> Des technologies vieilles de 200 ans pour résoudre des problèmes actuels - mai 2006

Une jeune pousse, Thermofluidics, issue de l’Engineering Department de l’Université de Cambridge, a été inaugurée le 6 février 2006 avec pour objectif de proposer des systèmes de pompe et de chauffage économiques. Basés sur des technologies vieilles de 200 ans, les systèmes proposés par Thermofluidics pourraient être aussi bien appliqués pour les économies d’énergie dans le monde occidental que pour les systèmes d’irrigation dans les pays en voie de développement.

A l’origine, le but est de produire des systèmes oscillants, basés sur les système électrique RLC (résistance induction et capacité), à l’aide de systèmes de mécanique des fluides (une résistance = une vanne ; un inducteur = un serpentin ; une capacité = un réservoir) où la circulation est initiée par la différence de température. Cependant les systèmes anciens, malgré leur configuration innovante, étaient trop dépendants de l’inertie du fluide. Ainsi, le D^r Tom Smith, fondateur de Thermofluidics, a supprimé la partie induction, responsable de l’inertie, pour créer plusieurs modèles de Non-Inertive Feedback Thermofluidic Engine (NIFTE). Ce sont des réseaux de conduites comprenant une source chaude et froide, c’est-à-dire des machines thermiques. Cependant, la circulation utilise la contraction et l’expansion de liquide ou de gaz compressibles, ce qui supprime l’essentiel des parties mécaniques mobiles. Le D^r Smith a passé les 3 dernières années à tester un système de ce type : une pompe alimentée par la chaleur qui transmet de l’eau au toit de son laboratoire. Ces systèmes ont prouvé une plus grande amplitude de pression que les systèmes précédents.

Thermofluidics développe des applications pour cette technologie avec deux priorités :
 la circulation de l’eau chaude à usage domestique à l’aide de la chaleur perdue ;
 des pompes d’irrigation pour les fermiers des pays en voie de développement.

La circulation de l’eau chaude domestique représente environ 10-15 % de la consommation électrique d’un foyer. Il y a 120 millions de systèmes électriques de circulation d’eau chaude dans l’Union Européenne, ce qui représente une consommation de 57 TWh, soit la production de six centrales nucléaires. En utilisant la chaleur issue des fumées des chaudières centrales ou de la chambre de combustion comme source chaude, et l’air extérieur comme source froide, ce NIFTE va remplacer les pompes, améliorer l’efficacité énergétique du système et diminuer le besoin d’électricité. Cette technologie s’applique donc bien aux économies d’énergie, mesure prioritaire à l’heure actuelle dans les pays industrialisés. Ce système peut être aussi couplé avec un système de chauffage solaire. Si les systèmes couramment utilisés dans les pays « froids » comprennent un ballon et une pompe pour la circulation de l’eau chaude, un NIFTE prend juste un peu de chaleur du panneau solaire pour assurer la circulation. La compagnie travaille actuellement sur une « pompe » en laboratoire pour obtenir la puissance d’une pompe d’un système de chauffage central.

L’autre principale application est le développement de pompes d’irrigation économiques pour les pays en voie de développement. A partir de panneaux solaires thermiques (le rayonnement solaire chauffant de l’eau), la chaleur fournie par cette eau chaude alimentera un appareil NIFTE qui fournira l’eau à un système d’irrigation localisé (goutte-à-goutte) ou à des pompes gravitaires. Les systèmes d’irrigation solaires utilisent généralement des panneaux solaires photovoltaïques (conversion directe de la lumière en électricité) qui alimentent des pompes électriques. Cependant le solaire photovoltaïque possède de nombreux désavantages pour ce type d’application : son coût élevé et ses conditions d’opération. Il est seulement efficace pour un échantillon de voltage donné : il faut donc un ensoleillement minimum pour faire fonctionner le système. De son côté les collecteurs solaires thermiques opèrent efficacement à n’importe quelle température, ils chauffent l’eau quoiqu’il advienne. Ils sont aussi beaucoup moins chers, il n’y a pas besoin de technologies sophistiquées pour ce type d’application. L’appareil NIFTE pouvant utiliser l’eau « pompée » comme eau de refroidissement, le système total peut être 5 fois moins cher qu’un système utilisant des panneaux photovoltaïques. Un prototype est actuellement en construction.

De nombreuses applications sont envisageables, dès qu’il y a besoin simultanément de chauffage et de pompage. Thermofluidics a reçu un prix de 100 000 livres (environ 147 000 euros) provenant d’un prix décerné par The Sunday Times. La compagnie espère recevoir un financement du Department of Trade and Industry (DTI, ministère du Commerce et de l’Industrie) pour établir un projet à taille réelle avec cette technologie. Le D^r Smith pense consacrer d’abord l’essentiel de l’activité de sa compagnie dans la R&D plutôt que dans la fabrication et la commercialisation de ses appareils. Selon lui, « ces oscillateurs ne seront jamais compétitifs avec les pompes électriques mais ils utilisent une source d’énergie qui serait autrement perdue ». Recherchant actuellement des industries partenaires pour des projets et préparant un système de fabrication simple pouvant être local, Thermofluidics pense que son succès futur dans le marché domestique dépendra de l’attitude des consommateurs et cela dépendra fortement des prix de l’énergie.

Auteur : Mathieu Daoudi

Sources : The Engineer, press release, 8-21/05/06,p.28-29 ; Thermofluidics, www.thermofluidics.co.uk