Four solaire

On appelle four solaire ou cuiseur solaire un système de chauffage ou de cuisson fondé sur la capture des rayonnements lumineux émis par le Soleil, leur transformation en chaleur puis l'utilisation de cette chaleur pour le chauffage ou la cuisson des aliments[1]. Il peut être carré ou hexagonal.

Ne nécessitant ni énergie électrique, ni fossile, la propagation de ce principe permettrait de freiner la déforestation due à la collecte du bois pour la cuisson des aliments dans des régions du monde où les populations sont déjà en état de pénurie énergétique[2], et de diminuer la consommation de gaz naturel ou d'électricité dans les pays industrialisés[3].

Cuiseur solaire avancé modèle Scheffler.: 16 m2 et 3 kW de puissance nominale.

Histoire

La première description scientifique des principes d'un cuiseur solaire est celle d'Horace-Bénédict de Saussure, en 1767 (voir l'« héliothermomètre »). Le principe de la cuisson solaire a été utilisé dans la Légion étrangère dès les années 1870[4].

Économies d'énergie réalisables grâce à l'usage d'un four solaire

Dans les régions tropicales

D'après les calculs de l'« Atlas de la Cuisine Solaire »[5], chaque jour, un habitant du continent africain consomme, pour faire cuire sa nourriture, entre 1 et 1,5 kg de bois, aggravant globalement la déforestation et la désertification de certaines zones sensibles. Au total sur l'année, cela représente pour une famille africaine moyenne de 6 personnes plus de 4 tonnes de CO2 émis.

La dernière étude carbone[Quand ?] sur le barbecue (ou parabole) solaire modèle Alsol K14[5] rend compte de 143 kg de CO2 dégagés durant le cycle de vie complet d'une parabole de cuisson solaire en aluminium et acier. Le cycle de vie prend en compte la fabrication de la parabole de l'extraction des matières premières en passant par les différents transports et consommations d'énergies intermédiaires émettrices de gaz à effet de serre, jusqu'à la fin de vie (réutilisation, recyclage ou mise en décharge en tant que déchet inerte). L'amortissement écologique basé sur les émissions en CO2 est donc extrêmement rapide au sud. De plus, Alcan, fournisseur de l'aluminium Solar surface utilisé pour la fabrication de l'Alsol K14, précise que la durée de vie des réflecteurs est supérieure à 15 ans sur la base d'une utilisation quotidienne dans un pays en développement.

Dans les régions tempérées

Selon l'Atlas de la Cuisine Solaire, un Européen va dépendre à plus de 80 % des énergies fossiles pour la cuisson de ses aliments, de manière directe ou indirecte en consommant soit de l'énergie électrique, soit du gaz. Ces énergies ont un coût estimé à 60 € par an pour une famille moyenne française et ont également des effets néfastes (émissions de CO2, résidus radioactifs…).

Selon la même source, utilisé en France de temps en temps en remplacement de la cuisson au gaz ou électrique, un four solaire permet d'éviter le rejet au cours de sa vie de quelques tonnes de CO2 et de réaliser une économie de 10 à 20 € par an. Durant la vie d'un four solaire, son empreinte écologique et son prix sont donc largement amortis.

Fours solaires individuels dans le monde

Fours solaires individuels en France
Schéma de la Lytefire.

En France, on peut atteindre une température de pointe de 180 °C dans un cuiseur solaire possédant une vitre orientée à environ 45° par rapport à l'horizontale, et équipé de 4 réflecteurs en aluminium concentrant l'énergie solaire à l'intérieur du four[6].
Un autre modèle de four solaire — à entonnoir inclinable — permet d'atteindre une puissance de 1 400 W[7]. Des cuiseurs paraboliques réalisés avec un matériau réflecteur durable et efficace, s'ils sont d'un diamètre suffisant, permettent d'obtenir des puissances comprises entre 1 000 et 5 000 W selon la saison, l’orientation et l'heure du jour. Avec ces modèles, il est possible de cuisiner tous les mois de l'année aussi rapidement qu'avec une cuisinière à gaz ou électrique. Des manuels de construction sont accessibles pour une réalisation artisanale et autonome.

Une boulangerie solaire existe aussi en Normandie[8]. Le premier boulanger solaire de France utilise une Lytefire qui est un concentrateur solaire développé par une entreprise à impact finlandaise, Solar Fire Concentration Ltd[9] et sa filiale française Solar Fire France[10]. C'est un four solaire qui produit quelques kilowatts et qui permet de supporter une activité professionnelle toute l'année.

