R404a, est ce le moment d’en changer ?

Il est l’ un des réfrigérants les plus populaires, mais le passage loin de R404A stimulera les avantages environnementaux des opérateurs et profit, soutient Ray Gluckman de SKM Enviros

Au cours des 10 à 15 dernières années, le R404A est devenu l’un des réfrigérants les plus utilisés. Il a été introduit au milieu des années 1990 en remplacement des réfrigérants appauvrissant la couche d’ozone, notamment les CFC (tels que R12 et R502) et, plus récemment, en remplacement des HCFC (tels que le R22). Dans le secteur des supermarchés, il est devenu le principal frigorigène en Europe pour la réfrigération des aliments réfrigérés et congelés. Il est également largement utilisé dans d’autres systèmes commerciaux, pour la réfrigération industrielle et pour l’entreposage frigorifique.

Je me suis souvent demandé pourquoi le R404A avait autant de succès, car ce n’est pas un très bon frigorigène! Il a comblé une lacune urgente dans les années 90 et il était bien commercialisé. Les utilisateurs finaux et les entrepreneurs en réfrigération se sont familiarisés avec le fluide et ont continué à l’utiliser comme «réfrigérant de choix» dans de nombreuses applications différentes. Il est encore utilisé dans de nombreux nouveaux systèmes, même s’il existe d’autres meilleurs frigorigènes actuellement disponibles. Il est temps d’arrêter d’être complaisant quant au choix des réfrigérants et d’utiliser de meilleures alternatives. L’abandon du R404A peut rapidement et efficacement aider l’environnement et réduire les coûts d’exploitation. Une alternative rentable est disponible pour tous les nouveaux systèmes de réfrigération et pour la plupart des systèmes existants.

Quel est le problème avec R404A?

Les deux principaux problèmes du R404A sont les suivants: a) il n’obtient pas le meilleur rendement énergétique dans de nombreuses applications et b) son potentiel de réchauffement de la planète est particulièrement élevé.

L’efficacité énergétique relativement médiocre entraîne des coûts d’exploitation supplémentaires et des émissions de CO 2 supplémentaires provenant des centrales qui génèrent l’électricité utilisée. Les fluides frigorigènes alternatifs peuvent générer des économies d’électricité de 7 à 12% dans de nombreuses applications.

Le GWP de R404A à 3922 est le plus élevé de tous les réfrigérants couramment utilisés. Le R134a est seulement de 1 430 et le R407F (Performax LT) de 1850. Par conséquent, une fuite de 1 kg de R404A est deux à trois fois plus forte en termes d’impact sur le réchauffement climatique que certains autres réfrigérants HFC.

Il est intéressant de se rappeler que historiquement les supermarchés utilisaient deux réfrigérants différents; R12 était utilisé pour les systèmes de refroidissement et R502 pour les systèmes de congélation. Chaque fluide frigorigène pourrait être optimisé à sa température de fonctionnement. Lorsque ces systèmes d’appauvrissement de la couche d’ozone ont été éliminés, la plupart des supermarchés ont décidé de rationaliser leur utilisation de réfrigérants – les systèmes de réfrigération et de congélation de la plupart des supermarchés du Royaume-Uni utilisent désormais le R404A. Cela a peut-être été pratique, mais cela crée un certain degré de compromis dans la conception de l’installation et conduit à une perte d’efficacité globale.

Une stratégie pour les nouvelles installations de réfrigération

Une stratégie très simple peut être appliquée immédiatement – n’utilisez pas de R404A dans de nouveaux systèmes! Il s’agit d’une stratégie pratique et rentable, car il existe à l’heure actuelle différents réfrigérants qui conviennent à toutes les applications R404A et qui peuvent à la fois améliorer l’efficacité et réduire considérablement le GWP.

Lors de l’achat d’une nouvelle installation de réfrigération, trois facteurs de conception essentiels doivent être pris en compte:

1.        Comment atteindre l’efficacité énergétique maximale?   C’est le problème le plus important, à la fois en termes de coûts d’exploitation et d’ émissions de CO 2 liées à l’énergie . Le choix du réfrigérant a un impact sur l’efficacité énergétique – et le R404A est un mauvais choix! Pour un système de refroidissement, le R134a devrait donner un rendement supérieur de 10%, même s’il faudrait un compresseur légèrement plus grand. Par ailleurs, des réfrigérants tels que le R407A ou le R407F récemment annoncé donnent également de bons rendements avec des GWP inférieurs à 50% du GWP du R404A. Il est essentiel de se rappeler que de nombreux autres paramètres de conception ont un impact encore plus important sur l’efficacité que le réfrigérant. Lors de l’achat d’un nouveau système pouvant fonctionner pendant les 20 prochaines années, il est essentiel de tout mettre en œuvre pour optimiser son efficacité.

