Energie durable pour le refroidissement

Énergie durable pour le refroidissement

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Introduction

Un tiers de la production alimentaire mondiale est perdu chaque année. Ce phénomène est en partie dû au manque d’infrastructures fiables d’alimentation en électricité dans les zones rurales des pays du Sud, ce qui empêche les habitants d’utiliser des technologies de réfrigération appropriées.

Le refroidissement est essentiellement basé sur l’utilisation de réfrigérants qui, outre leur impact sur le réchauffement climatique, appauvrissent la couche d’ozone, ce qui entraîne des problèmes climatiques et environnementaux majeurs. Sans compter que les faibles niveaux d’efficacité et les nombreuses fuites des équipements de réfrigération augmentent fortement les émissions. Les émissions directes sont provoquées par les rejets de réfrigérant qui peuvent avoir lieu en cas de fuite sur les canalisations ou pendant l’entretien de l’équipement. Pour réduire ces émissions, la solution consiste à adopter des technologies basées sur des réfrigérants naturels, une approche appelée refroidissement écologique.

Les émissions indirectes résultent de la consommation d’énergie et représentent 2/3 des émissions totales. Elles dépendent de la source d’électricité et il est possible de les réduire en améliorant l’efficacité énergétique et/ou en utilisant des énergies renouvelables. De nombreuses approches innovantes ont permis de découvrir les multiples opportunités que les solutions d’énergie propre destinées au refroidissement peuvent apporter, particulièrement dans les régions hors réseau, tout en participant à l’atténuation du changement climatique.

Source: FAO.

Technologies

La demande croissante d’équipements de refroidissement dans les pays du Sud est révélatrice d’un besoin urgent de solutions d’énergie propre. En effet, de telles solutions permettent aux régions hors réseau d’accéder à des technologies de refroidissement, tout en améliorant la protection de l’environnement. L’association d’approches hors réseau traditionnelles, telles que le refroidissement par évaporation, et de nouvelles technologies basées sur les énergies renouvelables et sur des alternatives écologiques permet de créer des solutions abordables et respectueuses du climat.

Le refroidissement par évaporation utilise l’effet de refroidissement généré pendant l’évaporation. Cette technologie consiste à mettre un pot en argile dans un autre pot en argile en plaçant une couche de sable humide entre les deux pour apporter l’eau nécessaire à l’évaporation. Elle peut également être appliquée à une grande chambre de refroidissement par évaporation composée de deux murs en briques séparés par une couche de sable humide et assortie d’un toit en paille et en bois. Le dispositif garantit le maintien de températures basses et d’un niveau d’humidité élevé, ce qui convient particulièrement bien au stockage des légumes. En savoir plus…

Les approches de refroidissement écologique impliquent l’utilisation de réfrigérants naturels. Contrairement aux réfrigérants artificiels tels que les CFC, HCFC et HFC, les réfrigérants naturels sont des substances présentes dans la nature, comme le CO2, l’ammoniac, les hydrocarbures, l’air et l’eau. Une autre stratégie de refroidissement écologique consiste à maximiser l’efficacité énergétique en utilisant une approche durable de la consommation d’énergie privée et commerciale, basée, par exemple, sur les énergies renouvelables. En savoir plus…

Le pré-refroidissement consiste à éliminer rapidement la chaleur du champ après la récolte. Cette approche simple réduit la consommation d’énergie liée au refroidissement et améliore ensuite la durée de conservation. En raison de facteurs biologiques, les méthodes et l’importance du pré-refroidissement varient selon les variétés cultivées. Les techniques utilisées comprennent la mise à l’ombre, le refroidissement à l’air, le refroidissement à l’eau, le refroidissement à la glace et le refroidissement sous vide. En savoir plus…

La machine à glace solaire est un exemple de stratégie de refroidissement écologique. L’énergie solaire alimente un système de réfrigération qui congèle l’eau. La glace ainsi formée est ensuite utilisée dans des appareils de réfrigération. Cette technologie peut, par exemple, servir à refroidir le lait ou les légumes pendant la récolte. Des exemples de chaînes de valeur dans lesquelles des machines à glace solaires ont été utilisées sont mentionnés ci-dessous dans les études de cas.

