Fondée en 2005, Camfridge est la plus ancienne entreprise connue dans le domaine du froid magnétique. Depuis plusieurs années, elle teste une solution commercialement viable qui n’utilise pas de gadolinium. Elle est désormais prête à déployer à grande échelle sa solution révolutionnaire Net Zero.
Neil Wilson, CEO de Camfridge, examine les perspectives et les défis associés à cette technologie particulièrement disruptive dans cet entretien exclusif accordé à Refrigeration Industry.
Comment la technologie de froid magnétique a-t-elle évolué au fil des années et comment peut-elle aider le secteur à s’engager sur une voie durable, sans gaz frigorigènes nocifs pour l’environnement, tout en consommant moins d’énergie ?
Refrigeration Industry (RI) : Retracez-nous le parcours de Camfridge dans le domaine du froid magnétique, depuis ses débuts jusqu’à aujourd’hui. Qu’est-ce qui vous distingue ?
Neil Wilson (NW) : La décarbonation de la réfrigération et du refroidissement dans leur ensemble constituait déjà un défi en 2005, lors de la création de Camfridge, et elle le reste aujourd’hui. Camfridge réunit une convergence intéressante d’idées, à savoir l’innovation dans les matériaux, le développement technologique et la concrétisation des produits, afin de créer une entreprise en croissance et rentable, susceptible de contribuer de manière significative aux objectifs de réduction des émissions de carbone.
Créer Camfridge en 2005 était ambitieux. Nous sommes aujourd’hui la plus ancienne entreprise de froid magnétique, ce qui nous confère un avantage considérable en matière d’expérience et de connaissance du marché, ainsi qu’en termes de profondeur et d’étendue de la R&D. En outre, il sera difficile de rivaliser avec notre chaîne d’approvisionnement établie, nos organismes de recherche et nos partenaires commerciaux.
Nous avons très tôt identifié trois éléments essentiels : 1) le froid magnétique ne peut réussir que s’il repose sur des fluides frigorigènes peu coûteux pouvant être produits à grande échelle ; 2) il doit être compact afin de pouvoir être intégré aux conceptions existantes des appareils ; et 3) il doit offrir une efficacité énergétique et une longévité des produits supérieures à celles des technologies existantes.
Au départ, nous avons consacré des efforts considérables aux modèles de calcul, ce qui nous a permis de nous concentrer sur les spécifications nécessaires pour que les composants frigorifiques aboutissent à une solution performante. Avec un objectif clair, nous avons travaillé sur ce que nous appelons des alliages de troisième génération, qui sont des matériaux frigorigènes à base de fer et peu coûteux, mais qui étaient initialement très difficiles à exploiter. Nous avons d’abord développé des régénérateurs à hautes performances, c’est-à-dire les composants frigorifiques, puis un système de régulation des fluides extrêmement efficace nécessitant une faible puissance d’entrée. À partir de là, nous avons pu mettre au point des systèmes frigorifiques très compacts.
L’attention soutenue que nous accordons à la compacité découle de plus de dix ans de collaboration avec des fabricants d’appareils à la recherche d’une solution pouvant être intégrée aux conceptions existantes. Lorsqu’un fabricant d’équipements d’origine (OEM) introduit notre nouvelle technologie pour la première fois, il ne souhaite pas vraiment, du moins au départ, développer une toute nouvelle conception de produit et une nouvelle ligne de fabrication.
Nos systèmes frigorifiques fonctionnent maintenant depuis plusieurs années, au cours desquelles nous avons continuellement testé, amélioré et perfectionné nos conceptions afin d’accroître leurs performances et leur compacité. Parallèlement, nous avons développé des procédés de production évolutifs pour toutes nos pièces, ainsi que des solutions simples et peu coûteuses, qui n’impliquent par exemple aucun revêtement onéreux, afin de garantir la longévité de nos matériaux et composants.
Le résultat final est que nous disposons d’une solution très compétitive, que nous testons avec plusieurs OEM et qui aidera les utilisateurs finaux à réduire à la fois le coût et l’empreinte carbone du refroidissement.
Ri : Pour quelles applications frigorifiques le froid magnétique est-il adapté ? Quand faut-il l’envisager ?
NW : Les matériaux frigorigènes magnétiques peuvent fonctionner à des températures allant de bien moins de -50 °C (-58 °F) à plus de +50 °C (122 °F). Le froid magnétique constitue une méthode générale de transfert de chaleur, du chaud vers le froid ou du froid vers le chaud. Il peut donc être appliqué à un large éventail d’applications de refroidissement ou de chauffage.
Pour l’instant, il intéressera surtout les utilisateurs qui souhaitent réduire l’empreinte carbone du refroidissement et diminuer le coût total de possession, qui comprend les coûts énergétiques et de maintenance, de leurs applications frigorifiques. Sur cette base, le froid magnétique offre déjà une solution à plus faible empreinte carbone et compétitive en matière de coûts, avec un temps de retour sur investissement nettement inférieur à trois ans.
