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Date de publication : 10 octobre 2011 Pour toute question : Service Relation cl

Date de publication : 10 octobre 2011 Pour toute question : Service Relation clientèle Techniques de l’Ingénieur Immeuble Pleyad 1 39, boulevard Ornano 93288 Saint-Denis Cedex Par mail : infos.clients@teching.com Par téléphone : 00 33 (0)1 53 35 20 20 Réf. : BE9720 V1 Impact environnemental du froid et efficacité énergétique Cet article est issu de : Énergies | Ressources énergétiques et stockage par Paul RIVET Document téléchargé le : 05/02/2020 Pour le compte : perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 © Techniques de l'Ingénieur | tous droits réservés Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I. BE 9 720 – 1 Impact environnemental du froid et efficacité énergétique par Paul RIVET Gérant AF Consulting Vice-président de la commission B2 de l’Institut international du froid (IIF) Membre du groupe de travail de l’IIF sur les matériaux à changement de phase et les coulis de glace (PCM) Administrateur de l’Association Française du Froid (AFF) Ancien enseignant de l’Institut Français du froid industriel au Conservatoire national des arts et métiers (IFFI/CNAM) roid et conditionnement d’air sont indispensables à la vie aujourd’hui et demain du fait de leurs applications : – production, transformation, conservation, transport et vente de nombreux produits alimentaires ; – élaboration, préservation de médicaments et vaccins ; – traitements médicaux et opérations chirurgicales ; – réalisations et améliorations des conditions de vie, de travail et de déplacements ; – procédés dans la quasi-totalité des industries (plasturgie, chimie, métal- lurgie, recherche, spatial, nanotechnologies...). Froid et conditionnement d’air sont en phase avec le développement durable pour : – l’aspect économique (tableau 1 extrait du rapport « Refrigeration drives sustainable development » publié en 2007 par l’IIF et l’UNEP [1]. Ce secteur est important ; il représentait à cette date un chiffre d’affaires mondial de 200 mil- 1. Frigorigènes et environnement ............................................................ BE 9 720 - 2 1.1 Gaz destructeurs de la couche d’ozone. Protocole de Montréal.............. — 2 1.2 Gaz augmentant l’effet de serre. Protocole de Kyoto ............................... — 4 2. Évolution de la situation. Problématiques ozone et effet de serre........................................................................................................ — 5 2.1 Destruction de la couche d’ozone............................................................... — 5 2.2 Effet de serre ................................................................................................ — 5 3. Effet de serre direct................................................................................. — 5 3.1 Calcul des émissions directes ..................................................................... — 5 3.2 Tendances d’emploi des frigorigènes ........................................................ — 6 3.2.1 Limitation d’emploi des HFC.............................................................. — 6 3.2.2 Utilisation de fluides naturels ............................................................ — 6 3.2.3 Utilisation de la réfrigération indirecte ............................................. — 7 3.2.4 Autres technologies de production de froid ..................................... — 8 4. Effet de serre indirect ............................................................................. — 9 5. Effet de serre total................................................................................... — 10 5.1 Cas général ................................................................................................... — 10 5.2 Cas de la réfrigération indirecte.................................................................. — 10 6. Perspectives............................................................................................... — 10 Pour en savoir plus ........................................................................................... Doc. BE 9 720 F Parution : octobre 2011 - Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 tiwekacontentpdf_be9720 v1 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie BE 9 720 − 2 est strictement interdite. − © Editions T .I. IMPACT ENVIRONNEMENTAL DU FROID ET EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ________________________________________________________________________ liards de dollars. Il est présent dans la production d’énergie, la production de gaz (gaz de pétrole ou gaz naturel liquéfié, gaz industriels), le transport terrestre, maritime, la production pétrochimique, pharmaceutique et agroalimentaire, la fabrication de réfrigérateurs, congélateurs domestiques, pompes à chaleur et le développement continu (solaire, frigorigènes naturels, nouvelles énergies) ; – l’aspect social avec l’amélioration des conditions de travail, de vie, de loi- sirs, de soins, et plus de 2 millions d’emplois qualifiés en 2007. L’évolution prévue des effectifs en 2030 est de 28 % ; – l’aspect environnemental avec la