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NatRef 2022: les réfrigérants naturels seront la clé de la décarbonation via les pompes à chaleur

Alors que la course à la décarbonation prend de l'ampleur et que l'intérêt pour les pompes à chaleur électriques augmente, les réfrigérants naturels, tels que le CO2 (R744), l'ammoniac/NH 3 (R717) et le propane (R290), sont essentiels au succès et à la durabilité à long terme, selon à l'expert en énergie propre Andy Baker, propriétaire et chef de projet de YourCleanEnergy , basé à Seattle, dans l'État de Washington. Read it in English


Andy Baker, YourCleanEnergy à ATMO America 2022
Andy Baker, YourCleanEnergy à ATMO America 2022

Source: R744.com | Christina Hayes

Les alternatives synthétiques telles que les HFC et les HFO s'accompagnent d'une multitude de "passifs à long terme" qui peuvent minimiser les impacts positifs de la transition vers les technologies de pompes à chaleur électriques, a déclaré Baker. Cela va au-delà du GWP et inclut la toxicité, la réglementation et le coût.

« Ce n'est pas tant un choix entre un faible GWP et un GWP élevé. Je soutiendrai que le vrai choix aujourd'hui est les réfrigérants naturels par rapport aux synthétiques. Andy Baker, YourCleanEnergy

Baker a prononcé ces remarques dans une présentation lors de la session CVC et pompes à chaleur lors du sommet ATMOsphere (ATMO) America 2022 sur les réfrigérants naturels. La conférence a eu lieu les 7 et 8 juin à Alexandria, en Virginie, et a été organisée par ATMOsphere, éditeur de R744.com.


Baker a souligné un manque de connaissances en ce qui concerne l'utilisation de réfrigérants naturels dans les pompes à chaleur.


"Le plus gros problème, c'est qu'il y a un manque d'éducation", a-t-il déclaré. « À Seattle, il y a très peu de systèmes de pompes à chaleur au CO2 et il y a beaucoup de scepticisme quant à leur explosion ou à l'ammoniac qui pourrait être toxique et le propane inflammable. Et ce sont des arguments que j'entend régulièrement.


Selon Baker, même parmi ceux qui commencent à comprendre les avantages des réfrigérants naturels, il existe une résistance due à la facilité de développer des projets de réfrigérants synthétiques, avec leurs chaînes d'approvisionnement établies et leurs ingénieurs formés de façon traditionnelle.


"C'est vraiment un processus perturbateur de passer aux réfrigérants naturels", a-t-il ajouté.

Pour surmonter ce problème, YourCleanEnergy mène actuellement un effort d'éducation, de politique et de plaidoyer pour promouvoir l'utilisation de réfrigérants naturels dans les pompes à chaleur dans le Nord-Ouest du Pacifique. Selon Baker, la campagne est soutenue par un éventail de parties prenantes qui considèrent les pompes à chaleur à réfrigérants naturels comme une "voie viable et sûre" pour décarboner les systèmes de chauffage dans les bâtiments existants et nouveaux.


Assurer le futur avec des réfrigérants naturels


Lors de la transition d'un système de chauffage à combustible fossile vers une pompe à chaleur électrique, les utilisateurs finaux doivent aller plus loin et prendre en compte le réfrigérant de la pompe à chaleur dans leur processus de prise de décision, a déclaré Baker.


"Vous faites vraiment un choix entre une grande responsabilité à long terme [avec des réfrigérants synthétiques] et prendre la voie vers des réfrigérants naturels, qui vous offrent de plus grands avantages avec moins de responsabilités", a déclaré Baker.


Il a expliqué qu'avec les réfrigérants synthétiques, il existe plusieurs problèmes liés à leur utilisation, tels que le GWP élevé, la production de toxines durables comme l'acide trifluoroacétique (TFA) , les réglementations d'élimination progressive, l'élimination en fin de vie, la disponibilité et la hausse des coûts. Cependant, avec les réfrigérants naturels, ils sont généralement faciles à trouver, à des prix compétitifs et ont des GWP très faibles. Par exemple, le CO2 , l'ammoniac et le propane ont tous un GWP de un ou moins.


"Tout cela doit entrer dans une analyse répartie sur 20 ans", a déclaré Baker. "Ensuite, vous pouvez proposer une méthode de prise de décision qui convaincra plus de gens."

La voie de la décarbonation avec les pompes à chaleur à réfrigérant naturel. (Source : Andy Baker)
La voie de la décarbonation avec les pompes à chaleur à réfrigérant naturel. (Source : Andy Baker)

Décarboner avec les pompes à chaleur CO2


Baker a des décennies d'expérience dans la promotion du CO2 en tant que réfrigérant, ayant été consultant lors de la première installation d'une pompe à chaleur à base de R744 devant remplacer une chaudière à mazout ou électrique aux États-Unis, au Alaska SeaLife Center à Seward, en Alaska.


