La pompe à chaleur industrielle la plus performante du marché !

Avec sa pompe à chaleur haute tem­péra­ture, Airthi­um apporte une inno­va­tion de rup­ture sur ce seg­ment qui a très peu évolué au cours des dernières décen­nies. Andreï Klochko (X07), CEO d’Airthium, nous en dit plus sur la genèse du pro­jet, la tech­nolo­gie dévelop­pée et son poten­tiel dans un monde indus­triel qui doit plus que jamais trou­ver le meilleur équili­bre entre la per­for­mance énergé­tique et la décarbonation.

Quelle est la genèse d’Airthium ?

Alors que je réal­i­sais ma thèse au sein du lab­o­ra­toire de physique des plas­mas en 2014, j’ai com­mencé à m’intéresser au stock­age d’énergie par air com­primé. En mars 2015, j’ai d’ailleurs été lau­réat du Prix Geron­deau-Safran. J’ai aus­si été lau­réat du con­cours mon­di­al d’innovation de Bpifrance. Grâce aux sub­ven­tions accordées dans le cadre de ces prix, j’ai pu lancer le pro­jet et recruter un pre­mier col­lab­o­ra­teur sur le volet sim­u­la­tion numérique en 2017.  

À la mi-2017, j’ai été incubé au sein de l’accélérateur Y Com­bi­na­tor, où sont notam­ment passés Drop­box, Airbnb, Zen­e­fits, Coin­base, ain­si que des pro­jets hard­ware comme Boom Super­son­ic, Helion Ener­gy… Dans cette con­ti­nu­ité, nous avons pu lever 500 000 dol­lars, mon­ter une équipe de cinq per­son­nes et avancer sur le pro­jet. 

Quel est le cœur technologique de votre start-up Airthium ? 

Nous avons dévelop­pé la pre­mière pompe à chaleur indus­trielle capa­ble de génér­er de la vapeur au-delà de 200 degrés. Plus pré­cisé­ment, nous dévelop­pons un moteur de Stir­ling, qui est con­nu pour sa capac­ité à con­ver­tir la chaleur en élec­tric­ité et l’électricité en chaleur. Ces car­ac­téris­tiques tech­niques nous per­me­t­tent de l’utiliser comme une pompe à chaleur.

Aujourd’hui, alors que se pose la ques­tion de la décar­bon­a­tion des usages, l’électrification via une pompe à chaleur devient une solu­tion priv­ilégiée aus­si bien dans l’immobilier, en matière de con­fort ther­mique, que dans le monde indus­triel qui est un gros con­som­ma­teur de chaleur. 

“Nous sommes, en effet, repartis du moteur de Stirling, une technologie bien connue, et nous en avons optimisé les trois principales métriques : le rendement, le coût, la fiabilité.”

Ain­si, notre pompe à chaleur rem­place, jusqu’à des tem­péra­tures inac­ces­si­bles aupar­a­vant et à moin­dre coût, des solu­tions plus pol­lu­antes ou moins effi­caces, telles que la com­bus­tion de gaz naturel, de bio­masse ou d’hydrogène, et les résis­tances chauf­fantes. 

En plus de réduire la con­som­ma­tion énergé­tique sans impacter la per­for­mance, notre solu­tion con­tribue à réduire les émis­sions car­bonées, dans un con­texte où la chaleur indus­trielle com­prise entre 160 à 550 degrés représente plus de 3 % des émis­sions de CO₂ dans le monde.  

Au cœur de votre pompe à chaleur industrielle la plus chaude au monde, on retrouve la technologie du moteur de Stirling que vous avez optimisée. Pouvez-vous nous en dire plus ? 

Nous sommes, en effet, repar­tis du moteur de Stir­ling, une tech­nolo­gie bien con­nue, et nous en avons opti­misé les trois prin­ci­pales métriques : le ren­de­ment, le coût, la fia­bil­ité. 

