La réfrigération thermoacoustique, comme la réfrigération conventionnelle, utilise une unité à pression fermée. Au-delà de cette similitude, les deux méthodes de réfrigération sont très différentes. Au lieu de refroidir par compression de vapeur impliquant des composants mécaniques complexes et des gaz appauvrissant la couche d’ozone, la réfrigération thermoacoustique utilise des ondes sonores à la place d’un compresseur pour créer une puissance de refroidissement.
Une unité thermoacoustique est composée d’un régénérateur, constitué d’un empilement de matériaux de protection de fenêtre à mailles fines, un peu comme un tamis ; deux échangeurs de chaleur ; et un haut-parleur pour fournir de l’énergie acoustique. Le haut-parleur est modifié pour générer un son extrêmement fortement amplifié dans un environnement confiné d’hélium, un gaz inerte respectueux de l’environnement qui est converti en énergie de refroidissement. Les niveaux d’ondes sonores sont si élevés, environ 170 décibels, qu’ils peuvent à peine être entendus par les humains ; ce niveau est plusieurs fois plus fort qu’un concert de rock moyen. Ces niveaux sonores ne peuvent être atteints que dans une atmosphère de gaz confiné et sous pression.
La réfrigération thermoacoustique a été développée à la Penn State University par des acousticiens dirigés par l’ancien batteur, le Dr Steven Garrett, professeur d’acoustique et scientifique principal. Les magnats américains de la crème glacée Ben Cohen et Jerry Greenfield avaient recherché des méthodes de réfrigération alternatives respectueuses de l’environnement. Ils ont obtenu une aide financière de leur société mère, Unilever, et se sont associés en tant que partenaires du projet Penn State.
La réfrigération thermoacoustique est présentée comme étant meilleure que la réfrigération traditionnelle à plusieurs niveaux. Il élimine non seulement le besoin d’une grande partie des composants mécaniques des unités de réfrigération conventionnelles, mais il nécessite également moins d’entretien et est plus respectueux de l’environnement car il utilise des gaz inertes naturels. La température est plus facilement contrôlée, ce qui augmente le potentiel d’efficacité et de coûts d’exploitation inférieurs.
La méthode a été utilisée avec succès dans le prototype pour refroidir une unité à -11 ° F (-24 ° C). C’est très inférieur au point de congélation de l’eau et plus que suffisant pour conserver avec succès la crème glacée. Depuis la recherche de Penn State qui a commencé en 2002, de nombreuses unités de réfrigération thermoacoustique ont été largement développées et testées. Le prototype fonctionnel final a été dévoilé dans les installations de Ben & Jerry’s Waterbury, dans le Vermont, le jour de la Terre en 2004.
Aux États-Unis et dans le monde, il existe des centaines de millions d’unités de réfrigération, de congélation et de climatisation résidentielles, industrielles et commerciales qui utilisent des mécanismes de refroidissement et des produits chimiques traditionnels. De nombreux gaz réfrigérants traditionnels, tels que les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et les hydrofluorocarbures (HFC), sont censés avoir un impact sur le réchauffement climatique s’ils sont éliminés de manière inappropriée. Si la méthode de réfrigération thermoacoustique s’avère être une alternative viable et abordable, l’impact environnemental négatif des anciennes techniques de réfrigération pourrait être minimisé et éventuellement éliminé.