Dr. Michael Leinweber est chef de produit pour les chambres thermiques et de climatisation chez Weiss Technik et chef de projet pour l'introduction du CO2 sur le site de Balingen. Dans cette interview, il parle ouvertement de l'utilisation du CO2 comme fluide frigorigène dans des enceintes d'essais compactes et des éventuelles inquiétudes des ingénieurs d’essai et des entreprises.
Monsieur Leinweber, vous vous êtes entretenu, notamment lors de séminaires, avec plus de 300 utilisateurs. Que pensent les ingénieurs d'essai et les exploitants de laboratoires de l'utilisation du CO2 comme fluide frigorigène ?
Tout d'abord, je dois dire que la plupart de nos clients ne s'intéressent que de manière conditionnée aux fluides frigorigènes. Ils ont une tâche d'essai qu'ils souhaitent effectuer de manière sûre et fiable et ont besoin pour cela d'une solution techniquement sûre qui réponde aux exigences légales tout en réduisant les coûts des contrôles. Or, le règlement sur les gaz fluorés leur impose désormais de modifier un système qui a souvent fonctionné de manière stable pendant de nombreuses années. Cela provoque des incertitudes, d'autant plus qu'aucune solution pratique n'a encore été présentée. De nombreux résultats à l'impact positif proviennent de simulations ou d'études de laboratoire sans échantillons dans le caisson d’essai ou d'installations de preuve de concept. Nous avons changé cela.
Qu'est-ce que Weiss Technik offre de plus qu'une preuve de concept ?
Lorsque nous nous sommes rendus à l'Automotive Testing Expo de Stuttgart au début de l'année 2024, nous avions certes un système de CO2 qui fonctionnait, mais pas encore de produit de série. Nous avons changé cela : depuis le mois d'août, nous avons des chambres d'essais de CO2 proches de la série sur le terrain chez des clients et nous avons déjà pu accumuler plusieurs milliers d'heures de fonctionnement avec elles. Pas dans notre laboratoire avec des conditions parfaites et un caisson d’essai vide, mais lors d'une utilisation réelle chez le client, en continu. Les données recueillies ici sont examinées de près par nos soins afin d'obtenir une image détaillée du comportement des chambres sur le terrain et d'intégrer le feedback dans la feuille de route pour le développement ultérieur. Car une chose est sûre : quelle que soit l'intensité des essais que nous effectuons en interne sur notre banc d'essai pour différentes combinaisons de température et d'humidité, l'aptitude aux essais quotidiens difficiles ne se révèle que lorsque les installations sont utilisées sur place.
Quelles sont les questions que les exploitants de laboratoires et les ingénieurs d'essai vous posent ?
De nombreuses questions portent d'abord sur le cadre juridique et les conséquences concrètes pour le laboratoire : « Que dois-je changer et dans quel délai et comment puis-je garantir la sécurité de fonctionnement de mon laboratoire ? ». Une fois ces questions résolues, il y en a souvent d'autres qui concernent un certain respect, voire une peur de l'utilisation du CO2 comme fluide frigorigène – d'une part concernant la pression de service, d'autre part parce que le CO2 est perçu à tort comme une substance toxique.
Pourquoi le CO2 n’est-il pas toxique ?
Le CO2 est un gaz non toxique. Cependant, le CO2, comme le R449A et d'autres fluides frigorigènes couramment utilisés dans les simulations environnementales, déplace l'oxygène et est invisible. Avec une valeur limite pratique de 0,07 kg/m³ selon la norme DIN EN 378, celle-ci reste plus élevée pour le CO2 que pour les autres fluides frigorigènes. Mais cela n'a aucune d'importance dans la pratique du laboratoire. Prenons un exemple : dans une pièce de 10 x 10 mètres avec une hauteur de plafond de 2,5 mètres, il ne doit pas y avoir plus de 17,5 kg de CO2 par système, sans qu'il soit nécessaire, par exemple, d'installer une alarme de CO2. Seuls des clients disposant de très grandes chambres d'essai, de l'ordre de plusieurs mètres cubes, auront des contenus en fluides frigorigènes de cet ordre de grandeur. Dans la plage « reach-in », c'est-à-dire jusqu'à un volume de 2 000 litres de caisson d'essai, nous sommes en dessous de 3 kg, ce qui est très loin de cette valeur limite. Ainsi, même dans le cas très peu probable d'une fuite, le risque est en pratique extrêmement faible.
Comment faites-vous pour que les clients n'aient pas peur de la pression de fonctionnement élevée ?
Les installations de CO2 transcritiques, comme nos enceintes d'essais de CO2, ont besoin d’une pression de service élevée pouvant atteindre les 120 bars. Pour les rendre durablement sûres, nous avons pris des mesures appropriées dès la conception et la construction. Naturellement, tous les composants utilisés sont approuvés par les fabricants pour la plage de pression. Pour plus de sécurité, nous employons des personnes spécialement formées à la production et avons encore intensifié nos contrôles de qualité. Nous effectuons des contrôles conformément à la directive sur les équipements sous pression avant que les systèmes ne soient installés et encore une fois dans le système complet. Nous avons surexploité des points faibles potentiels pendant le développement, au point de provoquer des avaries. Ensuite, si nécessaire, ces systèmes ont été renforcés en conséquence pour être tout à fait sûrs.
Pensez-vous que le CO2 est le fluide frigorigène du futur ?
Oui. Bien sûr, il existe encore des applications qui nécessitent la puissance brute ou les basses températures d'une cascade. C'est le cas, par exemple, dans le domaine de l'aérospatiale, où des essais de routine sont effectués à des températures inférieures à -50 °C. Mais dans la plupart des autres domaines d'application, le CO2 est définitivement l'avenir. Car le CO2 est un fluide frigorigène naturel avec un PRG de 1. Cela signifie qu'il est disponible et qu'il n'a pas d'influence négative sur le climat, qu'il répond à de nombreuses exigences d’essai avec des niveaux de pression acoustique plus bas et souvent avec une consommation d'énergie plus faible. C'est une solution gagnante-gagnante qui se met en place maintenant que les composants appropriés sont disponibles et que nous maîtrisons la technologie du CO2transcritique. Avec notre nouvelle génération d'appareils, nous avons résolu de manière souveraine les défis techniques que pose l'utilisation du CO2 comme fluide frigorigène. Les résultats des tests pratiques que nous menons depuis le mois d’août dernier le prouvent de manière impressionnante.
Comment aidez-vous les clients de manière ciblée lors de cette transition ?
Tout d'abord, en offrant des solutions techniquement sûres, économiques et fiables avec nos installations de CO2. En outre, nous conseillons également nos clients sur les scénarios et les applications utiles pour leur propre champ d'essai. Par exemple, dans un grand laboratoire d'essai, il peut être recommandé de ne convertir qu'une partie des installations au CO2 et de continuer à faire fonctionner une autre partie en cascade, afin de pouvoir répondre ainsi à toutes les exigences futures possibles en toute sécurité. D’ailleurs, nous sommes actuellement en train de développer un logiciel de simulation qui permet de simuler concrètement des cas d'application. Cela accroîtra la sécurité de l'investissement pour les clients, car ils sauront ainsi à l'avance quels contrôles ils pourront effectuer par la suite et avec quels résultats.