L'énergie solaire
 
Nous vous proposons ici, une utilisation de l’énergie solaire conforme à nos principes.
A savoir : autonomie, simplicité et écologie.
Ce qui implique : que nous ne parlerons pas des systèmes photovoltaïques qui sont couteux à l’achat, qui demandent une énergie considérable pour êtres construits et qui ont une durée de vie finalement assez courte.
De plus, vous pouvez trouver facilement toutes les infos relatives à ce système en surfant sur le net.
Nous avons préférés vous proposer des moyens simples, réalisable par soi même (autonomie et simplicité) et qui respectent l’environnement le plus possible.

 
Le four solaire à entonnoir
 
Comment fabriquer et utiliser le four / refoidisseur solaire BYU

 
Par Steven E. Jones, professeur de physique de l’université Brigham Young (BYU), avec Colter Paulson, Jason Chesley, Jacob Fugal, Derek Hullinger, Jamie Winterton, Jeannette Lawler, and Seth, David, Nathan, and Danelle Jones.

 
 
 

 
 
Introduction
 
Il y a quelques années, j’ai soudainement réalisé que la moitié des peuples du monde doit brûler du bois ou des excréments séchés pour cuire les aliments. C’est carrément devenu un choc pour moi, quand j'ai connu les maladies provoquées en respirant quotidiennement les fumées, l’impact de la déforestation sur l’environnement – sans mentionner la perte de temps pour les gens (principalement les femmes) collectant du bois et des excréments pour faire cuire leur nourriture. Pourtant, plusieurs de ces milliards de personnes vivent près de l'équateur, où le soleil est abondant et gratuit. Ergo...
En tant que professeur d'université en physique avec une option utilisation d'énergie, je me suis mis à développer des moyens de faire cuire la nourriture et de stériliser l'eau en utilisant l'énergie libre du soleil. D'abord, j'ai considéré les méthodes existantes.
Le four parabolique implique un plat réfléchissant qui concentre la lumière du soleil en un point où cuire la nourriture. Cette approche est très dangereuse puisque l'énergie du soleil est focalisée en un point très chaud, mais invisible. (les étudiants de BYU et moi avons construit un four qui brûla du papier en environ 3 secondes !) J'ai appris qu'un groupe altruiste avait offert des paraboles réfléchissantes aux personnes vivant sur le haut plateau de l'Altiplano en Bolivie. Les paraboles ont été stockées plus d'une fois en plein soleil à côté de hangars - et ont mis le feu à ces hangars ! Le peuple n'a pas voulu ces appareils dangereux et chers, quoique la région d'Altiplano soit dépouillée du bois de chauffage.
 
