Cours en ligne et simulateur de thermodynamique appliquée

Indicateurs environnementaux

Pour évaluer la nocivité d'un gaz en terme d'effet de serre on utilise un indice nommé en français Potentiel d'Action sur l'Effet de Serre (PAES), plus connu sous son nom anglais Greenhouse Warming Potential (GWP). Il représente la capacité relative d'un gaz à effet de serre de participer au forçage radiatif, et vaut 1 pour le CO2.

La contribution d'un gaz à l'effet de serre dépend d'une part de la quantité de ses émissions, et d'autre part de deux facteurs pris en compte dans le calcul du GWP : ses propriétés d'absorption dans l'infrarouge et son temps de séjour dans l'atmosphère.

Ce dernier facteur étant très variable d'un gaz à l'autre (plusieurs centaines d'années pour le CO2, entre 10 et 15 ans pour le CH4), il est nécessaire de s'accorder sur un horizon temporel d'intégration (HTI) approprié. Les GWP peuvent alors être déterminés en calculant le forçage radiatif cumulé sur le HTI choisi. Le GIEC a ainsi fait des évaluations des GWP sur des HTI de 20, 100 et 500 ans.

À l'instar de ce qui est fait pour les gaz à effet de serre, l'évaluation de la nocivité d'un gaz en terme de destruction de la couche d'ozone est effectuée en utilisant un indice nommé en français Potentiel d'Appauvrissement de l'Ozone Stratosphérique (PAOS), plus connu sous son nom anglais d'Ozone Depletion Potential (ODP). Cet indice vaut 1 pour le CFC 11.

Propriétés de certains frigorigènes purs

nom

formule

ODP

GWP

M

Tb

Tc

Pc

gamma

kg/kmol

°C

°C

bar

R11

CFCl3

1

 4 000

 137,4

 23,8

198

44,1

1,13

R 12

CF2Cl2

1

8 500

120,9

-29,8

111,8

41,1

1,14

R 13

CClF3

1

11700

104,5

-81,4

28,8

38,7

1,17

R 22

CF2HCl

0,06

1700

86,5

-40,8

96,2

49,9

1,18

R 123

CHCl2CF3

0,02

93

152,9

 27,9

183,7

36,7

1,08

R 32

 CH2F2

0

580

52

-51,7

78,2

58

1,24

R 125

CF3CHF2

0

3200

120

-48,1

66,3

36,3

1,1

R 134a

CF3CH2F

0

1300

102

-26,1

101,1

40,6

1,1

R 717

NH3

0

0

17

-33,3

 133

114,2

1,31

R 290

CH3CH2CH3

0

3

44,1

-42,1

96,8

42,5

1,14

R 600a

CH(CH3)3

0

3

58,1

-11,7

135

36,5

1,11

R 744

CO2

0

1

44

78,4

31,1

73,7

1,3

R 718

H2O

0

0

18

100

374,2

221

1,33

Pour une technologie complexe comme celles qui sont utilisées pour la réfrigération, ce dernier indice ne suffit pas, car d'une part les frigorigènes ne sont en principe pas directement relâchés dans l'atmosphère, et d'autre part il existe un effet indirect qui est dû aux émissions de CO2 correspondant à l'énergie consommée par l'installation pendant sa durée de vie, qui dépendent elles-mêmes de la structure du parc de production électrique national. On a donc défini un autre indice, appelé Effet de Serre Equivalent Total (ESET), plus connu sous son nom anglais de Total Equivalent Warming Impact (TEWI).

Le TEWI prend en compte selon l'équation (1) :

  • l'impact direct basé sur la charge de frigorigène m,

  • les fuites de gaz pendant la durée de vie n (pourcentage annuel f), et lors de la fin de vie de la machine (facteur de recyclage a),

  • et l'impact indirect dû à la consommation d'énergie E.

TEWI = GWP . f . m . n + GWP . m (1 - a) + n . E . b                                          (1)

Pour fixer les idées, f = 5 - 10 %, a = 0,5, n = 15 ans, b »=0,1 kg/kWh pour la France, et b = 0,55 kg/kWh pour l'Europe, la différence s'expliquant par l'importance du parc électronucléaire français.

Le mode de calcul de l'équation (1) peut paraître un peu complexe, mais il permet de comparer des technologies très différentes et de comptabiliser à la fois les effets directs et indirects. Comme le montre cette relation, la valeur du TEWI peut être diminuée en réduisant la charge en frigorigène des installations (m) et en renforçant leur confinement (f), ce qui justifie que des efforts importants soient faits en ce sens par les fabricants.

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