Le refroidisseur à eau est un autre exemple de dispositif basé sur la glace. Utilisant une source d’énergie renouvelable pour congeler de l’eau, il crée un courant d’air froid qui traverse le lieu de stockage des marchandises (légumes, etc.). En savoir plus…

Stockage réfrigéré de produits agricoles

Les installations de stockage réfrigéré sont indispensables pour minimiser les pertes post-récolte. Mais il faut savoir que ces pertes se produisent à toutes les étapes du cycle qui suit la récolte, ce qui signifie que les stockages réfrigérés ne doivent pas être considérés comme des solutions indépendantes permettant d’éviter la détérioration post-récolte mais comme les composantes d’une chaîne du froid continue entre le point de récolte et le point d’achat par le client final. Pendant les différentes étapes du cycle post-récolte, le contrôle de la température et la bonne manutention du produit sont essentiels pour minimiser les pertes. En savoir plus…

Acteurs et innovations

Dans le domaine du refroidissement, les innovations et les approches créatives vont des systèmes photovoltaïques solaires aux modèles alimentés au biogaz, qui facilitent l’accès au refroidissement dans les régions rurales non raccordées au réseau. L’utilisation de systèmes de refroidissement adaptés au changement climatique limite les pertes post-récolte, améliore la sécurité alimentaire et réduit les coûts de conservation des aliments. Elle favorise également la hausse des revenus et l’indépendance et participe à l’atténuation du changement climatique. Le nombre d’innovateurs écologiques utilisant des business models efficaces continue à augmenter et présage d’une transition durable en faveur du développement.

Refroidissement du lait au biogaz pour les éleveurs laitiers

Le secteur laitier émergent d’Afrique de l’Est devrait être confronté à un doublement de la demande dans les années à venir. Pourtant, 15 % seulement du lait produit atteint le marché formel, notamment en raison des problèmes d’accès à un réseau électrique fiable pour le refroidissement. Constatant l’absence de solutions sur le marché permettant de fournir des technologies de réfrigération du lait à l’échelle micro, SimGas et SNV ont mis au point un petit refroidisseur de lait alimenté au biogaz pour les petits exploitants du Kenya, de la Tanzanie et du Rwanda. En savoir plus…

Femme utilisant la technologie SimGas pour refroidir son lait au Kenya (GIZ/Kameweru).

ColdHubs

Les ColdHubs sont de grandes chambres froides destinées au stockage des légumes frais, qui sont équipées d’un système de réfrigération alimenté à l’énergie solaire. Mise au point par ILK Dresden et la Smallholder Foundation, cette innovation permet de conserver de grandes quantités d’aliments périssables (capacité de stockage jusqu’à 2 tonnes) et peut être utilisée hors réseau, ce qui la rend particulièrement adaptée aux zones rurales où de grandes quantités d’aliments doivent être stockées avant de rejoindre le marché. En savoir plus…

Refroidissement par évaporation alimenté au biogaz pour l’industrie laitière

En Afrique subsaharienne, le secteur laitier en plein développement souffre de l’absence de solutions de réfrigération appropriées, ce qui oblige les éleveurs à jeter 20 à 50 % de leur lait. La Fondation de recherche de l’université de Géorgie (University of Georgia Research Foundation - UGARF) et la petite exploitation laitière modèle de Smallholder Fortune, en Ouganda, ont donc créé l’EvaKuula, une centrale au biogaz qui fonctionne avec du fumier de vache et permet une pasteurisation légère du lait, suivie d’un processus de refroidissement doux par évaporation qui garantit la qualité du lait jusqu’au lendemain. Des modèles de financement sont en cours d’élaboration, en collaboration avec des producteurs locaux, pour transformer la production locale en production commerciale. Grâce à l’EvaKuula, non seulement les petits producteurs laitiers ont accès à une énergie propre, qui peut être utilisée pour l’éclairage et la cuisson, mais ils réduisent les émissions de gaz à effet de serre associées à la fermentation du fumier de vache. À ce jour, 42 éleveurs (dont 50 % de femmes) ont bénéficié du déploiement de ce dispositif. En savoir plus…

Dispositif de refroidissement solaire à fabriquer soi-même

L’université de Hohenheim a élaboré une approche qui permet à des entrepreneurs, des ingénieurs, etc., des pays du Sud d’assembler leurs propres systèmes de refroidissement solaire en les adaptant au contexte et aux besoins locaux. Les fournisseurs et les fabricants de ces systèmes simples mais efficaces n’ont qu’une seule pièce à importer, car le reste des matériaux peut être obtenu sur le marché national, ce qui rend ces appareils beaucoup plus rentables que les systèmes de réfrigération comparables importés de l’étranger. En savoir plus…

Études de cas

Un nombre croissant de technologies de refroidissement basées sur les énergies renouvelables sont utilisées à différents stades de la chaîne de valeur agricole. Les études de cas suivantes offrent un aperçu de la diversité des solutions ainsi que des bénéfices offerts par la mise en œuvre en zone rurale de technologies de refroidissement adaptées au changement climatique.