Le coffret four : en fait, une boîte isolée avec un couvercle en verre ou en plastique, souvent avec un couvercle réfléchissant pour renvoyer la lumière du soleil dans la boîte. La lumière entre par le verre supérieur (ou le plastique), pour réchauffer lentement la boîte. Problèmes : l'énergie entre seulement par le dessus, alors que la chaleur s'échappe par tous les autres côtés, qui ont une tendance à éloigner la chaleur de la nourriture. Quand on met de la nourriture dedans ou quand on l’enlève, la boîte ouverte laisse échapper et se perdre de la chaleur. En outre, les coffrets fours efficaces tendent à être plus compliqués à construire que le four solaire à entonnoir.
En étudiant ce problème, j'ai pensé à plusieurs reprises au grand besoin d’un four solaire sûr, peu coûteux pourtant efficace. Au moment de Noël il y a quelques années, j’ai finalement songé à une sorte d'hybride entre la parabole et le coffret four. Il ressemble à un grand et profond entonnoir, et incorpore ce que je crois être le meilleur dispositif du cuiseur parabolique et du coffret four.
Le premier réflecteur a été conçu chez moi à partir de papier d'aluminium collé sur du carton, lequel a été courbé pour former un entonnoir réfléchissant. Mes enfants et moi avons réfléchi à la manière de créer facilement un grand entonnoir en carton. (je vous dirai exactement comment procéder plus tard.)
Le four solaire à entonnoir est sûr et peu coûteux, facile à réaliser et pourtant très efficace à capturer l'énergie du soleil pour cuire et pour pasteuriser l'eau - > Eureka !
Par la suite, j'ai fait les essais élargis avec des étudiants (y compris des essais de réflectivité) et j’ai constaté que le Mylar aluminisé était également bon, mais relativement cher et plutôt difficile à acquérir en grandes feuilles. En outre, on trouve du carton dans le monde entier à moindre prix, et il est également facile de trouver du papier d'aluminium. Et chacun peut facilement construire son propre four solaire, ou démarrer une petite industrie pour les fabriquer pour les autres.
Des prototypes du four solaire à entonnoir ont été testés en Bolivie, et ont surpassé "un Cookit solaire" et un coffret four solaire onéreux - tout en coûtant beaucoup moins. L’université de Brigham Young a posé une demande de brevet, pour s’assurer principalement qu'aucune compagnie n'empêcherait la large distribution du four solaire à entonnoir. BYU ne réalise aucun bénéfice sur cette invention. (j’ai appris plus tard que des gens avaient eu une idée semblable, mais avec des méthodes différentes de celles développées et montrées ici.) Aussi maintenant j'essaye de déposer le nom pour que l'invention puisse être employée à capturer l'énergie libre du soleil - en camping et pour les urgences, certes, mais également pour cuisiner quotidiennement quand l'électricité n'est pas disponible et que le bois de chauffage devient rare.

Comment çà marche
 
Le réflecteur a la forme d’un entonnoir géant, garni du papier d'aluminium. (facile de suivre les instructions bientôt données.) Cet entonnoir est quelque peu semblable au four parabolique, sauf que la lumière du soleil est concentrée sur une ligne (et non un point) au fond de l'entonnoir. Vous pouvez poser votre main au fond de l'entonnoir et sentir la chaleur du soleil, mais vous ne serez pas brûlé.
Après, nous peignons l’extérieur d’un récipient en noir, pour concentrer la chaleur, et le plaçons au fond de l'entonnoir. On peut également utiliser un pot noir, avec un couvercle. L’ustensile noir devient rapidement chaud. Pas tout à fait, cependant pour cuire... Nous avons
besoin d'une certaine manière d'accumuler la chaleur sans laisser passer l'air frais. Ainsi, j'ai mis un sachet en plastique bon marché autour du récipient -- et voilà, le four solaire à entonnoir était né ! Le sachet en plastique, disponible en magasin alimentaire vendu sous l’appellation "sac à volaille", remplace le couvercle en verre, encombrant et cher, de boîte et en verre des coffrets fours solaires. Vous pouvez utiliser les sacs de caisse en plastique employés pour emballer les denrées alimentaires, tant qu'ils laissent beaucoup passer la lumière du soleil. (les sacs colorés foncés ne fonctionneront pas.)
J’ai récemment testé un sac utilisé pour les fruits et légumes, pratiquement transparent et gratuit venant d’épiceries américaines, et qui a très bien fonctionné. Il est estampillé « HDPE » (Polyéthylène de haute densité). Ordinairement, le polyéthylène fond très facilement. Un morceau de bois est placé sous le récipient pour faciliter sa chauffe. (N’importe quel isolant, comme un bout de tissu, une corde ou même des bouts de bois font l’affaire)
Un de mes amis, également professeur de physique ne croyait pas que je puisse faire bouillir de l’eau avec l’engin. Aussi, je lui fis une démonstration avec avec ce nouveau four solaire à entonnoir. Je fus capable de faire bouillir de l’eau en Utah en plein hiver ! J'ai penché l’entonnoir sur le côté puisqu’on était en hiver et je l’ai dirigé plein sud vers le soleil. J'ai dû également suspendre le récipient noir – au lieu de le placer sur un socle en bois, pour permettre aux rayons plus faibles de frapper la surface entière de l’ustensile.
Naturellement, le four solaire à entonnoir fonctionne mieux en dehors des jours d’hiver (quand l’index des UV est de 7 ou plus). De nombreux autres fours solaires ne cuisent pas en hiver dans les régions septentrionales (ni à environ 35° Sud)
J’ai pensé qu’une chaudière à pression pourrait être grandiose. Mais les prix pratiqués en magasins dépassaient mes moyens. Attendez, que diriez-vous d’un bocal de conserve ? Ces petites beautés sont conçues pour laisser la pression s’échapper par le couvercle -- une chaudière à pression intéressante. Et le temps de cuisson est divisé de moitié pour chaque 10º C d‘élévation en température (le professeur Lee Hansen me l’a confié en privé). J'ai utilisé un des bocaux de mon épouse, l’extérieur peint en noir (à la bombe d'appartement) et cela a fonctionné formidablement. La nourriture cuit plus rapidement quand vous utilisez un simple bocal comme chaudière à pression. Cependant, vous pouvez également mettre un pot noir dans le sachet en plastique à la place si vous le désirez. Mais n'utilisez pas un récipient fermé sans dégagement de pression, comme un pot de mayonnaise par exemple-- il peut se casser sous l’accumulation de la vapeur ! (je l'ai fait.)