Fours solaires au Maroc, en Inde et en Chine

Les trois principaux pays dans lesquels ce type de four est particulièrement bien implanté sont la Chine où quelque 140 000 unités sont écoulées par an, l'Inde qui présente la plus grande concentration d'entreprises qui fabriquent ce type de four, et, enfin, le Maroc où une unité de production a récemment été installée à Marrakech par P-Solar[11] afin de produire en série ce type de four et de fournir toute l'Afrique. Les trois types de four sont pratiquement semblables.

  • Différents modèles de four
  • Cuiseur solaire rudimentaire.
  • Four solaire en expérimentation[12].
  • Four Global Sun Oven.
  • Parabole solaire Alsol 1.4.

Fours solaires en Afrique subsaharienne
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La première cuisinière solaire sénégalaise est née en 1990. Elle a été mise au point par Abdoulaye Touré, président de l’association Palette[13], du Sénégal. En 2000, ce dernier a organisé un atelier de formation de formateurs, à Meckhe, auxquels ont participé quatre menuisiers et trois animatrices. D'autres ateliers, organisés notamment avec Initiatives Climat[14], ont permis de former des artisans dans plusieurs pays d’Afrique. À ce jour, plus de 15 000 fours ont été construits dans huit pays : Burkina Faso, Cameroun, Guinée Bissau, Maroc, Mauritanie, République Centrafricaine, République de Guinée et Sénégal.

Avantages du cuiseur solaire

Dans les pays d’Afrique sub-saharienne, avec près de 300 journées ensoleillées par an, si on considère une dépense moyenne de 200 FCFA[Lequel ?] (0,30 €) par jour pour le bois, le four permet de réaliser une économie de l’ordre de 60 000 FCFA (92 €) par an.

En ce qui concerne la santé, l’eau est souvent à l’origine de maladies (diarrhées, choléra, dysenterie, bilharziose et autres). Or la cuisinière solaire permet de stériliser, et donc de disposer d’eau potable. Quant à la fumée de bois, elle dégage des produits toxiques, qui peuvent être la cause de cancers. L’absence de fumée de la cuisinière solaire permet d’éviter également l’irritation des yeux des femmes, qui a des conséquences désastreuses.

La cuisinière solaire a aussi pour effet de réduire le déboisement et l’érosion des sols, de réduire l’effet de serre ; elle permet de conserver la biomasse, l’herbe et la bouse, utilisables comme engrais naturels pour enrichir le sol. Elle présente également des avantages économiques : son utilisation réduit de 90 % les dépenses de « combustibles » des ménages et sa fabrication est source de création d’emplois locaux. Enfin, sur le plan social, elle libère femmes et enfants du temps important et pénible passé à la « corvée de bois » ; ce temps devient disponible pour l’éducation, la formation, les soins à la famille…

Limites du cuiseur solaire

Il existe pourtant des réticences à l’utilisation de l’énergie solaire. Aussi, avant de lancer un plan ambitieux d’implantation de cuiseurs solaires, il faut convaincre la population de son utilité et donc réaliser une véritable étude d’implantation et de faisabilité pour mettre en évidence la nature des freins (culturels ou autres) et réfléchir aux moyens à mettre en œuvre pour lever ou contourner les obstacles identifiés.

Modèles de cuiseurs solaires et accessoires

Les différents modèles de cuiseurs solaires sont :

Le cuiseur parabole
Une parabole réfléchissante concentre les rayons en un point. Sur ce point on pose la casserole noire qui convertit l'énergie lumineuse en énergie thermique, c'est-à-dire en chaleur. Le cuiseur parabole doit être régulièrement réorienté pour rester face au soleil. Variante : le four solaire entonnoir[7].
La Lytefire
La Lytefire[15] (Concentrateur solaire à miroir de Fresnel) est un concentrateur solaire qui s'inspire des miroirs de Fresnel[16]. Les miroirs de Fresnel consistent à approximer une parabole par plusieurs miroirs plans orientés dans différents sens. Cela permet d'avoir une grande efficacité (proche d'un miroir parabolique) à bon marché car les miroirs plans sont bien moins chers que les miroirs paraboliques. La Lytefire permet donc d'avoir une activité professionnelle qui repose entièrement sur l'énergie solaire thermique, utilisée directement pour cuire ou torréfier des aliments.
Le cuiseur tube
Un miroir courbe concentre les rayons sur une ligne. Un tube noir placé sur cette ligne chauffe, ce qui est placé dans le tube cuit grâce à cette chaleur[17].
Le cuiseur boîte
La boite a des parois isolées thermiquement et la face supérieure est vitrée pour permettre au rayonnement d'entrer. Des miroirs peuvent être ajoutés autour de cette boîte pour augmenter la quantité de rayonnement dirigé dans la boîte. L'intérieur de la boîte est peint en noir, pour capturer le rayonnement et le transformer en chaleur. Les aliments, si possible placés dans une casserole noire, cuisent grâce à la chaleur produite par la boite. Le cuiseur boîte fonctionne même si son orientation n'est pas optimale, et même si le temps est un peu nuageux[18].
Le pneu cuisinier
Version simplifiée du cuiseur boîte, le pneu cuisinier ne fonctionne que dans les régions où le rayonnement est intense[19].
Le thermo-cuiseur
Si le soleil n'a pas brillé suffisamment longtemps pour cuire le plat entièrement, il est possible de terminer la cuisson dans un caisson isolé. Il faut toutefois être sûr que la cuisson solaire ait permis au minimum la stérilisation des aliments, et que la casserole soit placée encore brûlante dans l'isolant, pour éviter tout problème d'intoxication. La thermo-cuisson peut aussi permettre d'achever plusieurs cuissons démarrées avec un seul cuiseur solaire.

