Dans le cadre du projet Fraunhofer ElKaWe, les chercheurs visent à remplacer les pompes à chaleur traditionnelles à compresseur par la technologie électrocalorique pour une plus grande efficacité. La réalisation la plus importante est une topologie de circuit ultra-efficace pour les convertisseurs de tension, atteignant un rendement électrique de plus de 99,74 %. Cette percée, qui utilise des transistors en nitrure de gallium (GaN), établit des normes mondiales et surpasse les recherches précédentes, améliorant ainsi le potentiel des pompes à chaleur électrocaloriques.
 

Les pompes à chaleur électrocaloriques, qui font partie de l'initiative ElKaWe, visent à dépasser la limite d'efficacité de 50 % de la technologie actuelle, pour atteindre théoriquement 85 %. L'accent est mis sur l'électronique de puissance, et le convertisseur DC/DC multiniveau basé sur le GaN a atteint un rendement remarquable de 99,74 %, ce qui a eu un impact significatif sur le coefficient de performance de l'ensemble du système.
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L'efficacité accrue de l'électronique de puissance améliore directement le coefficient de performance du système, ce qui constitue une étape importante vers des pompes à chaleur plus efficaces. Stefan Mönch, du Fraunhofer IAF, souligne le potentiel des pompes à chaleur électrocaloriques à devenir une solution plus efficace et sans émissions pour le chauffage et la climatisation.

La technologie repose sur l'effet électrocalorique, qui consiste à appliquer une tension électrique à un matériau spécifique pour le chauffer. L'électronique de puissance efficace améliore la charge et la décharge des capacités électrocaloriques, contribuant ainsi à l'efficacité globale du système. Les résultats ont été publiés dans l'IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics.
 
Schéma d'une pompe à chaleur électrocalorique, qui doit être utilisée avec une électronique de puissance GaN efficace. Source : Fraunhofer IAF