2.      Quel type de réfrigérant doit être utilisé?   Pour une nouvelle usine, vous avez de nombreuses options qui peuvent vous aider à éviter le R404A.   Ceux-ci se répartissent en 3 groupes principaux:

n HFC moyens GWP tels que R134a, R407A, R407F et R410A. Ceux-ci peuvent offrir une meilleure efficacité énergétique et un GWP beaucoup plus faible que le R404A. Ces options GWP moyennes représentent une bonne alternative à court et à moyen terme.

n Nouveaux hydro-fluoro-oléfines (HFO) à très faible GWP. HFO1234yf a un PRP de seulement 4 et des propriétés similaires à R134a. Il sera utilisé par les constructeurs automobiles pour mettre fin à l’interdiction R134a qui s’applique à la climatisation mobile dans les nouveaux types de véhicules à partir de 2011. Le HFO1234yf est légèrement inflammable, nécessite une source d’inflammation à énergie relativement élevée et est classé comme réfrigérant A2. mesures de conception appropriées pour assurer sa sécurité d’utilisation. Les fabricants de frigorigènes examinent également divers mélanges qui combinent des HFO et des HFC, ce qui peut éliminer le problème d’inflammabilité tout en offrant de bonnes performances avec des GWP compris entre 500 et 1000. Malheureusement, les HFO ne seront pas disponibles dans le commerce pour des applications de réfrigération stationnaires. 2 ou 3 ans – alors que ces fluides peuvent être considérés,

n Les frigorigènes tels que l’ammoniac, le CO 2 et les hydrocarbures (HC), souvent appelés frigorigènes «naturels». Celles-ci ont toutes un très faible GWP (entre 0 et 5) et peuvent fournir des performances efficaces dans de nombreuses applications si elles sont conçues avec soin. Ils ont tous des problèmes pratiques qui les rendent plus coûteux à utiliser que les HFC. L’ammoniac est hautement toxique; il convient bien aux grands systèmes industriels, mais moins rentable aux petites et moyennes tailles. Les HC sont hautement inflammables; ce sont d’excellents réfrigérants pour les très petits systèmes hermétiques, mais la sécurité est un problème pour les moyennes et grandes tailles. Le CO 2 est apparu comme un concurrent sérieux pour la réfrigération des supermarchés et d’autres applications au cours des dernières années. Il y a beaucoup de problèmes de conception à traiter en tant que CO 2fonctionne à des pressions beaucoup plus élevées que les autres types de frigorigènes, mais cela peut constituer une bonne alternative au R404A; Cependant, les coûts d’investissement peuvent être élevés.

3.    Comment la nouvelle conception peut-elle minimiser les fuites?   Il n’y a pas de meilleur moment pour réduire les fuites que sur la planche à dessin! Une fuite faible est essentielle quelle que soit l’option de réfrigérant choisie. Pour les HFC, nous essayons d’éviter les émissions de gaz à fort PRG. Pour les réfrigérants «naturels», des fuites pourraient causer des problèmes de sécurité. Les HFO coûteront probablement beaucoup plus cher que les HFC – donc les fuites coûteront de l’argent! Dépenser un peu plus pour les vannes, les joints, la tuyauterie, etc. peut produire un nouveau système avec beaucoup moins de risque de fuite. Il est essentiel d’assurer une bonne qualité d’installation pour les tuyauteries construites sur site – de nombreuses fuites sur de grands systèmes proviennent d’une mauvaise installation.

Une stratégie pour les installations de réfrigération existantes

Qu’en est-il de tout ce R404A déjà utilisé? Sommes-nous coincés avec la faible efficacité et les émissions d’un gaz à fort potentiel de réchauffement de la planète pour la durée de vie de ces usines? La bonne nouvelle est qu’il existe une stratégie rentable qui peut être mise en œuvre sur de nombreuses usines et qui peut réduire considérablement les coûts d’exploitation et les émissions de gaz à effet de serre.

La majorité des systèmes de refroidissement des supermarchés peuvent être équipés d’un réfrigérant à PRG moyen tel que le R407A ou le R407F. Dans un programme de rénovation soigneusement planifié, le passage à l’un de ces réfrigérants peut avoir 4 avantages distincts:

1) L’efficacité énergétique peut être améliorée de 7 à 12%, car les nouveaux réfrigérants présentent des caractéristiques d’efficacité supérieures à celles du R404A. Quelques modifications mineures de la conception peuvent être nécessaires (par exemple, modification des détendeurs), mais le coût de ces modifications est faible.

2) Le nouveau fluide frigorigène aura un potentiel de réchauffement de la planète inférieur à la moitié du R404A – il y a donc une réduction immédiate des émissions de gaz à effet de serre de tout fluide frigorigène qui fuit.

3) Au cours d’un programme de rénovation des «meilleures pratiques», certains composants de l’ancien système peuvent être mis à niveau afin de réduire les risques de fuite. Certains petits investissements dans les vannes, les joints et les joints réduiront dans de nombreux cas le taux historique de fuite de réfrigérant – une réduction de 50% du taux de fuite est une cible réaliste.

4) Le programme de rénovation devrait également inclure une vérification approfondie de tous les composants et de la remise en service de l’usine. Il existe de nombreux exemples de situations où ce processus a révélé des problèmes antérieurs et conduit à des économies d’énergie globales bien supérieures à la cible de 7 à 12%.

