Après trois années de chaleur record, celle-ci s'annonce encore plus torride. La climatisation ? Elle n'est pas près de disparaître. L'Agence internationale de l'énergie prévoit que le nombre de climatiseurs triplera d'ici 2050. C'est bon pour la santé – une étude du Lancet a estimé que la climatisation a évité près de 200 000 décès prématurés en 2019 seulement – mais mauvais pour la planète. Le froid artificiel représente déjà 7 % de la consommation mondiale d'électricité et 3 % des émissions de gaz à effet de serre, et s'ils ne sont pas éliminés correctement, les appareils peuvent fuir des réfrigérants ayant un potentiel de réchauffement global supérieur à celui du dioxyde de carbone.

Sentant la chaleur, plusieurs scientifiques et start-ups espèrent amplifier le refroidissement à semi-conducteurs, actuellement utilisé à petite échelle pour des choses comme les mini-réfrigérateurs, les batteries de véhicules électriques et certains ordinateurs de jeu haut de gamme. Les climatiseurs traditionnels transfèrent la chaleur en utilisant un compresseur et un ventilateur pour faire circuler un réfrigérant et le faire passer de l'état liquide à l'état gazeux. Les systèmes à semi-conducteurs, en revanche, déplacent la chaleur à travers des matériaux conducteurs comme le gadolinium et le tellurure de bismuth – ce qui pourrait théoriquement refroidir des espaces et des surfaces avec moins d'effets secondaires salissants.

Le hic, c'est de savoir s'ils peuvent égaler l'efficacité des climatiseurs conventionnels. « L'une des questions clés qui demeurent est de savoir pourquoi les refroidisseurs à semi-conducteurs ne sont pas aussi efficaces que les cycles thermodynamiques typiques », déclare Pramod Reddy, professeur de génie mécanique à l'Université du Michigan, qui étudie le transfert de chaleur.

Des recherches et des programmes pilotes sont en cours pour tester une gamme d'approches. Mimic Systems, basée à Brooklyn, utilise le refroidissement thermoélectrique, qui fait passer un courant à travers des matériaux semi-conducteurs pour déplacer la chaleur d'un côté à l'autre. Son système de contrôle climatique à l'échelle d'une pièce est testé dans un appartement à Vancouver. La société allemande Magnotherm doit tester son système, qui repose sur un dispositif magnétocalorique transférant la chaleur en magnétisant et en démagnétisant des matériaux, dans une chaîne de supermarchés. Une équipe à Hong Kong a annoncé que son dispositif élastocalorique, dont le matériau chauffe et refroidit en se dilatant et en se contractant, peut descendre en dessous de 0 °C. Et la société britannique Barocal parie sur les systèmes barocaloriques, qui changent de température en réponse à des variations de pression.

Mais les experts, surtout en thermoélectricité, doutent qu'un système à semi-conducteurs puisse rivaliser. Pour la plupart des systèmes de CVC modernes, le coefficient de performance (COP) est de 3, explique Jeff Snyder, professeur à l'Université Northwestern qui étudie la conductivité électrique et thermique. Cela signifie essentiellement que le système déplace trois unités de chaleur pour chaque unité d'énergie qui y entre. Les thermoélectriques en particulier ont tendance à avoir des performances beaucoup plus faibles à des niveaux élevés de variation de température, dit Snyder, ce qui signifie qu'ils sont mieux adaptés à des utilisations de niche comme le refroidissement du dossier d'un siège de voiture.

L'efficacité, cependant, n'est pas tout, fait valoir Lindsay Rasmussen, directrice de l'accélérateur de technologies climatiques Third Derivative du Rocky Mountain Institute, qui soutient à la fois Magnotherm et Mimic. Aux États-Unis, la plupart des climatiseurs actuellement utilisés emploient un réfrigérant appelé R410A, dont le potentiel de réchauffement global est plus de 2 000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. De plus, leurs pièces mobiles peuvent les rendre moins durables, surtout par rapport à un modèle à semi-conducteurs moins complexe mécaniquement.

Néanmoins, le manque d'unités rend difficile de répondre à la question de l'efficacité. Pour comprendre comment fonctionnent les alternatives, dit Rasmussen, les chercheurs doivent comparer leur consommation d'énergie à long terme avec celle des modèles conventionnels au lieu de simplement regarder le COP. Mimic prétend, par exemple, que son modèle à l'échelle d'une pièce devrait égaler la consommation d'un climatiseur typique sur une année. Les systèmes élastocaloriques et barocaloriques sont également prometteurs, ajoute Rasmussen, mais les prototypes à l'échelle d'une pièce sont probablement à deux ou trois ans.

En fin de compte, la probabilité que le refroidissement à semi-conducteurs remplace la climatisation à compresseur est mince. Mais alors que la planète se réchauffe et que des endroits comme l'Inde installent des dizaines de millions de nouveaux climatiseurs au cours de la prochaine décennie,