Cet article fait partie des 112 cas de l’économie bleue.

Cet article fait partie d’une liste de 112 innovations qui façonnent l’économie bleue. Il s’inscrit dans le cadre d’un vaste effort de Gunter Pauli pour stimuler l’esprit d’entreprise, la compétitivité et l’emploi dans les logiciels libres. Pour plus d’informations sur l’origine de ZERI.

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Cas 33 : Réfrigération simple et économique

Mar 2, 2013 | 100 Innovations, Alimentation, Energie

Le marché

Le marché mondial des équipements de réfrigération en 2010 est estimé à 27,1 milliards de dollars. On s’attend à ce qu’il augmente de près de 5 % par année jusqu’en 2012 pour atteindre environ 30 milliards de dollars. Les plus fortes progressions sont observées en Amérique latine et en Asie, la Chine venant en tête. Cependant, l’industrie manufacturière reste une affaire européenne, américaine et japonaise. La demande mondiale de réfrigérateurs ménagers devrait dépasser 90 millions d’unités cette année. Le marché asiatique (à l’exclusion du Japon) est 2,5 fois plus important que le marché nord-américain en nombre d’unités, et 20 % plus important que celui de l’Europe de l’Est et de l’Ouest réunies. L’électricité produite pour alimenter les réfrigérateurs aux États-Unis contribue chaque année à plus de 100 millions de tonnes d’émissions de carbone. Alors que les pays en développement font des progrès dans le domaine du refroidissement, cette avancée ne sert que la classe moyenne où la propriété d’un réfrigérateur est devenue un symbole de statut. Mais le besoin réel de réfrigération concerne les médicaments et la conservation des aliments, et la réfrigération favorise le développement de l’agriculture et garantit la santé publique. Le lait et le poisson peuvent être conservés pendant plusieurs jours à une température de 4 à 6 degrés, bien qu’ils s’encrassent en moins de 24 heures à température ambiante. Un environnement continuellement froid préserve l’efficacité des vaccins. L’industrie a travaillé sur des solutions, y compris le réfrigérateur solaire. Cependant, les systèmes solaires ont besoin d’un minimum de 5 heures de lumière solaire directe pour fonctionner correctement. C’est pourquoi les concepteurs incluent une batterie de secours pour garantir la performance. Le principal inconvénient de ce système est son coût. À un minimum de 5 000 $ l’unité, cette solution n’est pas à la portée des communautés du tiers monde. Elle dépend de l’aide ou des subventions et n’est donc pas durable.

L’innovation

Faire du froid avec du chaud est facile. La clé d’un processus de résultats prévisibles en refroidissement est l’échange d’énergie lorsque la vapeur se transforme en liquide et que le liquide se transforme en vapeur. L’approche la plus courante consiste à comprimer un gaz et à le transformer en liquide, ce qui le réchauffe. Lorsque la pression est relâchée, le gaz se refroidit et se condense à nouveau en liquide. Lorsque le liquide se déplace vers une zone de basse pression, il se dilate plus rapidement et se vaporise tout en créant du froid, absorbant la chaleur de l’environnement. Beaucoup de recherches ont été faites pour utiliser l’énergie solaire pour la réfrigération. Einstein a été le pionnier de cette idée. Le soleil augmente la température, ce qui provoque une augmentation de la pression. A haute pression, le gaz réfrigérant se condense en liquide. Si la chaleur est réduite, la pression chute et le liquide s’évapore à nouveau dans un gaz, refroidissant ainsi l’environnement. L’utilisation directe de l’énergie solaire pour provoquer ce cycle de condensation et d’évaporation est plus efficace que sa conversion en électricité à l’aide de panneaux photovoltaïques, pour ensuite alimenter un compresseur qui transforme le gaz réfrigérant en liquide. Emily Cummins, une étudiante britannique de 24 ans, pousse la logique du refroidissement par évaporation vers un système simple, bon marché et ingénieux. Emily n’utilise ni photovoltaïque, ni électricité, ni réfrigérants chimiques, ni pièces mobiles pour produire l’effet de refroidissement souhaité. C’est l’une des applications les plus fondamentales des lois de la physique, et un excellent exemple des principes d’innovation de l’économie bleue, « substituant quelque chose avec rien ». Emily applique le système d’évaporation bien établi en s’appuyant uniquement sur la chaleur générée par le soleil. C’est une installation idéale pour les villages du tiers monde sans électricité et sans argent à dépenser en photovoltaïque coûteux. Son appareil de réfrigération est composé de deux cylindres, l’un à l’intérieur de l’autre. Emily a étudié la géométrie et l’impact de la réalisation de trous dans le cylindre extérieur pour permettre le meilleur accès possible au soleil direct. Alors que le cylindre intérieur est en métal, le cylindre extérieur peut être en bois, en plastique ou même en carton. L’espace entre le cylindre intérieur et le cylindre extérieur est rempli de laine compactée, coton, sable, terre crue, tout ce qui est disponible localement. Il fonctionne même avec du papier journal déchiqueté. La nourriture ou le médicament est placé à l’intérieur du cylindre au centre. L’eau est versée dans l’espace entre les deux cylindres, jusqu’à ce que le remplissage (le coton, le sable, la terre crue….) soit saturé. Il n’est pas nécessaire qu’il s’agisse d’eau potable pure. L’eau de mer et les eaux grises font aussi le travail. Lorsque le soleil chauffe le cylindre extérieur, l’eau s’évapore, ce qui élimine la chaleur, et comme le remplissage touche le métal du cylindre intérieur, il absorbe sa chaleur. Plus le remplissage et le cylindre intérieur sont compacts et conducteurs, plus la chaleur est extraite rapidement de l’intérieur du cylindre. La chambre intérieure devient très froide. Une seule infusion d’eau maintient l’intérieur à 5-6 degrés pendant des jours.