réduction des émissions et le captage de CO2 , le maintien de la biodiversité et la cryopréservation des cellules, la réduc- tion ou le bannissement de substances participant à la destruction de la couche d’ozone ou augmentant l’effet de serre. Au niveau mondial, la consommation électrique liée au froid et au conditionnement d’air est de 2 850 TWh (15 % du total) et les émissions corres- pondantes de gaz à effet de serre (GES) sont de 2 250 Mt équivalent CO2 (4,5 % du total). Pour la France, les valeurs correspondantes sont 45 TWh et 2 % des émissions de GES. Néanmoins, les équipements de froid et de conditionnement d’air ont un impact sur l’environnement, lequel doit être réduit et maîtrisé. Tableau 1 – Importance du secteur du froid et du conditionnement d’air dans le monde (en pièces ou unités de matériel) (selon rapport IIF/UNEP de 2007) [1]) Parc de réfrigérateurs domestiques 1 300 millions Production de réfrigérateurs domestiques 80 millions/an Volume d’entreposage 350 Mm3 Parc de climatiseurs 340 millions Nombre d’unités en supermarchés 477 000 Refroidisseurs d’eau 1 100 000 Camions réfrigérés 1 150 000 Bateaux 30 000 Containers 850 000 Wagons 80 000 Climatisation (véhicules, cars...) 450 millions (53 % du parc) Pompes à chaleur 130 millions 1. Frigorigènes et environnement 1.1 Gaz destructeurs de la couche d’ozone. Protocole de Montréal Les frigorigènes, qui ont permis et porté le développement du froid et du conditionnement à partir des années 1930/1940, étaient des produits de synthèse. Les chlorofluorocarbures (CFC) puis les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) se sont trouvés, dans les années 1980 impliqués dans la destruction de la couche d’ozone, à cause de la présence du chlore (figure 1). Le protocole de Montréal concernant les substances qui appau- vrissent la couche d’ozone, dont les agents propulseurs et certains frigorigènes, signé en 1987 a défini une réduction puis une sup- pression de ces fluides selon leur potentiel d’action ODP (Ozone Depletion Potential ) ou potentiel de destruction de l’ozone en fran- çais (PDO) (tableau 4). Certains pays et en particulier les pays européens ont pris des dispositions dès la signature du protocole ; cela s’est traduit par le règlement européen 2037/2000/CE du 29 juin 2000, refondu dans le règlement 1005/2009/CE relatif aux substances qui appauvrissent la couche d’ozone (SAO) (tableau 2). Le bannissement s’appli- quant à des dates différentes dans les pays développés (2015) et Se reporter au dossier [BE 9 740] Machines frigorifiques industrielles. La grande majorité des équipements de froid et de conditionnement d’air est réalisée sur la base du froid méca- nique, lequel utilise des fluides frigorigènes pour la compression desquels l’entraînement du compresseur est généralement assuré par un moteur électrique. Parution : octobre 2011 - Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 Ce document a ete delivre pour le compte de perso_morino - personnel // morino GANOU // 139.165.31.11 tiwekacontentpdf_be9720 v1 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. – © Editions T.I. BE 9 720 – 3 _________________________________________________________________________ IMPACT ENVIRONNEMENTAL DU FROID ET EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE dans les pays en développement (2030) a été programmé en premier lieu pour les fluides ayant l’ODP le plus élevé. En Europe par exemple, les CFC sont interdits de manipulation et pour le HCFC, le R22 (ODP de 0,05) a été interdit dans les nouveaux équipements depuis le 1er janvier 2004, puis interdit fin 2009 en produit neuf. Son utilisation est autorisée jusqu’à fin 2014 si il est recyclé ou régénéré. À partir de 2015, sa manipulation sera interdite c'est-à-dire que l’on ne pourra plus faire de rajouts aux circuits. Néanmoins, les équipements pourront continuer à fonc- tionner s’ils sont étanches. Figure 1 – Couche d’ozone Tableau 2 – SAO réglementés par le protocole de Montréal Substance Formule Chlorofluorocarbures CFC Tétrachlorure de carbone CCl4 Halons – Trichloréthane C2H3Cl3 Bromure de méthyle CH3 Br Hydrochlorofluorocarbures HCFC Hydrobromofluorocarbures HBFC Bromochlorométhane (frigorigènes) BCM RAYONS SOLAIRES MÉSOSPHÈRE STRATOSPHÈRE TROPOSPHÈRE 50-55 km 10-50 km 0-10 km C O U C H E D’ O Z O N E Filtration des rayonnements dangereux des ultra-violets du soleil Altitude des nuages Effet de serre Mont Everest 8,8 km Gaz Gaz CFC et HCFC Halons Bromure de méthyle Pe esticide agricole Ex Extincteurs Aérosols, réfrigérants, conditionnement d’air... Utilisation Émission de pollua m uants par l Ém Ém ’ me homme ’h oquant le trou provoqu u de la couche d’ozone ’o Tableau 3 – GES réglementés par le protocole de Kyoto GES Formule Dioxyde de carbone CO2 Méthane CH4 Oxyde nitreux N2O Hydrofluorocarbures HFC Hydrocarbures perfluorés PFC Hexafluorure de soufre SF6 Tableau 4 – ODP et GWP de différents frigorigènes (valeurs révisées selon rapport IPCC 2007 [2]) Frigorigène ODP (base 1 pour R11) GWP (base 1 pour CO2) CFC R11 1 4 600 R12 1 10 600 R502 0,244 6 200 R13B1 12 6 900 HCFC R22 0,055 1 700 (1 810) R124 0,022 620 R142b 0,065 2 400 (2 310) HFC R134a uploads/Industriel/ be9720.pdf