Chambre froide solaire : conserver au froid sans réseau électrique fiable

Dans beaucoup de zones rurales d’Afrique, le réseau électrique est absent ou coupé plusieurs heures par jour, et le gasoil d’un groupe électrogène coûte cher. Résultat : fruits, légumes, poisson ou lait se perdent faute de froid. La chambre froide solaire répond à ce problème en produisant le froid avec l’énergie du soleil, abondante sur presque tout le continent. Afric Froid en a notamment conçu une version mobile, en conteneur, avec la GIZ (voir notre réalisation).

Comment fonctionne une chambre froide solaire ?

Une chambre froide solaire ressemble à une chambre froide classique : des panneaux isolants, une porte étanche, un évaporateur à l’intérieur et un groupe frigorifique à l’extérieur. La différence tient à l’alimentation :

• Des panneaux photovoltaïques produisent l’électricité pendant la journée.
• Un groupe frigorifique à vitesse variable adapte sa puissance à l’énergie disponible : il tourne fort à midi et ralentit quand le soleil baisse.
• Un stockage d’énergie assure la nuit et les jours nuageux.

Batteries ou froid accumulé ?

Il existe deux façons de passer la nuit :

• Les batteries stockent l’électricité produite en journée. La solution est simple, mais les batteries représentent une part importante du budget et doivent être remplacées après quelques années.
• Le froid accumulé : pendant la journée, le groupe produit plus de froid que nécessaire et le stocke dans de la glace ou dans des plaques eutectiques placées dans la chambre. La nuit, ce stock restitue le froid sans consommer d’électricité. Cette solution dure plus longtemps et demande moins d’entretien.

Le choix dépend de la température visée, de la quantité de produits entrant chaque jour et du budget. Beaucoup d’installations combinent les deux, avec un raccordement au réseau ou à un groupe électrogène en secours.

Pour quels produits ?

La chambre froide solaire convient surtout aux chambres froides positives, entre 0 et +12 °C :

• fruits et légumes, juste après la récolte, dans les exploitations et les coopératives ;
• poisson frais sur les sites de débarquement, en complément d’une machine à glace ;
• lait et produits laitiers dans les centres de collecte ;
• boissons et produits frais dans les commerces éloignés du réseau.

Une chambre négative, à −18 °C ou moins, demande beaucoup plus d’énergie. Elle reste possible, mais la solution hybride (solaire et réseau ou groupe électrogène) est alors généralement plus économique.

Bien dimensionner une chambre froide solaire

Le dimensionnement commence par un bilan thermique, comme pour toute chambre froide, puis par un bilan énergétique :

• Le volume et les produits : quantité stockée, quantité entrant chaque jour et température d’entrée.
• Le climat : température extérieure maximale et ensoleillement du site, mois par mois.
• L’isolation : chaque watt économisé réduit le nombre de panneaux et la taille du stockage. Des panneaux isolants plus épais, une porte bien étanche et un rideau à lanières à l’entrée sont souvent les investissements les plus rentables.
• L’usage : nombre d’ouvertures de porte, horaires de chargement, besoin de fonctionner la nuit.

Charger les produits le matin plutôt que le soir, quand l’énergie solaire est disponible, améliore aussi beaucoup le fonctionnement.

Entretien

L’entretien reste simple, mais il ne faut pas l’oublier :

• nettoyer régulièrement les panneaux solaires, surtout pendant l’harmattan ou les vents de sable ;
• nettoyer le condenseur du groupe frigorifique ;
• contrôler les joints de porte et l’état des panneaux isolants ;
• surveiller les batteries, si l’installation en comporte.

Coût et rentabilité

Une chambre froide solaire coûte plus cher à l’achat qu’une chambre raccordée au réseau, à cause des panneaux photovoltaïques et du stockage. En revanche, elle consomme peu ou pas de gasoil et d’électricité du réseau. La rentabilité dépend donc du prix local de l’énergie, du nombre d’heures de coupure et de la valeur des produits sauvés. Notre guide sur le prix d’une chambre froide détaille les autres éléments qui font varier le budget.

