Utiliser l’énergie solaire pour produire du froid peut revêtir plusieurs aspects mais l’objectif final est toujours de limiter l’utilisation d’une climatisation classique réputée pour ses impacts négatifs sur l’environnement.

Un climatiseur traditionnel produit du froid en comprimant un fluide dit « frigorigène » ou « réfrigérant » qui a la capacité d’absorber de grosse quantité de chaleur (calories) lorsqu'il passe de sa phase liquide à sa phase gazeuse au niveau de l’évaporateur. Un climatiseur consomme par conséquent de l’électricité pour actionner le compresseur et du fluide frigorigène. En effet, bien qu'il soit en circuit fermé, les fuites de fluide ne sont pas rares.

Schéma de fonctionnement d’un climatiseur traditionnel



Source : Ademe

Les impacts sur la consommation d’électricité et l’environnement sont donc loin d'être négligeables sachant que les fluides frigorigènes sont des gaz à effet de serre dont le pouvoir de réchauffement est beaucoup plus élevé que celui du CO2 : jusqu'à 2.000 fois et plus. Utiliser l’énergie solaire pour ces installations vise donc à limiter ces impacts.

Dans le cas de la climatisation solaire, l'énergie calorifique délivrée par le système solaire est utilisée par des machines de production de froid ou de traitement d'air pour produire de l'énergie frigorifique permettant d'assurer le rafraîchissement des locaux. Selon l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), il faut parler plus précisément de « systèmes de conditionnement d'air des bâtiments assistés par le solaire ». Autrement dit, l'alimentation de l'installation repose sur un mix énergie solaire/énergie conventionnelle, la contribution solaire pouvant aller de quelques pourcent à 100 % théoriquement.
Lorsque l'installation fonctionne uniquement grâce à la ressource solaire, le système ne permet alors d'obtenir qu'une diminution de la température de l'air du local de quelques degrés par rapport à l'air extérieur: on parle alors de rafraîchissement. À l’inverse, une installation associant systèmes solaire et d'appoint permet de maintenir une ambiance thermique et hygrométrique constante dans les locaux, quelles que soient les conditions extérieures : on parle alors de climatisation, explique l’ADEME dans une note de synthèse.

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Plusieurs configurations sont possibles sachant qu’il existe plusieurs manières de produire du froid.

1 : utiliser le solaire photovoltaïque pour assurer les besoins électriques du climatiseur à compression (climatiseur traditionnel),
2 : utiliser de l’énergie solaire thermique et la convertir en énergie mécanique couplée avec un climatiseur à compression.
3 : utiliser l’énergie solaire thermique pour alimenter une machine à froid dite à sorption (absorption ou adsorption)
4 : utiliser l’énergie solaire thermique pour alimenter un système de conditionnement d'air par
rafraîchissement évaporatif (DEC).

L’alimentation d'un groupe à compression classique par des panneaux photovoltaïques n'est pas envisageable actuellement, essentiellement pour des questions de coût des panneaux. Selon l’Institut national du Solaire (INES), dans quelques décennies, lorsque le prix de ces derniers aura suffisamment diminué, et que des groupes frigorifiques utilisant des fluides frigorigènes sans impacts sur l'effet de serre ou la couche d'ozone seront disponibles, il faudra se reposer la question.
Parmi les quatre voies possibles, les deux dernières ont fait l’objet de nombreux travaux de recherche car elles sont les plus prometteuses. Aujourd’hui les technologies sont abouties. De nombreuses installations de démonstration ont été construites avant un développement à grande échelle.

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