La startup Qurie mise sur le refroidissement électrocalorique pour éliminer compresseurs et réfrigérants

Les systèmes de refroidissement et de réfrigération sont omniprésents — dans les bâtiments, les véhicules ou l’industrie. Pourtant, la technologie dominante derrière la plupart des climatiseurs et réfrigérateurs n’a pratiquement pas changé depuis des décennies. La majorité des systèmes HVAC (chauffage, ventilation et climatisation) fonctionnent toujours grâce à des compresseurs et des cycles à compression de vapeur utilisant des réfrigérants chimiques.

La startup allemande Qurie, basée à Fribourg‑en‑Brisgau, explore une voie radicalement différente : le refroidissement électrocalorique à l’état solide, une approche qui pourrait éliminer à la fois les compresseurs mécaniques et les réfrigérants traditionnels. La technologie s’appuie sur des travaux scientifiques menés autour du Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques (Fraunhofer IPM).

Pourquoi les systèmes HVAC actuels posent problème

La plupart des climatiseurs, réfrigérateurs et pompes à chaleur reposent sur un principe simple : un compresseur fait circuler un fluide réfrigérant dans un cycle thermodynamique afin de déplacer la chaleur d’un endroit à un autre.

Ce modèle fonctionne bien, mais il présente deux limites majeures :

• Impact environnemental : de nombreux réfrigérants peuvent contribuer au réchauffement climatique s’ils s’échappent dans l’atmosphère.
• Consommation d’énergie et complexité mécanique : les compresseurs nécessitent des pièces mobiles, de l’entretien et une consommation électrique importante.

Des programmes de recherche de Fraunhofer soulignent que les pompes à chaleur solides basées sur des matériaux calorifiques peuvent fonctionner sans réfrigérants nocifs, ce qui en fait une alternative prometteuse pour des systèmes de chauffage et de refroidissement plus durables.

Le principe du refroidissement électrocalorique

La technologie développée par Qurie repose sur un phénomène physique appelé effet électrocalorique.

Certains matériaux changent de température lorsqu’un champ électrique est appliqué ou retiré :

• Lorsque le champ électrique est appliqué, les dipôles électriques internes s’alignent et le matériau se réchauffe.
• Lorsque le champ est retiré, l’ordre interne diminue et le matériau se refroidit en dessous de sa température initiale.

En répétant ce cycle et en transférant la chaleur entre un côté chaud et un côté froid, il devient possible de créer une pompe à chaleur ou un système de réfrigération, sans cycle de compression traditionnel.

Par rapport aux systèmes HVAC classiques, cela implique plusieurs différences majeures :

• le refroidissement provient de matériaux activés par champ électrique, pas de la compression d’un réfrigérant ;
• l’appareil peut fonctionner comme un système solide avec peu de pièces mobiles ;
• il peut utiliser des fluides inoffensifs comme l’eau pour le transfert thermique, plutôt que des gaz à fort potentiel de réchauffement global.

Le rôle de la recherche Fraunhofer

La technologie de Qurie s’inscrit dans un vaste écosystème de recherche allemand autour du refroidissement calorique. Le Fraunhofer IPM développe depuis plusieurs années des systèmes de chauffage et de refroidissement utilisant des matériaux électrocaloriques, magnétocaloriques ou élastocaloriques.

Dans le cadre du projet phare ElKaWe, six instituts Fraunhofer ont collaboré pour concevoir :

• de nouveaux matériaux électrocaloriques (céramiques et polymères),
• des architectures de dispositifs,
• des démonstrateurs de pompes à chaleur électrocaloriques.

Un défi technique clé consiste à transférer efficacement la chaleur entre les zones chaudes et froides du système. Les chercheurs explorent pour cela des concepts avancés de transfert thermique, notamment des approches inspirées des pulsating heat pipes, capables d’améliorer l’efficacité globale du système.

Les premiers marchés potentiels

Même si la technologie est encore émergente, les chercheurs identifient déjà plusieurs domaines d’application possibles :

• chauffage et climatisation des bâtiments
• réfrigération domestique et industrielle
• climatisation automobile, y compris pour les véhicules électriques

Ces secteurs présentent deux caractéristiques communes : une forte demande énergétique pour le refroidissement et une pression réglementaire croissante pour réduire l’utilisation de réfrigérants à fort impact climatique.

Pour une startup comme Qurie, les premières applications commerciales pourraient apparaître là où le silence, la compacité ou l’efficacité énergétique constituent des avantages décisifs par rapport aux systèmes à compresseur.

Pourquoi les investisseurs s’y intéressent

Transformer une découverte scientifique en produit industriel demande souvent des années de développement. Les technologies issues de la recherche — notamment dans les domaines des matériaux et de l’ingénierie thermique — nécessitent généralement un financement patient.

En Allemagne, plusieurs investisseurs spécialisés soutiennent ce type de projets :

• High‑Tech Gründerfonds (HTGF), l’un des investisseurs seed les plus actifs d’Europe pour les startups deep‑tech.
• TT49, un fonds de transfert technologique destiné à aider les startups issues de la recherche à franchir les longues phases de développement.

Ces structures font partie d’un écosystème soutenu par l’État allemand visant à transformer les résultats de la recherche publique en entreprises technologiques.

Une possible évolution majeure du refroidissement

Le chauffage et le refroidissement représentent une part importante de la consommation énergétique mondiale. Améliorer l’efficacité de ces systèmes est donc essentiel pour la transition énergétique.

Les pompes à chaleur constituent déjà une solution clé lorsqu’elles sont alimentées par de l’électricité bas‑carbone. Les technologies solid‑state, comme le refroidissement électrocalorique, pourraient constituer la prochaine étape.

Si des startups comme Qurie parviennent à transformer les prototypes de laboratoire en produits industriels fiables, elles pourraient contribuer à remplacer progressivement les compresseurs et les réfrigérants chimiques qui dominent encore aujourd’hui la plupart des systèmes de climatisation et de réfrigération.