SunDanzer : réfrigération à énergie solaire pour les exploitations laitières kenyanes

Au Kenya, 85 % des exploitations laitières n’ont pas accès au stockage et au transport réfrigérés en raison du faible niveau d’électrification en zone rurale, ce qui entraîne des pertes très importantes dues à l’altération du lait. SunDanzer et Winrock International ont mis au point un système de refroidissement portable et abordable à petite échelle. Le réfrigérateur photovoltaïque fonctionne à l’énergie solaire et utilise des matériaux à changement de phase (substances capables de stocker et de libérer de grandes quantités d’énergie), ce qui signifie qu’il n’a pas besoin de batterie. Les innovateurs ont également créé des couvertures pour bidons de lait qui maintiennent la température pendant le transport. Une soixantaine de réfrigérateurs à lait à énergie solaire ont été installés au Kenya et deux au Rwanda. Les utilisateurs des réfrigérateurs SunDanzer ont indiqué que la technologie apporte de nombreux avantages, notamment une sécurité financière accrue pour les foyers, une meilleure préservation des aliments et des économies de temps. En savoir plus…]

Réduction des pertes de lait via le refroidissement à énergie solaire

Pas moins de 10 milliards d’USD de denrées périssables sont gaspillés chaque année en Inde en raison du manque de fiabilité des chaînes du froid. Dans les villages et les régions agricoles, en particulier, l’absence de réseau électrique fiable rend l’utilisation de systèmes de réfrigération particulièrement compliquée. L’Inde étant le plus grand consommateur et producteur de lait au monde, Promethean Power Systems, Hatsun Agro et Orb Energy ont créé un système de refroidissement du lait à énergie solaire basé sur une batterie à énergie thermique innovante. Ce dispositif peut être rechargé sur des sources d’électricité intermittentes telles que l’énergie solaire et/ou quelques heures d’électricité du réseau et il a fait considérablement évoluer la situation alimentaire locale. En savoir plus…

Refroidissement solaire SunChill pour la préservation horticole

Rebound Technologies (États-Unis) a conçu une innovation qui a pour but de réduire les pertes post-récolte et d’améliorer la qualité de la consommation alimentaire. Les premières versions du système de refroidissement SunChill ont été testées au Mozambique. Après validation, le dispositif devrait être commercialisé et diffusé sur les marchés. Le système de réfrigération solaire hors réseau permet de refroidir immédiatement les aliments pendant la récolte, puis de les maintenir au frais sur les marchés ou dans les installations centrales de transformation. SunChillTM transforme l’énergie thermique solaire à 50 °C en réfrigération à 10 °C, doublant ainsi la durée de conservation et ouvrant l’accès aux fruits et légumes nutritifs. L’innovation devrait également créer des emplois au niveau de la production et des services. À la fin du projet, Promethean avait vendu 600 unités, permettant à 25 000 producteurs de refroidir leur lait sans utiliser de générateur diesel et de le commercialiser en toute sécurité. En savoir plus…

Refroidissement solaire du lait au moyen de bidons isolés

En l’absence de technologie de refroidissement, il est très difficile de rendre la production de lait rentable. Le lait produit sur les petites et moyennes exploitations agricoles est généralement transporté vers des centres de collecte. Or le lait altéré en raison du développement bactérien qui se produit pendant le transport à température ambiante est souvent refusé par les distributeurs. En outre, de nombreux éleveurs ne vendent pas leur lait du soir aux centres de collecte, car ils ne peuvent pas le stocker correctement pendant la nuit. Ils préfèrent alors le vendre à des voisins ou l’utiliser eux-mêmes. Cela peut augmenter les pertes sur l’exploitation et de réduire les revenus. Le système de refroidissement solaire du lait conçu par l’université de Hohenheim (Allemagne) utilise l’énergie solaire pour produire de la glace. Celle-ci est ensuite placée dans le compartiment à glace du bidon isolé pour refroidir le lait. Ce système permet d’abaisser les températures pendant le transport et le stockage jusqu’au lendemain, ce qui améliore la production et les revenus des exploitations. Le système a été déployé sur le terrain en Tunisie (10 systèmes installés), au Kenya (4 systèmes installés) et en Colombie (4 systèmes également). [[ Solar Milk Cooling with Insulated Milk Cans |En savoir plus…]]

Des silos pour réduire les pertes post-récolte

Les rongeurs, les insectes, les champignons et la pourriture détruisent les provisions de céréales et de légumes des petits exploitants. Outre l’absence de revenus, ce problème entraîne un risque de malnutrition et de faim. En stockant les céréales alimentaires de manière plus adaptée, il est possible d’éviter les pertes inutiles.