Cette technologie fonctionne probablement avec la plus grande efficacité, et permet donc de réaliser les économies de coûts d’exploitation les plus élevées, dans les applications où les températures de fonctionnement sont raisonnablement bien définies, par exemple les appareils frigorifiques domestiques et commerciaux destinés au commerce de détail, de nombreux procédés de froid industriel ou les pompes à chaleur géothermiques.
Ri : Quels sont les avantages et les bénéfices de l’utilisation du froid magnétique en réfrigération ?
NW : Les avantages peuvent être répartis entre ceux qui contribuent à de meilleurs résultats environnementaux et ceux qui procurent un avantage économique.
Meilleurs résultats environnementaux :
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Les fluides frigorigènes solides utilisés dans le froid magnétique présentent un potentiel de réchauffement global (GWP) nul. En revanche, tous les autres fluides frigorigènes, à l’exception de l’ammoniac, présentent un GWP supérieur à 0, et celui de beaucoup d’entre eux dépasse même 1 000.
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Les produits de froid magnétique sont prêts pour l’économie circulaire, qui constitue une priorité chez Camfridge.
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Une empreinte carbone réduite. À chaque étape du cycle de vie du produit, à savoir la préproduction, la production, la phase d’utilisation et la fin de vie, le froid magnétique réduit l’empreinte carbone par rapport au refroidissement actuel par compression de vapeur.
Avantages économiques :
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Des coûts énergétiques plus faibles, alors que les factures d’énergie constituent actuellement un facteur considérable.
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Une maintenance réduite, puisqu’il n’y a aucune fuite de fluide frigorigène.
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Une réduction du niveau de qualification requis pour la réparation et la maintenance : l’absence de gaz frigorigènes nocifs et sous pression signifie qu’il n’est pas nécessaire de faire appel à des techniciens spécialisés formés à la manipulation des gaz.
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Un coût direct compétitif, une fois la production passée à l’échelle.
Ri : Quels sont les inconvénients ou désavantages potentiels du froid magnétique en réfrigération ?
NW : Il s’agit d’une nouvelle technologie et, comme il faut du temps pour gagner du terrain sur le marché, il faut également du temps pour attirer les investissements nécessaires à son déploiement à grande échelle.
L’une des préoccupations exprimées concerne la dépendance à l’égard des chaînes d’approvisionnement chinoises en aimants permanents. Dans un monde idéal, nous devrions saluer les gains de compétitivité apportés par les Chinois au secteur des aimants permanents, mais des préoccupations stratégiques plus générales existent désormais.
La bonne nouvelle est que plusieurs nouveaux matériaux pour aimants permanents sont en cours de développement, dont un qui ne nécessite aucun apport chinois. Dans cinq ans, nous utiliserons tous des aimants permanents encore moins coûteux et plus performants, qui pourront être produits partout. C’est très prometteur.
Ri : Quels produits de froid magnétique votre entreprise a-t-elle développés et comment sont-ils perçus sur le marché ?
NW : Nous nous concentrons sur la collaboration avec les OEM plutôt qu’avec les utilisateurs finaux, et nous développons des appareils frigorifiques domestiques et commerciaux fondés sur notre technologie pour plusieurs OEM précurseurs.
La motivation des OEM à travailler avec nous tient réellement à la durabilité. Leurs clients, en particulier dans le secteur commercial, cherchent tout particulièrement à réduire à la fois l’empreinte carbone et le coût total du refroidissement.
Ri : Des innovations sont-elles à mettre au crédit de votre entreprise ?
NW : Nous avons obtenu trois brevets, au Japon, au Brésil, dans l’Union européenne (UE), aux États-Unis (US) et en Chine, qui sont essentiels au fonctionnement de notre solution.
En tant qu’entreprise, l’une de nos compétences fondamentales consiste à fonctionnaliser des alliages magnétocaloriques peu coûteux, tout en garantissant leur longévité et leurs performances, de manière évolutive. Cette expertise nous a permis de créer la seule solution magnétique qui soit compacte et prête à être intégrée aux appareils existants sans qu’il soit nécessaire de modifier leur conception. Dans ce domaine, nous disposons de plusieurs années d’avance technologique sur nos concurrents.
Nous avons récemment présenté publiquement une démonstration de la compacité de notre solution, en intégrant notre système dans un petit refroidisseur de boissons de comptoir. Observés côte à côte, les deux appareils, l’un magnétique et l’autre conventionnel, sont identiques, avec exactement le même volume frigorifique. Ce n’est qu’en observant leur face arrière qu’une différence est visible.
Les réfrigérateurs à froid magnétique sont désormais aussi compacts que les réfrigérateurs conventionnels.