Comment fabriquer votre propre four solaire à entonnoir
 
Ce dont vous avez besoin pour le four à entonnoir :


    Un morceau de carton plat d’environ 60 x 120 cm (la longueur doit être juste le double de la largeur. Plus le grand, c’est mieux.)
    Du papier d’aluminium ordinaire

De la colle, telle que de la colle blanche, mélangée à 50% d’eau. Un pinceau, également, pour appliquer la colle sur le carton ( un chiffon ou du papier toilette font également l’affaire). Certains pourront également préférer utiliser un spray adhésif bon

    marché prêt à l’usage sous forme de bombe. Vous pouvez également utiliser de la colle de farine de blé
    Trois fils de fer – éléments de base , ou de la ficelle pour retenir l’entonnoir
    Pour le récipient, je recommande un bocal de conserve (un quatre-quarts fait bien l’affaire, je me suis aperçu que le joint en caoutchouc du couvercle fond moins que celui d’autres récipients. Un demi convient à de plus grandes quantités de nourriture, bien que la cuisson soit plus lente).
    L’extérieur du récipient devrait être peint au spray noir. J’ai constaté qu'une peinture noire et bon marché au spray convient. Éraflez cette peinture d'une raie verticale pour créer un « hublot » vous permettant d‘examiner la nourriture ou vous assurer que l'eau est en ébullition.
    On utilise un morceau de bois pour isoler le pied du bocal. J’utilise une pièce carré de 10 x 10 cm et d’environ 5 cm de haut. Un morceau de bois carré fait un très bon isolateur.
    On utilise un sac de plastique autour du bocal et du bloc de bois pour créer un effet de serre. Suggestions :

Les sacs de cuisson au four ReynoldsTM, taille standard, conviennent parfaitement : transparents, ils ne fondent pas. (coût environ 25 cents pièce en supermarché aux ETATS-UNIS.)
N’importe quel sac transparent HDPE ( Polyéthylène à haute densité). Cherchez l’estampille « HDPE » sur le sac. J’ai testé des sacs HDPE destinés à l’emballage des fruits et légumes et que j’ai choppé chez mon épicier. Ils sont fins et très bon marché. Testé simultanément avec un sac de cuisson, dans deux fours à entonnoir, le sachet HPDE a fonctionné aussi bien. (Attention : certains sacs HPDE fondent quand ils rentrent en contact avec le récipient chaud. Pour cette raison, nous recommandons l’utilisation d’un sac de cuisson destiné au four, chaque fois que possible).
 
