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Une climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique

Par Grégoire Noble
,
le 28 novembre 2012
La start-up Helioclim a développé, grâce aux connaissances cumulées de ses quatre ingénieurs fondateurs, une solution de climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique. Adaptée aux bâtiments industriels et tertiaires, elle associe capteur solaire thermique à concentration, machine à absorption et système de stockage d'énergie pour fonctionner même en l'absence de soleil. Une solution de pointe doublée d'une aventure humaine.
Ce sont quatre ingénieurs issus de l'industrie aérospatiale qui ont choisi de mettre leurs compétences en commun pour développer une solution innovante de climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique. En combinant leurs connaissances en mécanique, en chimie et en science des matériaux, ils ont réussi à concevoir et réaliser un système basé sur des principes éprouvés : "Notre solution comporte deux parties, un capteur solaire thermique et une machine à absorption. Grâce à nos expériences dans l'aérospatiale, nous avons eu le sentiment que nous pouvions faire mieux, et moins cher, que les solutions qui existaient", explique Yann Vitupier, le responsable de la R&D d'Helioclim. C'est ainsi que, pour le capteur cylindro-parabolique en verre, les ingénieurs ont cherché à maintenir le poids à seulement 60 kg, "afin de pouvoir l'installer facilement sur un toit", précise le docteur en Génie des matériaux. Et le miroir concave de verre développé offre une réflectivité supérieure aux solutions métalliques comme de l'acier inoxydable, rencontrées chez d'autres entreprises.

Trouver une solution économiquement intéressante

Mais comment proposer un système le moins cher possible ? "C'est en imaginant une solution intégrée qui pourrait marcher toute l'année, quelles que soient les conditions météorologiques, que nous avons trouvé la solution", poursuit Yann Vitupier. Car le problème principal des climatisations solaires sont les capteurs plans qu'elles utilisent et qui manquent cruellement d'efficacité.
Le recours à du solaire à concentration permet donc d'augmenter les rendements et, de ce fait, de bénéficier d'un retour sur investissement beaucoup plus avantageux. "De plus, la machine réversible de climatisation-chauffage fonctionne toute l'année. Elle fonctionne sans bromure de lithium, le mécanisme de condensation-évaporation d'un liquide frigorigène régénéré par un compresseur est remplacé par un cycle thermodynamique d'absorption d'ammoniac dans de l'eau qui génère de la chaleur".
Le circuit, scellé, empêche tout risque de fuite, et la machine est placée dans un local sécurisé. "Dans le circuit primaire du capteur solaire thermique ne passe que de l'eau glycolée !", rassure le responsable R&D. Les machines de climatisation à absorption sont courantes en Asie car silencieuses et fiables : elles ne comportent pas de pièces mécaniques en mouvement, ce qui limite leur usure. Les seules pannes seraient liées aux matériels électroniques associés.
Lire la suite de l'article en page suivante.
Une climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique

Un système écologiquement performant

Hélioclim schéma principe
Hélioclim schéma principe © Helioclim
L'utilisation de la solution Helioclim serait donc pertinente pour la production de froid, de chaud et d'eau chaude sanitaire. "Elle serait indiquée pour les supermarchés par exemple : en un cycle elle peut servir au refroidissement de certains rayons et au chauffage de locaux", énumère Yann Vitupier. La cible marché serait donc celle des grosses installations, d'une puissance comprise entre 100 et 1.000 kW pour les grandes surfaces commerciales, les bâtiments du tertiaire, les édifices publics, l'industrie et les bâtiments agricoles (serres, laiteries).
La solution reste intéressante même en hiver, grâce à un effet pompe à chaleur qui permet d'obtenir plus de puissance en sortie qu'en entrée. Un système de stockage d'énergie, afin de la redistribuer en l'absence de soleil, est également intégré à la machine. "Il fonctionne à température ambiante, ne subit pas de pertes thermiques et permet le passage à une source d'énergie en relais en cas d'épuisement", déclare l'ingénieur.

Prototypage avant industrialisation

Industriellement, Helioclim en est à la phase de prototypage : créée en avril 2011, la société est encore jeune. Elle assemble actuellement une machine de 10 kW sur son site, avec trois panneaux de 5 m² et un début expérimental de la machine au début de 2013. La phase suivante, d'installation échelle 1, d'une puissance de 500 kW environ, est en cours d'élaboration. Le responsable R&D explique : "Nous avons répondu à un appel de manifestation d'intérêt de l'Ademe. Nous identifions actuellement des clients potentiels pour mettre en œuvre la solution et nous débuterons les calculs l'an prochain".
Le produit, à vocation écologique forte, devrait également voir ses coûts baisser lors du lancement d'une fabrication en série avec un objectif final d'un prix de 800 €/kW installé à long terme. Des partenariats avec des industriels pourraient alors devenir nécessaires, si les volumes de production augmentaient beaucoup. "Nous continuerons à fabriquer en France", assure le fondateur.
La société, récompensée à de nombreuses reprises (Grand prix 2011 du Trophée des énergies renouvelables de l'Essec, prix Domolandes Ecoconstruction, etc.) prévoit d'effectuer de nombreuses embauches afin de lancer sa solution. Le business plan prévoit un recrutement de 60 personnes d'ici à 2018, en priorité des techniciens et des ingénieurs. Le ciel s'annonce donc dégagé pour Helioclim.
Découvrez les différents composants de ce système innovant en pages suivantes.
Un système écologiquement performant

Capteur solaire thermique à concentration

Capteur solaire thermique à concentration - Helioclim
Capteur solaire thermique à concentration - Helioclim © Helioclim
Le capteur solaire qui concentre les rayons au foyer sur l'absorbeur où circule de l'eau glycolée. Il s'agit de concentrateurs cylindro-paraboliques à très haut rendement et faible masse.
Capteur solaire thermique à concentration

Absorbeur - Une climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique

Absorbeur - Helioclim
Absorbeur - Helioclim © Helioclim
Le tube absorbeur sous vide avec traitement sélectif à très faible émissivité et haute absorptivité solaire.
Absorbeur - Une climatisation solaire réversible à haute efficacité énergétique
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