Pour lutter contre ce problème, la politique agricole de la Tanzanie a adopté la solution des silos métalliques. En savoir plus…

Au Mozambique, une entreprise locale a mis au point un silo de stockage des semences à bas coût fabriqué à partir de matériaux disponibles localement et de techniques de construction traditionnelles. Zero Emission Fridge for Rural Africa (ZEFRA) En savoir plus…

Publications et outils

Le secteur de la réfrigération et de la climatisation devrait représenter 13 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre d’ici à 2030. Étant donné le rôle croissant que joue ce secteur dans les pays du Sud et l’impact de l’utilisation des réfrigérants conventionnels sur le climat, la recherche et le développement de solutions à bas coût respectueuses du climat sont essentiels. Le secteur de la réfrigération et de la climatisation peut proposer différentes technologies de refroidissement adaptées au changement climatique, abordables pour les clients des pays du Sud et permettant d’améliorer considérablement les conditions de vie sans polluer.

Implications des réfrigérants naturels sur les technologies de refroidissement

Sachant que le potentiel de réchauffement planétaire (PRG) des réfrigérants conventionnels (hydrofluorocarbures, HFC) est 4 000 fois plus important que celui du CO2, les fabricants sont, depuis quelques années, fortement encouragés à développer des équipements de réfrigération et de climatisation respectueux du climat. Les réfrigérants naturels affichent de très bonnes performances environnementales et techniques et sont particulièrement durables puisque leur prélèvement à partir de sources illimitées ne nuit pas à l’environnement. Malgré leur faible prix et donc leur disponibilité commerciale pour pratiquement n’importe quel type d’équipement, leur utilisation à grande échelle continue à se heurter à différents obstacles. Le rapport présenté dans cet article explique les principaux enjeux auxquels les fabricants sont confrontés sur la base de trois exemples pris au Bangladesh, au Swaziland et en Afrique du Sud. En savoir plus…

Fabrication de glace en tant qu’application productive dans les mini-réseaux verts

L’utilisation productive (c’est-à-dire l’utilisation d’électricité pour la génération de revenus et la création d’emplois) est un facteur de développement rural et de croissance économique durable. La demande croissante d’énergie et l’amélioration des revenus des foyers pourraient accélérer le succès des projets de mini-réseaux verts (GMG). Le guide présenté a pour but d’aider les professionnels à déterminer si la fabrication de glace pour la conservation des aliments (dans ce cas, de poissons) est une application appropriée et financièrement viable. Il offre également des conseils sur la façon de concrétiser l’utilisation productive d’une machine à glace. Le guide est composé d’une série d’outils permettant d’élaborer un ensemble de bonnes pratiques pour les initiatives d’électrification hors réseau. Les outils comprennent : une liste de contrôle de faisabilité, des conseils sur le business model, des considérations et des critères techniques pour calculer la taille idéale du mini-réseau, un modèle financier détaillé évaluant différents scénarios et un guide sur le suivi et l’évaluation. En savoir plus…

Influence de l’accès à l’énergie sur les pertes alimentaires

Le rapport de la FAO intitulé « How Access to Energy can Influence Food Losses » (Influence de l’accès à l’énergie sur les pertes alimentaires) met en lumière les interconnexions essentielles qui existent entre accès à l’énergie et pertes alimentaires dans les pays en développement. Il identifie les principales étapes de la chaîne de valeur alimentaire dans lesquelles une amélioration de l’accès à l’énergie peut jouer un rôle déterminant pour réduire les pertes alimentaires, que ce soit directement, par la transformation des aliments, ou indirectement, en tant que facteur favorisant l’adoption des technologies de refroidissement. Il décrit certaines des technologies post-récolte à bas coût et hors réseau, telles que le séchage solaire et le refroidissement, qui peuvent être diffusées dans les pays en développement. Et surtout, il évalue la faisabilité technique et économique des technologies, sachant que l’accès au capital peut constituer un obstacle considérable et empêcher leur mise en œuvre dans les pays en développement. En savoir plus…