Ri : À quoi toute personne recherchant une solution de froid magnétique doit-elle prêter attention au moment de faire son choix ?
NW : Il est relativement facile de fabriquer un système de froid magnétique fondé sur le gadolinium. Certaines entreprises en installent, encore aujourd’hui, dans des supermarchés en affirmant qu’il s’agit d’une solution viable, mais ces dispositifs ne présentent aucun intérêt commercial. Ils sont trop coûteux et ne pourront jamais être déployés à grande échelle de manière rentable. Chez Camfridge, nous n’avons jamais utilisé de gadolinium et nous n’en utiliserons jamais.
Nous travaillons avec plusieurs OEM et leur fournissons des systèmes d’essai fondés sur notre technologie et nos procédés. Nous collaborons maintenant avec ces OEM afin de commencer à augmenter l’échelle de production de notre solution.
Ri : Le froid magnétique rencontre-t-il une certaine résistance sur le marché ? Si oui, pourquoi pensez-vous que les gens sont réticents ?
NW : Je pense que le froid magnétique a fait l’objet de promesses excessives par le passé et que, par conséquent, certains clients sont devenus sceptiques à l’égard de cette technologie.
Par exemple, il y a quelques années, une entreprise française appelée Cooltech Applications affirmait disposer de la première solution industrialisée de froid magnétique. Elle a fini par faire faillite et la raison était évidente. Son système en boîte noire contenait des milliers, voire des dizaines de milliers, d’euros de gadolinium, le tout assemblé à la main. La réalité était très éloignée du discours commercial, ce qui a détourné les clients potentiels, ainsi que les investisseurs, pendant de nombreuses années.
Aujourd’hui, cependant, nous disposons d’une solution commercialement viable, sans gadolinium, qui a été testée pendant plusieurs années et qui est prête à passer à l’échelle. Les clients manifestent à nouveau leur enthousiasme.
Ri : Quelles avancées ont été réalisées dans le froid magnétique au cours des 5-10 dernières années ?
NW : Aucune avancée notable n’a été réalisée dans la découverte de matériaux frigorigènes magnétiques, bien qu’il s’agisse d’un domaine actif de la recherche universitaire.
Les véritables avancées ont été réalisées dans l’ingénierie, la fonctionnalisation et les méthodes de production des matériaux frigorigènes, c’est-à-dire dans la fabrication de matériaux frigorigènes peu coûteux, façonnés en structures à basse pression, qui assurent un refroidissement efficace et peuvent être produits à grande échelle.
Ri : Quels travaux de R&D sont actuellement menés autour du froid magnétique ? Comment pensez-vous que cette technologie changera ou évoluera à l’avenir ?
NW : Nous nous concentrons maintenant sur l’augmentation de l’échelle de production afin de commercialiser le plus rapidement possible un produit de série, plutôt que des prototypes. L’extension de la plage de fonctionnement de la technologie à des températures plus basses et plus élevées, ainsi qu’à de fortes puissances frigorifiques, se fera naturellement, mais seulement lorsqu’un premier produit sera établi sur le marché.
Je pense également que l’émergence d’aimants permanents à hautes performances et non chinois constitue une évolution prometteuse qui contribue à dissiper les préoccupations persistantes concernant la concentration de la chaîne d’approvisionnement et pourrait potentiellement rendre la technologie de froid magnétique véritablement très peu coûteuse.
Ri : Pensez-vous que le froid magnétique deviendra plus populaire à l’avenir dans les applications frigorifiques ? Pourquoi ou pourquoi pas ? Qu’est-ce qui motive cette évolution ?
NW : L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime que 250 Gt (gigatonnes) d’émissions en équivalent CO2 liées au refroidissement devront être évitées d’ici 2050 pour atteindre Net Zero. Le froid magnétique jouera un rôle considérable dans cette transition. À la lecture des rapports ESG des principaux utilisateurs de systèmes frigorifiques, il est généralement admis que l’innovation est essentielle pour parvenir à un refroidissement Net Zero. Chez Camfridge, nous constatons que notre technologie innovante suscite le plus d’intérêt auprès des OEM qui approvisionnent des clients ayant des objectifs Net Zero ambitieux.
Le froid magnétique est une technologie particulièrement disruptive, car il s’agit de la seule nouvelle solution de refroidissement apparue au cours des 150 dernières années qui puisse rivaliser avec les compresseurs à gaz en matière d’efficacité. Elle est également très durable, puisqu’elle est sans gaz et recyclable dans une logique circulaire. Elle contribue ainsi à engager le secteur sur une voie durable en éliminant les gaz frigorigènes HFC et HFO nocifs pour l’environnement, et même les hydrocarbures, tout en consommant moins d’énergie.
Une technologie de refroidissement à faible empreinte carbone et à moindre coût connaîtra le succès, potentiellement un succès exceptionnel.