Notre réalisation avec la GIZ : une chambre froide solaire en conteneur

En coopération avec la GIZ, l’agence allemande de coopération internationale, Afric Froid a conçu une chambre froide solaire mobile pour un projet en Éthiopie, présentée lors de la Journée mondiale de la réfrigération 2022. L’objectif : conserver au froid sans dépendre du réseau électrique. Voir la fiche de cette réalisation.

• Une chambre mobile : la chambre et tout l’équipement tiennent dans un conteneur de 20 pieds, transportable par camion jusqu’au site. Les panneaux photovoltaïques sont posés sur le toit.
• Un groupe d’eau glacée au R290 : un groupe de condensation au propane refroidit une cuve d’eau, puis une pompe envoie l’eau glacée vers les échangeurs de la chambre. Le fluide frigorigène reste dans la partie technique, à l’extérieur de la chambre.
• Deux stockages d’énergie : des batteries lithium avec leur onduleur, et une « batterie d’eau gelée » : pendant la journée, la glace se forme autour des tubes en cuivre plongés dans la cuve.

Dans le cadre du programme Green People’s Energy de la GIZ, Afric Froid a fourni six de ces conteneurs, en service depuis mars 2023 dans des coopératives de producteurs de fruits et légumes en Éthiopie rurale. Ils conservent notamment des tomates et des avocats et profitent à plus de 1 400 agriculteurs. Chaque conteneur dispose d’environ 4,55 kW de panneaux photovoltaïques, la température se règle entre 4 et 15 °C, et l’ensemble évite environ 40 t de CO2 par an (source : étude de cas de la GIZ, en anglais).

Le compresseur ne tourne que le jour

Le soleil n’est disponible qu’entre 6 h et 18 h environ, et de manière irrégulière. Une horloge n’autorise le compresseur à démarrer que pendant la journée : il fabrique alors la glace avec l’énergie des panneaux. La nuit, la glace fond et restitue le froid. Les batteries n’alimentent plus que la pompe, les ventilateurs et l’éclairage, ce qui évite de les vider. Un groupe électrogène peut prendre le relais en secours.

Pourquoi le R290 (propane) ?

• Écologique : le potentiel de réchauffement global (GWP) du R290 est de 3, contre 3 900 pour le R404A, encore très utilisé dans le froid commercial.
• Économique : avec un compresseur de même modèle, à −10 °C d’évaporation et 48 °C de condensation, le coefficient de performance (COP) atteint 2,24 au R290 contre 1,74 au R404A. Il faut environ 22 % d’électricité en moins pour produire la même quantité de froid, donc moins de panneaux et de batteries. Face au R134a, le R290 offre aussi un meilleur COP avec un compresseur plus petit.
• Sans limite de puissance : il existe des compresseurs au R290 de forte puissance, comme le Bock HG88 de 95 CV.
• Sûr dans cette configuration : le propane est inflammable. Avec un groupe d’eau glacée, il reste confiné dans le groupe, à l’extérieur, et seule de l’eau circule dans la chambre. Dans notre cas, la norme européenne EN 378 ne limite alors pas la quantité de fluide.

Le même principe convient aux groupes d’eau glacée pour la climatisation centrale ou les chambres positives, et à la condensation des centrales au CO2 ou à l’ammoniac pour les chambres négatives, avec du R290 ou du R600 à la place du R134a.

L’accompagnement d’Afric Froid

Afric Froid conçoit et installe des chambres froides en Tunisie, au Sénégal et en Côte d’Ivoire. Sur demande, l’alimentation peut être solaire ou hybride : nous réalisons le bilan thermique et énergétique, choisissons entre batteries et froid accumulé, puis assurons l’installation, la mise en service et le service après-vente.

Vous avez un projet de chambre froide hors réseau ou dans une zone aux coupures fréquentes ? Décrivez-le-nous : nous vous proposerons la solution la plus adaptée.