Science des matériaux
Les revêtements électrochromiques pourraient s’avérer cruciaux pour atteindre une CVC efficace
Résoudre la consommation d’énergie du CVC
HVAC, ou chauffage, ventilation et climatisation, est responsable d’une part importante de la consommation énergétique mondiale, refroidissant les bâtiments en été et les réchauffant en hiver. Selon l’EIA, le CVC représente environ 40 % de la consommation totale d’énergie dans les bâtiments commerciaux et 35 % dans les bâtiments résidentiels.
Beaucoup d’efforts ont été déployés pour améliorer la façon dont nous refroidissons et chauffons les bâtiments. Une méthode clé est notamment l’adoption des pompes à chaleur, qui transfèrent la chaleur vers l’intérieur ou l’extérieur des bâtiments beaucoup plus efficacement que les systèmes conventionnels. Elles sont 2 à 4 fois plus efficaces que les chaudières à combustion et peuvent également servir au refroidissement.
Vous pouvez en savoir plus sur le sujet des pompes à chaleur dans “Pourquoi les pompes à chaleur sont-elles présentées comme une option de premier plan pour le contrôle climatique domestique ?”.
Les pompes à chaleur pourraient également s’améliorer avec le temps. Pour l’instant, elles reposent principalement sur un système utilisant la compression pour déplacer la chaleur. Bientôt, les matériaux électrocaloriques pourraient encore améliorer l’efficacité des pompes à chaleur.
Cependant, une autre façon de réduire la facture énergétique du chauffage et du refroidissement serait d’améliorer d’abord les pertes thermiques. Une maison ou un bureau mal isolé verra son système CVC chauffer et refroidir l’extérieur inutilement.
Une meilleure isolation est une première étape et fait généralement partie de la conception initiale du bâtiment ou nécessite des rénovations/reconstructions coûteuses. Cependant, même l’isolation ne peut faire que tant ; de nouveaux matériaux pourraient aider.
Isolation adaptable
Une limitation de l’utilisation d’isolation ou de matériaux réactifs automatisés comme les tuiles de toit adaptatives est qu’ils peuvent parfois être contre‑productifs. Idéalement, nous préférerions disposer de matériaux qui peuvent être activés ou désactivés à volonté, modulant la quantité d’énergie entrant ou sortant du bâtiment.
Cela est particulièrement vrai pour le verre utilisé dans les fenêtres. En hiver, nous voulons que le plus de lumière et d’énergie possible pénètre dans le bâtiment. Mais en été, nous voulons limiter l’énergie qui réchauffe le bâtiment et oblige la climatisation à travailler deux fois plus fort.
De cette idée est née le concept de films électrochromiques, une fine couche de matériau capable d’activer l’ombrage des fenêtres à volonté. Lorsqu’ils sont soumis à un très petit courant électrique, ces films peuvent passer de transparent à coloré et absorber la chaleur des radiations infrarouges.
La technologie repose sur des cadres organométalliques (MOFs), des matériaux avec une porosité très élevée (au‑delà de 90 %).
Le problème est que, jusqu’à présent, les films MOF typiques souffraient de temps de réponse lents et d’une mauvaise stabilité. Cela les rendait prometteurs en théorie mais peu utiles en pratique.
Cela pourrait avoir changé grâce à une nouvelle conception de MOF inventée par des chercheurs du Harbin Institute of Technology, de l’Université de Quzhou, de l’Université de Chengdu of Electronic Science and Technology, et de l’Université de Yangzhou en Chine.
Stores alimentés
Le film électrochromique développé par les chercheurs fonctionne en intégrant un nouveau type de MOF. Ou, plus précisément, « modifiant le SnO2 dopé au fluor avec de l’acide 4‑mercaptobenzéique et fabriquant des films Ni‑IRMOF‑74@MBA à l’aide de l’acide 3,3′‑dihydroxy‑4,4′‑biphényldicarboxylique ».
En raison de la capacité des substances cristallines à former des films minces avec des tailles de pores pouvant être personnalisées en modifiant la longueur du ligand organique qui se lie à l’ion métallique. Ces caractéristiques permettent un meilleur flux de courant, un contrôle plus précis des couleurs et une durabilité.
Le résultat est un film qui peut changer de couleur en vert lorsqu’il est exposé à 0,8 V et en rouge foncé/marron à 1,6 V.
Source: ACS
Le film se distingue des MOF précédents par sa stabilité (rétention de 95,7 % après 4500 cycles) et une réponse rapide inférieure à 2 secondes.
Il n’est pas encore clair à quel point une adoption généralisée de ce système pourrait se produire. Mais globalement, en raison de la nécessité de décarboniser et de réduire la consommation d’énergie, c’est une flèche supplémentaire dans le carquois pour rendre les villes plus vertes.
Entreprises de films minces
1. China Singyes New Materials Holdings Limited (8073.HK)
L’entreprise chinoise est entrée dans le domaine des matériaux optiques à film mince en 2010. Elle produit des systèmes d’affichage multimédia commerciaux et crée des systèmes de projection à atténuation intelligente, du verre photoélectrique transparent multimédia, etc.
Cela comprend des murs de verre qui peuvent devenir opaques ainsi que des films intelligents résistants à la chaleur. Ainsi, elle pourrait également être un bon candidat pour le déploiement de verre électrochromique.
Source: China Singyes
L’entreprise a publié ses rapports financiers en anglais, ce qui n’est pas toujours garanti pour les petites ou niche entreprises industrielles chinoises.
L’entreprise s’est développée en 2023 dans la production de films pour véhicules automobiles, un secteur en plein essor suite à la croissance de l’industrie automobile chinoise et aux exportations de voitures chinoises (principalement des VE).
Dans l’ensemble, l’entreprise est innovante et bénéficiera probablement de la performance économique globale de la Chine ainsi que de la demande croissante de matériaux plus avancés pour afficher des publicités et offrir de l’intimité dans les espaces intérieurs comme les hôtels et les bureaux.
2. Kewei Films
Une société cotée en privé, Kewei est le « plus grand fabricant d’ITO PET, de film intelligent et de film de fenêtre », avec une capacité de production annuelle de 60 millions de mètres.
Cela en fait le plus grand fabricant chinois de teinte de fenêtre, de film de protection de peinture, de film vinyle d’enveloppe automobile, et producteur de film intelligent.
Ses films de fenêtre sont déjà utilisés pour réduire les coûts de refroidissement. Elle a également produit du verre intelligent, dont l’opacité peut être activée à volonté.
Source: Kewei
Compte tenu de l’envergure de Kewei, les investisseurs du secteur des films intelligents devraient garder un œil sur l’entreprise même si elle n’est pas cotée en bourse. Cela est particulièrement vrai si de nouvelles formes de revêtements électrochromiques sont créées, capables de développer le marché et d’offrir un avantage aux grands acteurs établis en tirant parti de leur taille pour réduire les coûts de production.
