'il s'agit des aspects de sécurité cités plus haut. Etant donné l'état actuel de la technique, le risque de fuites est fortement réduit. Les systèmes de détection peuvent aussi éviter bien des problèmes.

 

QUEL FLUIDE FRIGORIGENE NATUREL CHOISIR?

Reste à savoir quel fluide frigorigène naturel il faut utiliser.

Ammoniac

Les installations NH₃ (R717) fonctionnent avec un système de pompe et sont connues pour être robustes, stables et fiables. Moyennant un entretien régulier, elles peuvent facilement tenir vingt à trente ans.

Mais l'inconvénient est qu'on ne peut pas envoyer ce type de fluide frigorigène dans des conduites en cuivre, car l'ammoniac dissoudrait le cuivre. Il faut donc des évaporateurs et des conduites en inox, qui est un matériau plus durable, mais qui fait d'emblée grimper les coûts. Etant donné sa toxicité, beaucoup d'utilisateurs sont méfiants à son égard.

Dioxyde de carbone

Le gros avantage du CO₂ (R744) est qu'il offre le choix des matériaux, ce qui permet de comprimer les coûts. Ainsi, le coût d'investissement peut baisser de 30% par rapport à une installation NH₃. Pour les petites installations, c'est le CO₂ qui est à l'honneur.

Le gros inconvénient est l'effet transcritique typique, qui fait chuter la performance de l'installation, dès que la température extérieure est supérieure à 24 °C. En hiver, on se constitue donc une cagnotte énergétique pour compenser la perte d'efficacité énergétique en été. De plus, étant donné l'effet transcritique, les frais de service sont plus élevés et ces installations ont une durée de vie plus courte. Leur TCO est donc plus élevé.

Propane

Le propane est inflammable. Mais beaucoup de nouveaux fluides frigorigènes synthétiques avec une faible valeur GWP (env. 150) le sont aussi, car il s'agit de HFO et non de HFK. On préfère donc le propane à ces fluides frigorigènes, car son impact sur l'environnement est cinquante fois moins élevé.

Hybride

Pour une solution intermédiaire, on n'utilise du NH₃ que dans la salle des machines et aussi un fluide frigorigène secondaire - CO₂ ou glycol - dans l'espace de production proprement dit. On combine ainsi le meilleur des deux mondes. Cela peut être une solution intéressante, surtout lorsqu'il y a d'autres applications de glycol dans l'usine en question (p.ex. pour un tumbler).

 

CONCLUSION

Les fluides frigorigènes naturels sont à nouveau en vogue. Mais le fluide idéal n'existe pas, ne fût-ce que parce qu'il faut chaque fois considérer l'intégralité de l'installation. Il faut aussi prendre en compte les tests de fuite légaux, car ceux-ci prennent du temps et de l'énergie. Il faut donc toujours trouver l'équilibre entre durabilité ou responsabilité sociétale, sécurité et frais d'investissement et de fonctionnement. Qu'est-ce qui correspond le mieux à votre vision d'entreprise?