Une idée attribuée à Roger Bernard et maintenant appliquée au four à entonnoir BYU: placez un récipient (dont le fond et les cotés ont été noircis) dans une cocotte en Pyrex et couvrez avec un couvercle. Essayez d’obtenir le meilleur ajustement possible pour que l’air soit emprisonné entre les deux ustensiles. Le pot ou le bol en métal devra être seulement soutenu, avec un espace au fond (là où la lumière du soleil le frappe). Mettez un couvercle noirci sur le pot. Placez alors simplement ces éléments au fond de l'entonnoir - aucun sachet en plastique n'est nécessaire ! Cette méthode intelligente permet également au cuisinier d'enlever simplement le couvercle pour vérifier la nourriture et la remuer. J'aime cette idée - la cuisson solaire se pratique comme la cuisson au-dessus d'un feu.
 

Les étapes de la fabrication
 
Coupez un demi-cercle sur le bord du carton
Coupez un demi-cercle sur le bord du carton comme montré sur la photo. Un fois l’entonnoir formé, cela devient un cercle complet assez large pour y poser l’ustensile de cuisine. Pour un récipient de 20 cm de diamètre, le rayon du demi-cercle sera de 20 cm. Pour un bocal comme j’en emploie, j'ai coupé un demi-cercle de rayon de 12,5 cm sur le bord du carton.
 

 
 
Fabriquer l'entonnoir
 
Pour fabriquer l’entonnoir, vous rapprocherez le côté A du côté B, comme montré sur la photo. La feuille d’aluminium doit être posée à l’INTÉRIEUR de l’entonnoir. Prenez votre temps, donnant au carton la forme d’un entonnoir en s’aidant du tranchant de la main pour former les plis qui rayonnent du demi-cercle. Travaillez autour de l'entonnoir, le pliant par étapes pour lui donner sa forme, jusqu'à ce que les deux côtés se rejoignent et que le demi-cercle forme un cercle complet. Le papier d'aluminium ira à l'INTÉRIEUR de l'entonnoir. Ouvrez l'entonnoir et posez-le à plat, "intérieur sur le dessus", en vue de la prochaine étape.
 
    

Collez la feuille d’aluminium sur le carton
Appliquez la colle ou l’adhésif sur la surface du carton puis rapidement, posez la feuille d’aluminium sur la couche de colle pour la fixer au carton. Assurez-vous que le côté brillant de l’aluminium est sur le dessus, formant la surface réfléchissante de l’entonnoir. Pour que la colle puisse s’étendre au moment j’applique la feuille d’aluminium, j'aime en mettre juste assez pour une largeur de feuille. Je fais chevaucher les bandes d’aluminium (sur environ 1 ou 2 centimètres). Essayez de lisser le papier d'aluminium le plus possible, en faisant attention de ne pas le déchirer, les petits plis ne faisant pas vraiment beaucoup de différence.
 
 
 
 
Joignez le coté A au coté B pour assembler l’entonnoir
La façon la plus facile de procéder est de percer ensemble les bords A et B du carton de trois trous (voir la photo), puis de mettre une attache-rapide dont vous rabattrez les pattes. Vous pouvez également utiliser un petit écrou et un boulon pour assurer la fixation des deux bords de carton.
Soyez créatif autant que possible. Vous pouvez, par exemple, percer deux trous de la taille d’un doigt, y passer une ficelle, une cordelette, du fil de fer, un cordon… pour attacher les deux cotés.

 
 
Quand les deux côtés seront reliés, vous obtiendrez un entonnoir à deux ailes. Vous pourriez les couper mais je les ai laissées car elles augmentent la portée des rayons de soleil.
Fixez du ruban adhésif ou collez un morceau de papier d'aluminium en travers le trou au fond de l'entonnoir, le côté brillant dessus.
Cela achève l’assemblage de votre four solaire à entonnoir.
Pour le stabiliser, placez l’entonnoir dans un carton ou tout autre caisse qui fournira le support. Pour une utilisation à long terme, il est possible de creuser un trou dans le sol, ce qui maintiendra l’entonnoir les jours de grand vent.