La combinaison de ces avantages peut réduire de près de 75% l’impact direct de l’ancien système R404A sur le réchauffement de la planète et réduire de 10 à 15% les émissions indirectes de CO 2 liées à l’électricité . La réduction de la consommation d’électricité permet des économies de coûts très utiles. La période de récupération pour une rénovation d’un système de supermarché typique se situera entre 3 et 5 ans. En outre, les grandes chaînes de supermarchés britanniques participent au programme d’efficacité énergétique de l’engagement de réduction de carbone, ce qui signifie qu’elles doivent acheter des quotas de carbone à 12 livres sterling pour chaque tonne de CO 2 produite, ce qui raccourcit la période de récupération.

Compte tenu de la pression énorme pour réduire les émissions de CO 2 dans toute l’Europe, il est bon de trouver une opportunité qui permettra de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre et d’augmenter les bénéfices!

Une opportunité manquée

Certains utilisateurs finaux manquent cette excellente opportunité de réduction à court terme des gaz à effet de serre. Ils se concentrent sur une stratégie pour leur nouvel équipement, par exemple en utilisant le CO 2 sur de nouveaux systèmes. Il s’agit d’une approche efficace à long terme, mais elle ne prendra effet que lentement, à mesure que les anciennes usines seront remplacées. 

La plupart des systèmes de réfrigération des supermarchés ont une durée de vie de 15 à 20 ans. Il est important d’avoir un programme d’investissement combinant les meilleures stratégies de réfrigération pour les usines nouvelles et existantes. Ceci est vivement illustré dans le graphique ci-dessous. Le graphique montre 3 stratégies différentes pouvant être utilisées par une entreprise de supermarché qui possède plusieurs magasins:

a) Stratégie 1: l’entreprise conserve l’équipement R404A dans tous les systèmes nouveaux et existants (il s’agit du «cas de base» pour la comparaison).

b) Stratégie 2: la société élimine lentement son équipement R404A sur une période de 20 ans; chaque ancienne usine R404A ayant atteint la fin de sa vie, elle est remplacée par une nouvelle installation basée sur une technologie à très faible PRG.

c) Stratégie 3: l’entreprise combine une stratégie à court et à long terme. L’équipement R404A existant est converti en R407A ou R407F sur une période de 4 ans. Toute l’ancienne usine atteignant la fin de sa vie est remplacée par un système à très faible GWP.

La figure montre clairement que la réduction des émissions dans les premières années est beaucoup plus importante avec la stratégie 3 qu’avec la stratégie 2. Les économies globales réalisées sur 20 ans sont équivalentes à la surface sous chaque courbe – ce qui est également beaucoup plus important pour la stratégie 3. les économies sont résumées dans le tableau ci-dessous. Au cours des dix premières années, la stratégie double (stratégie 3) permet de réduire les émissions deux fois plus que la stratégie qui ne concerne que les nouvelles usines (stratégie 2). Étant donné que l’efficacité énergétique est améliorée lorsque les systèmes de refroidissement R404A sont convertis en R407A ou R407F, ces réductions d’émissions supplémentaires sont obtenues à un coût global inférieur.

 

Réduction des émissions par rapport à la stratégie 1

(R404A dans tous les systèmes)

2011 à 2020 2011 à 2030
Scénario 2: les   nouveaux systèmes utilisent une solution à très faible GWP 12 pour cent 32 pour cent
Scénario 3:   systèmes existants convertis en R407A ou R407F sur 4 ans et nouveaux systèmes utilisant une solution à faible PRG 23 pour cent 37 pour cent

 

Conclusion

Nous sommes dans une ère de préoccupation croissante face au changement climatique. Tous les pays européens mettent en place des politiques strictes pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les installations de réfrigération ont deux types d’émissions de GES: l’énergie qu’elles consomment et les réfrigérants qui fuient. Le R404A s’est avéré être un réfrigérant «provisoire» pratique pour nous aider à remplacer les anciens réfrigérants appauvrissant la couche d’ozone. Mais il a un potentiel de réchauffement global très élevé et n’est pas particulièrement efficace – le moment est venu de cesser d’utiliser le R404A dans des applications où il existe de meilleures alternatives. 

Pour les nouvelles usines, plusieurs approches peuvent être envisagées pour améliorer l’efficacité et réduire les émissions liées aux fuites. Des améliorations importantes peuvent être apportées, en particulier si l’efficacité énergétique est optimisée. Les nouvelles usines fonctionneront souvent pendant plus de 20 ans. Il est donc essentiel que chaque opportunité soit prise pour apporter des améliorations rentables. R404A doit être évité sur toutes les nouvelles installations.

Pour les installations existantes fonctionnant sur le R404A, il existe de bonnes possibilités d’utilisation d’un réfrigérant à PRG moyen tel que le R407A ou le R407F. Ces réfrigérants ont moins de la moitié du PRP de R404A et peuvent souvent améliorer leur efficacité de 10 à 15% dans un programme de modernisation bien géré. Dans de nombreux cas, cette amélioration de l’efficacité permettra de réaliser des économies d’énergie suffisantes pour permettre un retour sur investissement nécessaire à la conversion vers un nouveau fluide frigorigène – et les émissions de GES peuvent être réduites simultanément.

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