Pompes à chaleur thermoacoustiques : une percée commerciale attendue en 2027

La start-up néerlandaise BlueHeart Energy franchit une étape décisive dans le développement de sa technologie de pompe à chaleur thermoacoustique. Après des années de recherche, le système, qui utilise des ondes sonores au lieu de fluides frigorigènes, entre en phase de test dans des logements résidentiels. Un lancement commercial limité est prévu sur le marché européen au printemps 2027, avec une montée en puissance progressive. Cette innovation pourrait transformer le secteur du chauffage résidentiel, notamment pour la rénovation et l’intégration des énergies renouvelables.

D’après pv magazine International, Michiel Hartman, directeur général de BlueHeart Energy, a précisé que ce lancement initial serait volontairement modeste. « Les premières unités seront livrées en volumes limités, afin de permettre aux partenaires de valider les performances en conditions réelles pendant que la capacité de production augmente. Un déploiement plus large suivra progressivement, la montée en puissance devant prendre au moins une année supplémentaire », a-t-il déclaré. Concrètement, certains clients pourront acquérir ces systèmes dans les 12 prochains mois, mais une disponibilité généralisée interviendra plus tard.

Ce calendrier s’inscrit dans une évolution plus large du paysage énergétique résidentiel européen. Les ménages sont de plus en plus confrontés à des excédents de production solaire, notamment à mesure que les dispositifs de facturation nette (net metering) disparaissent sur certains marchés comme les Pays-Bas. Au moment du lancement, les systèmes intégrant ce nouveau moteur devraient être proposés à des prix comparables à ceux des pompes à chaleur existantes. La proposition de valeur initiale reposera donc sur d’autres atouts : un niveau sonore réduit, une plus grande flexibilité, une compatibilité avec les bâtiments existants et une meilleure intégration avec les systèmes d’énergies renouvelables.

À terme, les avantages économiques devraient apparaître non pas nécessairement via une baisse du coût des équipements, mais grâce à des frais d’installation réduits et à des factures énergétiques plus faibles. La possibilité d’éviter des modifications lourdes des bâtiments et de tirer parti de tarifs énergétiques flexibles pourrait avoir un impact significatif sur le coût total de possession.

Conception du système : comment fonctionne une pompe à chaleur thermoacoustique ?

Une pompe à chaleur thermoacoustique fonctionne sans les processus classiques de compression, condensation et évaporation. Au lieu d’un cycle frigorifique, elle utilise des ondes sonores de forte intensité pour transférer la chaleur. Ces ondes génèrent des oscillations de pression dans un gaz, créant des différences de température exploitables pour déplacer la chaleur. Cette approche réduit la complexité mécanique et peut améliorer la durabilité grâce à un nombre limité de pièces mobiles.

« L’une des caractéristiques clés des pompes à chaleur thermoacoustiques est leur flexibilité », explique Michiel Hartman. « Les systèmes conventionnels fonctionnent de manière optimale dans une plage de températures restreinte. Associés à des sources comme les panneaux photovoltaïques thermiques (PVT), ils peuvent nécessiter des composants supplémentaires pour réguler la température, ce qui augmente les coûts et la complexité. Les systèmes thermoacoustiques peuvent fonctionner efficacement sur une plage de températures beaucoup plus large, sans préconditionnement. Cela les rend particulièrement adaptés à l’intégration avec des sources renouvelables variables. »

Les pompes à chaleur intégrant ce moteur peuvent être utilisées pour le chauffage des locaux, la production d’eau chaude sanitaire (ECS) et le refroidissement, tant dans le résidentiel que dans l’industrie.

Un moteur compact et modulaire

Présenté pour la première fois en 2022, le moteur utilise de l’hélium et des ondes sonores au lieu d’un cycle de compression classique. Deux pistons génèrent une onde acoustique de 60 Hz, provoquant une compression et une détente alternées du gaz, tandis que des échangeurs thermiques captent les différences de température.

Le système est compact et modulaire, avec des unités individuelles délivrant de 1 kW à 6 kW de puissance thermique. La puissance peut être portée jusqu’à 600 kW en combinant plusieurs unités. Il fonctionne sur une large plage de températures, avec des sources allant d’environ -25 °C à 40 °C et des températures de sortie pouvant atteindre 80 °C, ce qui le rend adapté aussi bien aux bâtiments neufs qu’aux rénovations avec radiateurs existants.