 
 
Étapes finales
 
A ce stade, vous êtes prêt à placer la nourriture ou l’eau dans le bocal ou le récipient, en vissant le couvercle (Voir instructions pour temps de cuisson, plus bas)
Placez un bloc de bois DANS le sac de cuisson. J’utilise un morceau de planche de 5 x 10 dans laquelle j’ai taillé un carré de 10 x 10 sur 5 d’épaisseur. Puis placez le récipient contenant la nourriture ou l’eau sur le bloc de bois, à l’intérieur du sac.
Ensuite, serrez le haut du sac et gonflez-le en soufflant de l’air dedans. Cela créera un petit effet de serre autour du récipient, afin d’augmenter la chaleur à l’intérieur. Refermez le sac et en employant un lien ou un bout de fil de fer. Important : le sac ne doit pas toucher les bords ni le couvercle du récipient. On peut appeler ce sac « bouclier de convection » car il ralentit le refroidissement de la convection grâce aux courants d’air.
Placez le sac plein et son contenu dans le pied du four comme il est montré sur les photos.
Placez le four solaire à entonnoir face au soleil.
Rappelez-vous: les rayons du soleil peuvent blesser les yeux. SVP, portez des lunettes de soleil quand vous utilisez les fours solaires ! Le four solaire à entonnoir est conçu de sorte que la région chaude descende profondément dans l’entonnoir, hors de portée.
Positionnez le four solaire à entonnoir pointé vers le soleil de telle manière qu’il capture autant de rayons que possible. Le concept de l’entonnoir permet de collecter l’énergie solaire pendant à peu près une heure sans avoir besoin de le repositionner. Pour de plus longs temps de cuisson, réajustez la position en suivant le tracé du soleil.
Cela aide de mettre le four solaire en face d’un mur ou d’une fenêtre plein sud (dans l’hémisphère nord) qui réfléchissent des rayons additionnels dans l’entonnoir. Un mur réfléchissant est plus important dans les régions éloignées de l’équateur et en hiver. Dans l’hémisphère sud, placez le four solaire à entonnoir en face d’un mur qui fait face au nord afin d’augmenter la réflexion des rayons dans votre four.

 
Après avoir cuisiné
 
Rappelez-vous que le récipient de cuisson peut devenir très chaud: utilisez des maniques ou des gants pour l’attraper. Si vous chauffez de l’eau dans un bocal, vous pouvez voir que l’eau bout quand le couvercle se met à remuer – elle devient très chaude !
 
 
Ouvrez le sac plastique de cuisson en enlevant l’attache. Utilisez des gants ou un vêtement épais, extrayez le récipient du sac et posez-le sur le sol ou sur une table. Ouvrez le récipient avec précaution et examinez la nourriture afin d’être sûr que la cuisson est terminée. Laissez un peu refroidir avant de manger.