En 2008, dans un effort pour réduire les factures d'énergie, l'Alaska SeaLife Center a commencé le processus de conversion de son système de chauffage au mazout en pompes à chaleur qui exploitent l'eau de mer et comprenaient un système de CO2 à haute puissance . Selon Baker, ce projet était le plus excitant sur lequel il ait jamais travaillé.


On estime que le nouveau système a réduit les émissions de carbone du centre de 1,24 million de livres d'équivalent CO2 par an et qu'il a une période de récupération de moins de neuf ans.


La première phase du projet a utilisé le R134a, et la deuxième phase, qui s'est achevée en janvier 2016, a fait passer le système au R744.


Note du webmaître: Les termes décarbonisation et décarbonation sont tolérés mais les deux sont utilisés dans des contextes différents. La Banque de données terminologiques et linguistiques du gouvernement du Canada recommande que l'emploi de décarbonisation soit relié aux techniques industrielles, consistant à priver une substance du carbone qu'elle renferme. Le terme décarboner quant à lui, se rapporte à notre industrie, soit "réduire l'émission de carbone dans l'atmosphère, relative à une activité humaine".

 

ATMO America: Natural Refrigerants Will be Key to Decarbonization via Heat Pumps, Says Industry Expert


As the race to decarbonize gains momentum and interest in electric heat pumps builds, natural refrigerants, such as CO2 (R744), ammonia/NH3 (R717) and propane (R290), are key to long-term success and sustainability, according to clean energy expert Andy Baker, Owner and Project Manager at Seattle, Washington-based YourCleanEnergy.


Andy Baker, YourCleanEnergy at ATMO America 2022
Andy Baker, YourCleanEnergy at ATMO America 2022

Source: R744.com | Christina Hayes

Synthetic alternatives such as HFCs and HFOs come with a host of “long-term liabilities” that can minimize the positive impacts of transitioning to electric heat pump technologies, said Baker. This goes beyond GWP and includes toxicity, regulation and cost.


“It’s not so much a choice of low GWP versus high GWP,” he said. “I will argue that the real choice today is natural refrigerants versus synthetics,” he added.

“It’s not so much a choice of low GWP versus high GWP. I will argue that the real choice today is natural refrigerants versus synthetics.” Andy Baker, YourCleanEnergy

Baker delivered these remarks in a presentation during the HVAC and heat pumps session at the ATMOsphere (ATMO) America Summit 2022 on natural refrigerants. The conference took place June 7–8 in Alexandria, Virginia, and was organized by ATMOsphere, publisher of R744.com.


Baker pointed to a lack of knowledge in regard to the use of natural refrigerants in heat pumps.


“The biggest thing is that there is a lack of education,” he said. “In Seattle there are very few CO2 heat pump systems and there’s a lot of skepticism about them exploding or that ammonia may be toxic and propane is flammable. And this is a common thing I hear.”

According to Baker, even among those who are starting to understand the benefits of natural refrigerants, there is resistance due to the ease of developing synthetic refrigerants projects, with their established supply chains and trained engineers.


“It really is a disruptive process to transition to natural refrigerants,” he added.


To overcome this issue, YourCleanEnergy is currently leading an education, policy and advocacy effort to promote the use of natural refrigerants in heat pumps in the Pacific Northwest. According to Baker, the campaign is supported by a range of stakeholders who see natural refrigerants heat pumps as a “viable and safe path” to decarbonizing heating systems in existing and new buildings.


Future proofing with natural refrigerants


When transitioning from a fossil-fuel-based heating system to an electric heat pump, end users should go one step further and factor the heat pump’s refrigerant into their decision-making process, said Baker.


“You’re making a choice really between a large long-term liability [with synthetic refrigerants] and then the path to natural refrigerants, which gives you greater benefits with fewer liabilities,” said Baker.


He explained that with synthetic refrigerants, there are several issues relating to their use, such as high-GWP, the production of long-lasting toxins like trifluoroacetic acid (TFA), phase-out regulations, end-of-life disposal, availability and rising costs. However, with natural refrigerants they are generally easy to source, competitively priced and have very low GWPs. For example, CO2, ammonia and propane all have a GWP of one or less.


“All of this has to go into a 20-year analysis,” said Baker. “Then you can come up with a decision-making method that is going to convince more people.”

The road to decarbonization with natural refrigerant heat pumps. (Source: Andy Baker)
The road to decarbonization with natural refrigerant heat pumps. (Source: Andy Baker)

Decarbonizing with CO2 heat pumps


Baker has decades of experience promoting CO2 as a refrigerant, having consulted on the first installation of an R744-based heat pump to replace an oil or electrical boiler in the U.S. at the Alaska SeaLife Center in Seward, Alaska.


In 2008, in an effort to reduce energy bills, the Alaska SeaLife Center started the process of converting its oil-based heating system to heat pumps that leveraged seawater and included a high-power CO2 system. According to Baker, this project was the most exciting he has ever worked on.


It is estimated that the new system reduced the center’s carbon emissions by 1.24 million lbs CO2e annually and has a pay back period of less than nine years.


Phase one of the project used R134a, and phase two, which was completed in January 2016, transitioned the system over to R744.