« Il est compact et très silencieux, sa fréquence constante permettant une réduction efficace du bruit, précise Michiel Hartman. Par rapport aux systèmes conventionnels, il réagit plus rapidement à la demande et subit une usure minimale grâce à un fonctionnement fluide et à un nombre réduit de pièces mobiles ». Le moteur mesure environ 55 cm × 55 cm pour un poids d’environ 60 kg. Le niveau sonore est inférieur à 40 dB(A), grâce à des pistons à compensation de vibrations et à un fonctionnement à fréquence constante. « Son architecture simple garantit une maintenance réduite et une durée de vie d’environ 20 ans », ajoute Michiel Hartman.

Le rôle clé du régénérateur

À l’intérieur du moteur, deux actionneurs linéaires, similaires à des haut-parleurs, génèrent des oscillations de pression qui se propagent sous forme d’ondes sonores dans un circuit d’hélium scellé. Ces oscillations permettent le transfert de chaleur. Un régénérateur, associé à des échangeurs thermiques, convertit ce mouvement oscillatoire en un flux thermique continu.

L’énergie électrique alimente les ondes de pression, l’hélium subit des cycles de compression et de détente, et la chaleur est absorbée à une extrémité puis libérée à l’autre. Il en résulte une élévation de température, concentrant efficacement la chaleur grâce aux ondes sonores dans un système fermé et pressurisé. Le régénérateur est un élément clé : il s’agit d’une structure poreuse conçue pour optimiser l’échange thermique avec l’hélium oscillant. Il agit comme un milieu de stockage thermique, permettant le transfert de chaleur entre le gaz et le matériau solide. Le mouvement alternatif du gaz, combiné à des gradients de température et à des déphasages entre pression et vitesse, crée un flux thermique net orienté.

Performances et avantages comparatifs

La comparaison avec les pompes à chaleur conventionnelles est nuancée. « Les systèmes à compression de vapeur peuvent atteindre des niveaux d’efficacité très élevés à des points de fonctionnement spécifiques, explique Michiel Hartman. Les systèmes thermoacoustiques offrent, eux, des performances plus constantes sur une plage de conditions plus large. »

Plutôt que d’atteindre un pic à un point optimal unique, le système maintient une efficacité relativement stable, notamment pour des écarts de température importants (par exemple chauffer de l’eau de 10 °C à 55 °C ou plus). Cela le rend particulièrement adapté aux bâtiments existants, qui nécessitent souvent des températures de fonctionnement plus élevées.

« Concrètement, cela rend cette technologie particulièrement pertinente pour la rénovation, souligne Michiel Hartman. Les bâtiments anciens, qui constituent la majorité du parc immobilier européen, ne peuvent souvent pas adopter un chauffage basse température sans travaux coûteux. Les systèmes thermoacoustiques peuvent fonctionner avec les radiateurs et les réseaux existants, réduisant ainsi le besoin de rénovations lourdes. »

Un modèle économique basé sur des partenariats

BlueHeart Energy ne fabrique pas de pompes à chaleur complètes, mais fournit le moteur, intégré ensuite dans des produits finis par des partenaires industriels. L’entrée sur le marché dépend donc à la fois de l’entreprise et de ses partenaires. L’entreprise travaille actuellement avec un fabricant espagnol de pompes à chaleur (non nommé) pour lancer un premier système intégrant ce moteur d’ici la fin du premier trimestre de l’année prochaine. Des démonstrations récentes lors de salons professionnels ont présenté à la fois le moteur seul et des systèmes intégrés.

BlueHeart Energy est une spin-off de Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO) et est basée à Heemskerk, dans la province de Hollande-Septentrionale, où elle exploite une petite usine et un site d’essais. En avril 2025, le spécialiste américain du chauffage Copeland a investi un montant non divulgué dans BlueHeart Energy.

À mesure que la production s’accélère et que les partenariats se développent, l’année à venir sera déterminante pour évaluer la rapidité d’adoption de cette technologie. Son succès dépendra non seulement de ses performances techniques, mais aussi de sa capacité à répondre aux contraintes pratiques des particuliers, des installateurs et des acteurs du secteur. « Une chose est claire », conclut Michiel Hartman : « cette technologie arrive à un moment de transformation majeure. À mesure que les systèmes énergétiques deviennent plus décentralisés, dynamiques et fondés sur les énergies renouvelables, des solutions flexibles comme les pompes à chaleur thermoacoustiques pourraient jouer un rôle de plus en plus important. »

Pour en savoir plus sur les pompes à chaleur et les énergies renouvelables, consultez le site de l’ADEME (Agence de la transition écologique).