Conseils utiles

    Évitez de laisser des tracées de doigts ou des éclaboussures sur la surface du four. Gardez la surface intérieure propre et brillante en essuyant occasionnellement avec une serviette humide. Cela permettra de conserver le four solaire à entonnoir très opérationnel.
    Si votre entonnoir se déforme, vous pouvez l’attacher avec une corde ou une ficelle reliant les deux cotés opposés qui doivent être accolés.
    Pour un usage à long terme, vous pouvez creuser un trou dans le sol pour permettre à l’entonnoir de résister aux vents. Rentrez-le ou couvrez-le lorsqu’il pleut.
    Les couvercles peuvent être utilisés jour après jour. Nous avons eu quelques ennuis avec le caoutchouc de nouveaux couvercle de bocaux qui sont devenus mous et collants. Les couvercles de bocaux à conserve n’ont généralement ce problème. Passer les nouveaux couvercles à l’eau chaude avant un premier usage semble aider. Les couvercles peut être utilisés encore et encore s’ils ne sont pas pliés trop fortement au moment de l’ouverture (faites levier avec précaution).
    Le récipient peut être suspendu juste au dessus du fond de l’entonnoir en utilisant un fil de pêche ou une ficelle (etc.), au lieu de le poser sur un bloc de bois. Le récipient est entouré d’un sac dans lequel de l’air est insufflé, comme d’habitude, pour capturer la chaleur. La méthode de suspension permet aux rayons du soleil de frapper toute la surface du récipient, tout autour, ainsi la chaleur augmente plus vite et plus régulièrement. Il est crucial d’utiliser la méthode se suspension durant les mois d’hiver.
    Ajustez la position de l’entonnoir pour que les rayons cernent le récipient autant que possible. Contrôlez le récipient pour que les rayons le frappent et que vous soyez certain que le fond ne soit pas à l’ombre. Pour les longues cuissons (dépassant une heure), réajustez la position de l’entonnoir pour suivre la course du soleil. Durant les mois d’hiver, quand le soleil est bas à l’horizon, (Amérique du nord), ça aide de coucher l’entonnoir sur le côté, face au soleil.



Tests en Utah
 
J’ai personnellement utilisé le four solaire à entonnoir pour confectionner les repas pendant plusieurs semaines. Mes mets favoris sont les pommes de terre (coupées en morceaux ou en tranches) et les carottes émincées. Les légumes cuisent lentement dans leur propre jus et leur goût est délicieux. Je fais aussi du riz, des sandwiches au fromage fondu, et même du pain dans le four solaire à entonnoir.
Je sors habituellement la nourriture vers 11h30 et la laisse cuire jusqu’à 12h45 ou 13h , juste pour être sûr qu'elle a eu le temps de cuire. Je n'ai jamais brûlé un seul aliment dans ce four.
J’ai aussi cuisiné en montagne à une altitude avoisinant les 2500 mètres. En fait, les aliments cuisaient plus rapidement là-bas – en haute altitude, les rayons traversent l’atmosphère raréfiée.
Je constate que les gens sont étonnés que le soleil seul puisse réellement cuire des aliments. Et ils sont d’autant plus agréablement surpris par les riches saveurs des mets cuisinés lentement au soleil. Ce dispositif bon marché le fait !
Les étudiants de Brigham Young University ont réalisé de nombreux essais comparatifs sur le four solaire à entonnoir avec d'autres fours. Nous avons uniformément trouvé qu’on réalisait beaucoup plus rapidement la cuisine à l'aide du four solaire à entonnoir. Le rapport efficacité/coût est plus élevé que n'importe quel autre dispositif de cuisson solaire que nous ayons trouvé jusqu'ici. M. Hullinger a également réalisé des études sur la transmissivité spécifique, la réflectivité et l'absorptivité des matériaux alternatifs qui pourraient être employés pour le four solaire à entonnoir.
 

 
 


Tests en Bolivie
 
Le BYU Bension Institute a organisé des tests entre le four solaire à entonnoir et la mallette-four démodée. La mallette-four coûte environ 59,12 euros et a été principalement fabriqué en carton. Pour atteindre la température de pasteurisation de l’eau, cela prend pratiquement deux heures. Le rapport bolivien note que « la nourriture refroidit chaque fois que les marmites sont bougées du four. » La mallette-four faillit même à cuire des œufs bouillis. (on peut espérer que des mallettes-four plus coûteuses fonctionnent mieux.)
Un four solaire à entonnoir en aluminium Mylar a aussi testé en Bolivie, pendant l’hiver bolivien. La température de pasteurisation de l’eau a été atteinte en 50 minutes et le riz fut cuit en 75 minutes. Les boliviens furent satisfaits de la performance. Nous l’étions aussi ! (La Paz, Bolivie, Août, 1996)