Pour aider à freiner le changement climatique, le président Biden s'est fixé pour objectif de réduire les émissions de gaz à effet de serre des États-Unis de 50 à 52 % par rapport aux niveaux de 2005 d'ici 2030 . Pour atteindre cet objectif, il faudra convertir rapidement autant d'activités alimentées par des combustibles fossiles en électricité que possible, puis produire cette électricité à partir de sources à faible émission de carbone et sans carbone telles que l'énergie éolienne, solaire, hydroélectrique et nucléaire.
Les bâtiments dans lesquels les gens vivent et travaillent consomment d'importantes quantités d'énergie. En 2019, les bâtiments commerciaux et résidentiels représentaient plus d'un septième des émissions de gaz à effet de serre des États - Unis. Les nouvelles stratégies de chauffage et de refroidissement sont une pièce importante du puzzle.
Heureusement, il existe une technologie qui peut le faire : des thermopompes électriques trois à quatre fois plus efficaces que les fournaises. Ces appareils chauffent les maisons en hiver et les refroidissent en été en déplaçant la chaleur à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments, plutôt qu'en brûlant des combustibles fossiles.
En tant que scientifique spécialisé dans les énergies renouvelables et propres , j'étudie l'utilisation de l'énergie dans le logement et ce que le ralentissement du changement climatique signifie pour les pays industrialisés et en développement . Je considère que l'alimentation des bâtiments avec de l'électricité propre et renouvelable est une stratégie essentielle qui permettra également aux consommateurs d'économiser de l'argent.
Les pompes à chaleur fonctionnent en déplaçant la chaleur, pas l'air
La plupart des systèmes de chauffage aux États-Unis utilisent des fournaises à air pulsé qui fonctionnent au gaz naturel ou à l'électricité, ou, dans certains cas, au mazout . Pour chauffer le bâtiment, les systèmes brûlent du combustible ou utilisent de l'électricité pour chauffer l'air, puis soufflent l'air chaud à travers des conduits dans des pièces individuelles.
Une pompe à chaleur fonctionne plus comme un réfrigérateur , qui extrait de l'énergie de l'air à l'intérieur du réfrigérateur et déverse cette énergie dans la pièce, laissant l'intérieur plus frais. Pour chauffer un bâtiment, une pompe à chaleur extrait l'énergie de l'air extérieur ou du sol et la convertit en chaleur pour la maison.
Voici comment cela fonctionne : Un fluide extrêmement froid circule à travers des serpentins de tubes dans l'unité extérieure de la pompe à chaleur. Ce fluide absorbe l'énergie sous forme de chaleur de l'air ambiant, qui est plus chaud que le fluide. Le fluide se vaporise puis circule dans un compresseur. La compression de tout gaz le réchauffe , ce processus génère donc de la chaleur. Ensuite, la vapeur se déplace à travers des serpentins de tubes dans l'unité intérieure de la pompe à chaleur, chauffant le bâtiment.
En été, la pompe à chaleur fonctionne à l'envers et prend l'énergie de la pièce et déplace cette chaleur à l'extérieur, même s'il fait plus chaud à l'extérieur, fonctionnant essentiellement comme une version plus grande d'un réfrigérateur.
Plus efficace que les fours
Les pompes à chaleur nécessitent un peu d'électricité pour fonctionner, mais c'est une quantité relativement faible. Les systèmes de pompe à chaleur modernes peuvent transférer trois ou quatre fois plus d'énergie thermique sous forme de chaleur qu'ils n'en consomment en énergie électrique pour faire ce travail - et que le propriétaire paie.
En revanche, la conversion d'énergie d'une forme à une autre, comme le font les systèmes de chauffage conventionnels, en gaspille toujours une partie . C'est vrai pour la combustion de mazout ou de gaz pour chauffer l'air dans une fournaise, ou pour l'utilisation de radiateurs électriques pour chauffer l'air – bien que dans ce cas, les déchets se produisent lorsque l'électricité est produite. Environ les deux tiers de l'énergie utilisée pour produire de l'électricité dans une centrale électrique sont perdus dans le processus .
La modernisation des résidences et des bâtiments commerciaux avec des pompes à chaleur augmente l'efficacité du chauffage. Lorsqu'il est combiné avec un passage des combustibles fossiles aux énergies renouvelables, il réduit davantage la consommation d'énergie et les émissions de carbone.
Passer à l'électrique
De plus en plus des restrictions sur l' utilisation des combustibles fossiles et des politiques proactives sont Générez des ventes de pompes à chaleur aux États - Unis et dans le monde. Les pompes à chaleur sont actuellement utilisées dans 5 % des systèmes de chauffage dans le monde, une part qui devra passer à un tiers d'ici 2030 et bien plus après pour atteindre zéro émission nette d'ici 2050 .
Dans les régions plus chaudes avec des demandes de chauffage relativement faibles, les pompes à chaleur sont moins chères à faire fonctionner que les fournaises. Les crédits d'impôt, les remises sur les services publics ou d'autres subventions peuvent également fournir des incitations pour aider à couvrir les coûts initiaux, y compris des incitations fédérales rétablies par l'administration Biden .
Dans les climats extrêmement froids, ces systèmes disposent d'un chauffage interne supplémentaire pour vous aider. Cette unité n'est pas aussi efficace et peut considérablement augmenter les factures d'électricité. Les personnes qui vivent dans des endroits froids peuvent envisager les pompes à chaleur géothermiques comme alternative.
Ces systèmes tirent parti du fait que la température du sol est plus chaude que l'air en hiver. Les systèmes géothermiques collectent la chaleur de la terre et utilisent la même technologie de fluide et de compresseur que les pompes à chaleur aérothermiques pour transférer la chaleur dans les bâtiments. Ils coûtent plus cher, car leur installation implique l'excavation pour enterrer les tubes sous terre, mais ils réduisent également la consommation d'électricité .
Les nouveaux systèmes de pompe à chaleur « mini-split » plus petits fonctionnent bien dans tous les climats, sauf les plus froids. Au lieu de nécessiter des conduits pour déplacer l'air à travers les bâtiments, ces systèmes se connectent à des unités murales qui chauffent ou refroidissent des pièces individuelles. Ils sont faciles à installer et peuvent être utilisés de manière sélective dans des appartements individuels, ce qui facilite la rénovation de grands bâtiments.
Même avec les meilleurs systèmes de chauffage et de refroidissement, l' installation d'une isolation appropriée et l'étanchéité des fuites dans les bâtiments sont essentielles pour réduire la consommation d'énergie. Vous pouvez également expérimenter avec votre thermostat pour voir à quel point vous pouvez chauffer ou refroidir votre maison tout en gardant tout le monde à l'aise.
Pour vous aider à déterminer si une pompe à chaleur peut fonctionner pour vous, votre fournisseur d'électricité est une bonne source d'information. De nombreux services publics proposent des audits énergétiques domestiques qui peuvent identifier des moyens rentables de rendre votre maison plus éconergétique. D'autres bonnes sources incluent le département américain de l'Énergie et le Conseil américain pour une économie efficace sur le plan énergétique . Alors que la poussée pour électrifier la société s'accélère, les pompes à chaleur sont prêtes à jouer un rôle central.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Vous pouvez trouver l' article original ici .
Robert Brecha est professeur de durabilité à l'Université de Dayton.