Le four solaire d'Odeillo
Le grand four solaire d'Odeillo, 1 000 kW.

Le four solaire d'Odeillo dans les Pyrénées-Orientales, permet de concentrer l'énergie solaire pour obtenir l'équivalent de « 10 000 soleils[20] » et 1 000 kilowatts ce qui permet d'atteindre des températures supérieures à 3 500 °C. C'est une installation du CNRS qui abrite le laboratoire PROMES[21], dont les principaux axes de recherches sont les matériaux et conditions extrêmes ainsi que la conversion, le stockage et le transport de l'énergie. Il est possible pour le public de visiter une exposition dans l'établissement, on y apprend quelques principes simples sur les énergies renouvelables et l'environnement, le principe de fonctionnement d'un four solaire, et aussi y visionner un film rendant compte des recherches actuellement conduites au sein du laboratoire PROMES.

Principe de fonctionnement
Principe de fonctionnement.

Le principe utilisé est celui de la concentration des rayons par des miroirs réfléchissants. Les rayons solaires sont captés par une première série de miroirs orientables situés sur la pente, puis envoyés vers une deuxième série de miroirs (les « concentrateurs »), disposés en parabole. De là ils convergent vers une cible circulaire au sommet d'une tour centrale ; cette cible a, à peine, 40 cm de diamètre.

Notes et références
  1. R. Guillo, « Le cuiseur solaire, utilisation domestique du four solaire », sur ecosources.info (consulté le ).
  2. « L’intérêt du four solaire dans les pays pauvres du sud », sur initiatives-durables.fr, (consulté le ).
  3. « Application pour les pays développés », sur eco-malin.com, (consulté le ).
  4. (en) Nichols, C. Alan. The tracking solar cooker[PDF], solarcooking.org.
  5. Calculs et explications, atlascuisinesolaire.com.
  6. construction d'un cuiseur solaire à 45°, iguane.org.
  7. Four solaire à entonnoir inclinable à réaliser soi-même, free.fr.
  8. « Artisanat solaire », sur Graines NeoLoco (consulté le ).
  9. (en) « Home », sur Solar Fire (consulté le ).
  10. « Devenez Entrepreneur Solaire », sur Solar Fire France (consulté le )
  11. Entreprise d’énergie renouvelable, maroc-solaire.com, (consulté le ).
  12. Au Pays Dogon au Mali, association Afrikained - 82 Montauban.
  13. Abdoulaye TOURE, Rapport de mission, de formation, d'expérimentation, de suivi, d'évaluation et de sensibilisation sur les cuiseurs solaires, Sénégal, , ensemble.
  14. « Initiatives Climat - Initiatives Climat », sur initiativesclimat.org (consulté le ).
  15. (en) « Home », sur Lytefire (consulté le ).
  16. (en) « Solar oven based on Fresnel mirrors - Appropedia: The sustainability wiki », sur www.appropedia.org (consulté le ).
  17. Un four solaire qui atteint 290°… en 20 minutes !, positivr.fr, (consulté le ).
  18. Four solaire (cuiseur type boîte), lowtechlab.org, (consulté le ).
  19. Le pneu cuisinier, solarcooking.org, (consulté le ).
  20. Énergie solaire, sur cnrs.fr, (consulté le ).
  21. PROMES, cnrs.fr.

Voir aussi

Bibliographie

Articles connexes

Liens externes
  • Portail des énergies renouvelables
  • Alimentation et gastronomie
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