Les réglementations actuelles telles que la F-Gas en Europe, ont toutes tendance à se focaliser sur le PRG des réfrigérants utilisés dans les installations de réfrigération. Cependant lorsque l’on aborde la question avec un point de vue plus global et en intégrant des notions de consommations tout au long du cycle de vie d’une installation (par exemple via le TEWI ou d’autres systèmes de notation), on se rend compte que le PRG va certes avoir un impact important mais on peut démontrer que lorsqu’il est suffisamment bas, tels que pour les HFO, la différence entre le PRG des fluides considérés n’a plus autant d’impact face à la consommation énergétique durant la vie de l’équipement frigorifique.
Les fluides frigorigènes du type R 454C et R 454A sont de très bons exemples de fluides offrant un PRG très bas tout en bénéficiant d’une excellente efficacité énergétique, ce qui se traduit par des émissions totales de CO2, beaucoup plus basses que d’autres fluides à faible PRG. De plus ils permettent de conserver un coût total de cycle de vie de l’installation très proche de ceux obtenus avec les systèmes traditionnels fonctionnant aux HFC tout en conservant les savoirs faire présents dans la profession.
En se concentrant sur le cas des supermarchés, il y a un autre poste qui est un grand contributeur aux émissions de CO2 : les besoins chauds. Ils ont souvent été considérés comme provenant d’une source d’énergie complètement distincte de celle du froid et ce n’est que dans ces dernières années que ce besoin a été intégré à l’étude frigorifique afin de les rendre complémentaires.
Longtemps, le surinvestissement lié à un système de récupération de chaleur a été un frein à sa mise en place, cependant l’arrivée des CEE (Certificats d’Économie d’Énergie) a renversé la vapeur sur ces considérations. Transformant les frigoristes en chasseurs de besoin chauds afin de justifier un maximum de valorisation de « kWh cumacs » faisant chuter drastiquement le bilan financier de l’opération allant jusqu’à rembourser tout ou partie de certaines installations frigorifiques neuves lorsqu’elles étaient particulièrement efficientes. La question restante est donc celle-ci : Est-ce que ces fluides à faible GWP permettent une récupération de chaleur efficace, en permettant les réductions d’émissions souhaitées et tout ceci a un coût raisonnable ?
Afin de solutionner cette situation une comparaison théorique de plusieurs technologies disponibles pour les surfaces de ventes incluant une récupération de chaleur ont été comparées sous différentes conditions climatiques, en utilisant le coût ainsi que les émissions générées par la production d’électricité à différents endroits géographiques : Un exemple de climat tempéré basé sur les données climatiques de Leicester en Angleterre, un exemple de climat plus chaud basé sur Séville en Espagne et enfin l’exemple de la France pour les coûts et émissions générés avec le modèle énergétique français dans le cas des deux climats cités précédemment pour simuler une installation qui sera plutôt installée à Dunkerque et une autre à Nice par exemple.
Méthodologie
Dans cette étude ont été évaluées plusieurs technologies en se basant sur :
La prévision de la consommation énergétique totale.
La prévision des impacts sur l’environnement provenant du fluide frigorigène et du système de réfrigération.
Le coût d’investissement (CAPEX) pour chaque système de réfrigération et le fluide frigorigène.
Le coût du cycle de vie (CCV) pour chaque système de réfrigération et le fluide frigorigène.
Bases, limites de l’étude et hypothèses
Cette étude se concentre sur un supermarché type avec une surface de vente d’environ 2300m², un besoin d’environ 160 kW de froid en moyenne température et 30 kW de froid en basse température. Pour les besoins chauds la base de comparaison est soit une chaudière à gaz, soit une pompe à chaleur à air indépendante du groupe. Le rendement de la chaudière a été estimé à 89 % comme valeur moyenne. Les COP des climatisations ou des pompes à chaleur à air sont issus des données constructeurs et basés sur des pompes à chaleur air/eau munies de compresseurs scroll avec variateur prenant en compte les consommations des ventilateurs et des auxiliaires.
Les systèmes frigorifiques considérés sont comme suit :
Pour les systèmes fonctionnant au R 454C, la technologie considérée est un système en détente direct sans économiseur.
Pour les systèmes fonctionnant au CO2 (R744), la technologie considérée est un système de type booster transcritique avec échangeur de chaleur interne.
Concernant les températures du cycle frigorifique :
- Température d’évaporation = - 7 °C
- Température d’aspiration saturée au compresseur = - 9 °C (soit 2 K de perte de charge).
Basse Température
- Température d’évaporation = - 31 °C.
- Température d’aspiration saturée au compresseur = - 33 °C (soit 2K de perte de charge).
La température de design des unités de condensation est de + 32 °C extérieur.
Ici nous considérons 2 fluides différents, le R 744 (PRG = 1), le R 454C (PRG = 148). Les valeurs de PRG sont des valeurs AR4 qui sont celles utilisées par la F-Gas et ce sont ces valeurs qui sont utilisées pour estimer l’impact direct sur les émissions en cas de fuites. Les taux de fuites ont été estimés comme suit :
5 % pour les systèmes au R 454C
Négligés pour les systèmes CO2 car PRG = 1.
2,5 % pour les systèmes de climatisation.
2,5 % pour les pompes à chaleur à air.
Les climatisations et pompes à chaleur sont considérées chargées en R 454B (PRG=466).
Trois configurations ont été considérées dans cette étude : la désurchauffe en sortie du compresseur, la condensation partielle et des centrales de traitement d’air équipées de condenseur/gas cooler.
Le besoin de chauffage pour un magasin de cette taille a été déterminé en utilisant des données collectées auprès d’une chaîne typique de supermarchés d’Europe centrale, ici le besoin utilisé sera de 246,6 kW pour - 2 °C extérieur et un air intérieur chauffé à + 20 °C.
Les conclusions détaillées de cette études sont à retrouver dans la rubrique dossier d’expert sur notre site. ?
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