Actuelle­ment, les meilleurs moteurs de Stir­ling atteignent typ­ique­ment 69 % du ren­de­ment de Carnot sur un cycle pres­sion-vol­ume. Notre moteur monte, quant à lui, à 86 % du ren­de­ment de Carnot, une pre­mière pour un moteur de Stir­ling, qui sig­ni­fie un saut quan­ti­tatif d’efficacité électrique/thermique ! En par­al­lèle, nous arrivons à baiss­er le coût et aug­menter la fia­bil­ité.  

Ce marché des pompes à chaleur industrielle est considéré comme un marché captif. Qu’en est-il ? 

Nous qual­i­fions en effet ce marché de cap­tif, car c’est un marché auquel nous sommes les seuls à pou­voir accéder dans cer­taines con­di­tions. À l’heure actuelle, nous pro­posons la seule solu­tion qui per­me­tte, jusqu’à 550 °C, de pro­duire une chaleur indus­trielle décar­bonée, com­péti­tive, fiable et « scal­able ». 

En effet, les alter­na­tives décar­bonées exis­tantes ou envis­agées font face à des défis réd­hibitoires com­parés à notre solu­tion : le déploiement du nucléaire en prox­im­ité des sites indus­triels est com­plexe et pose une prob­lé­ma­tique d’acceptabilité locale, l’hydrogène et les résis­tances chauf­fantes coû­tent cher, alors que la bio­masse pose un prob­lème de ges­tion et d’approvisionnement. 

En par­al­lèle, aujourd’hui, aucune solu­tion élec­trique exis­tante n’a cette capac­ité à mon­ter à des tem­péra­tures com­pris­es entre 160 et 550 °C de façon rentable. L’ensemble de ces élé­ments nous poussent donc à définir ce marché comme cap­tif.  

Sur ce marché, comment vous projetez-vous ? Quelles sont les prochaines étapes pour votre start-up ? 

Nous avons passé six ans à tra­vailler sur la tech­nolo­gie et à explor­er toutes les pistes pour fia­bilis­er notre solu­tion. Nous avons récem­ment reçu les pre­mières pièces pour con­stru­ire notre machine de 5 kW qui pour­ra mon­ter à une tem­péra­ture de 250 degrés. En 2024, notre objec­tif sera de dévelop­per une machine de taille indus­trielle de 100 kW, la pre­mière que nous pour­rons déploy­er chez un parte­naire. Enfin, en 2026, nous prévoyons de dévelop­per une machine d’un mégawatt, ce qui cor­re­spond, pour avoir un ordre de grandeur, aux besoins de 200 loge­ments en ter­mes de la puis­sance élec­trique impliquée. À ce niveau de puis­sance, nous prévoyons de pou­voir sat­is­faire les besoins de décar­bon­a­tion économique de nom­breux types de clients.  

Quels sont vos enjeux ?

Au-delà de la com­plex­ité tech­nique qui entoure un pro­jet comme le nôtre, nous avons un enjeu au niveau de notre mod­èle d’affaires pour démon­tr­er la per­ti­nence de notre solu­tion sur le plan financier et en matière de rentabil­ité. Cela demande une très fine con­nais­sance du con­texte régle­men­taire, fis­cal et économique de notre secteur d’activité pour action­ner les bons leviers. 

Nous devons aus­si être en mesure d’attirer les meilleurs tal­ents pour dévelop­per notre start-up et pass­er à l’échelle indus­trielle. Et nous avons bien évidem­ment aus­si un enjeu financier et de capac­ité à lever des fonds. Pour le moment, nous avons fait le choix d’ouvrir notre cap­i­tal à des Busi­ness Angels et des fam­i­ly offices, avec plus de $2.4m lev­és en finance­ment par­tic­i­patif sur https://wefunder.com/airthium, et nous pré­parons la prochaine lev­ée de fonds. 

Enfin, nous avons bien évidem­ment un enjeu indus­triel : nous venons de nous installer dans nos nou­veaux locaux à côté de l’X et il s’agit main­tenant de dévelop­per notre démon­stra­teur afin de prou­ver la per­for­mance de notre pompe à chaleur indus­trielle.  

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