Le premier flux de trésorerie

Le système est brillant, parce qu’il est simple et a une performance prévisible. Aucune sauvegarde n’est nécessaire. En gorgeant d’eau le remplissage (coton, sable, terre…), qui va absorber la chaleur du cylindre intérieur, le refroidissement se poursuit. Emily a d’abord mis son invention en pratique en Namibie et a conclu qu’avec une moyenne de 10 heures de soleil par jour, les endroits qui seraient les candidats idéaux pour un réfrigérateur à énergie solaire à 5 000 $, offrent des conditions idéales pour son invention. La principale critique est que la lumière du soleil est rarement garantie, et que ce réfrigérateur écologique de basse technologie dépend uniquement de la nature pour garder l’intérieur froid. Nous proposons d’intégrer le savoir-faire de Las Gaviotas pour substituer l’effet chauffant du soleil à la lumière (voir cas 15). Cela permettrait de concevoir un système de réfrigération qui fonctionnerait toute l’année, surtout là où la luminescence est à son meilleur.

L’opportunité

L’association de deux connaissances fondamentales permet d’obtenir le résultat attendu, fondé sur l’expérience pratique de la manière dont deux éléments se refroidissent et se réchauffent. Le système de réfrigération d’Emily préserve les médicaments et les aliments, il pourrait même créer un confort ambiant dans les maisons, tandis que les chauffe-eau offrent un confort comme le chauffage par le sol tout en contrôlant les bactéries en chauffant l’eau. Depuis que Las Gaviotas a affiné le chauffage de l’eau par luminescence au cours des 35 dernières années, au point d’offrir une garantie de 25 ans, imaginez maintenant sa luminescence appliquée au cylindre externe de l’invention d’Emily. Dans ce cas, et avec le choix approprié des matériaux pour le cylindre intérieur, une vaste plate-forme pour l’esprit d’entreprise est créée qui redéfinit une fois pour toutes la réfrigération sous les tropiques. Il n’est tout simplement pas logique d’envisager d’autres solutions – même si elles sont données – qui coûtent des milliers de dollars, alors que le même effet peut être obtenu – comme on pouvait s’y attendre – avec seulement 10 $ ! Emily a fait ses preuves en Afrique australe, puis a décidé d’offrir ses idées en tant que solution open source, c’est-à-dire de publier les données afin que quiconque puisse utiliser ses idées pour créer une solution moins chère et compétitive à une fraction du coût. Il n’est pas surprenant qu’Emily ait récemment été élue par la Jeune Chambre internationale comme l’une des dix Personnes exceptionnelles du monde pour son leadership en affaires et en entrepreneuriat.

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