Cette page décrit le projet, dans un cadre domestique, de constructions artisanales et l’évolution de quelques objets innovants dans le domaine de l’énergie solaire et thermique.

Cuisinière solaire

Nous possédions un ancien four solaire / boite, de construction artisanale. Nous avons vite vu les défauts de ce concept : capacité et puissance limitées, maniabilité de l’appareil nulle (poids non négligeable), ouverture très peu pratique (à 4 pattes ou posé sur un coin de table).
Nous avons cherché d’autres solutions. Notre choix s’est porté sur un modèle proposé sur internet en diffusion libre, très différent de ce qui était proposé jusque-là. On le trouve en suivant ce lien ou celui-là. Dans les 2 cas, le plan est téléchargeable en pdf. Il a été conçu, sauf erreur, par Monsieur Roger BERNARD, d’où son nom de « cuisinière Bernard ». Qu’il soit remercié pour son ouverture, son inventivité et son esprit de partage.

Modèle de base

Avantages de ce modèle :

construction sur la base d’une petite table, donc plus besoin d’en trouver une ou de cuisiner au ras du sol
la chaleur arrive par le dessous, par réflexion. Donc accès beaucoup plus pratique par le dessus et à bonne hauteur
le réflecteur réfléchit le flux de chaleur solaire sur le fond du récipient, ce qui est plus dans la logique d’un chauffage alimentaire. De plus, il est réglable en inclinaison et il est escamotable
son profil parabolique permet une concentration de la chaleur, d’où des températures relativement élevées

La construction de ce modèle a commencé pendant l’hiver 2023, en suivant assez fidèlement le plan initial.
Les premiers essais ont montré l’intérêt de cette conception, mais rapidement, nous avons souhaité y apporter des modifications.

Modifications

2 misérables roulettes étaient proposées sur le plan. Bien trop petites pour rouler efficacement sur de l’herbe ou dans une cour en gravier. 4 roues nettement plus généreuses (20 cm. et 10 cm.de diamètre), ont été adaptées.
2 poignées de transport ont été ajoutées (quelques plaisantins l’ont d’ailleurs rapidement re-baptisé « le déambulateur » !)
la visée de l’alignement solaire n’était pas aisée. Un petit stylet escamotable a réglé ce problème. L’ombre portée du stylet permet de visualiser commodément l’alignement, et renseigne également sur la hauteur solaire (azimut) par la longueur de l’ombre portée, variable en fonction de l’heure et de la saison, un peu comme un cadran solaire.
le concept de base de cette cuisinière Bernard prévoyait un seul récipient culinaire dédié à cet unique usage, encastré dans le plateau supérieur.
Outre le fait qu’on ne peut pas changer de récipient ou chauffer simultanément 2 casseroles, une partie de l’échauffement était dissipée par la partie haute et le couvercle, à l’air libre. Un coussin ou une couverture limitaient ces déperditions, mais sont restés des remèdes sommaires.
L’idée est donc venue de modifier cette conception :
- disposer d’un plateau ouvrant, donnant accès à une enceinte de chauffage fermée, permettant l’utilisation de n’importe quel récipient (ou plusieurs petits récipients)
- réchauffer cette enceinte par le dessous ET par le dessus, pour augmenter la puissance de chauffe.
  D’où l’étude d’un réflecteur supérieur, ainsi que l’étude de la géométrie de l’enceinte de chauffage, avec des vitrages hauts et bas adaptés au rayonnement réfléchi par ce réflecteur additionnel, qu’il a fallut imaginer, dimensionner et expérimenter.
  Ce développement a eu lieu pendant une partie de l’hiver 2024 et ne fut pas si simple. Il est désormais opérationnel. La puissance totale est nettement améliorée.
  On dépasse facilement 100 à 120° dans l’enceinte de chauffage, jusqu’à 150° en été. On arrive à l’ébullition dans les casseroles au bout d’environ d’une heure. (efficacité maximum entre 11 et 15 heures environ). On y a cuit des biscuits, des tartes et des gâteaux et même des viandes.
Autre modification, presque mineure : entrebâillement, sur 2 hauteurs, de l’enceinte, pour la ventilation des odeurs et de l’humidité emprisonnées à l’intérieur.

Mais la modification la plus importante et la plus spectaculaire provient de la collaboration entre l’auteur de cette page et Thierry. J., ingénieur resté développeur dans l’âme pendant sa retraite : mise au point d’un dispositif automatique de suivi du soleil, l’appareil étant capable de tourner de lui-même pour suivre la course du soleil.
Auparavant, il fallait être présent pour recaler manuellement l’alignement du four par rapport au soleil, environ tous les quarts d’heure.

Il se trouve que le train de roues qui équipent le modèle permettaient opportunément de le faire pivoter sur place.
« Il ne restait plus qu’à… » développer une solution permettant de réaliser un auto-alignement de l’appareil et de ses miroirs.

La solution retenue imaginée repose sur :

une motorisation de 2 roues, en sens contraire, permettant à l’appareil de pivoter sur place, constituée de 2 moteurs électriques fortement démultipliés et reliés aux roues arrières par un jeu de poulies et de courroies débrayables. Les 2 roues avant sont « folles » et suivent le mouvement.

un boitier électronique équipé de 2 photo-résistances dédiées à une mesure différentielle de l’intensité lumineuse de la lumière solaire, et d’une carte électronique processorisée associée à un programme informatique paramétrable, contrôlant la rotation des moteurs jusqu’à l’équilibrage des intensités lumineuses mesurées, et enfin de capteurs photovoltaïques pour l’autonomie électrique associés à une petite batterie-tampon.

Ce boitier de contrôle a été mis au point et réalisé pat Thierry. …Et ça marche ! (tant que le soleil brille !).
On a pu dès lors préparer ce four solaire le matin (réflecteurs ouverts, aliments à chauffer), avant même l’arrivée du soleil. Celui-ci suit docilement la course du soleil dès que le soleil arrive, et nous fournit des plats chauds à notre retour quelques heures plus tard….

Séchoir solaire

Le séchage de légumes ou de fruits en tranches offre un mode de conservation intéressant, venant compléter d’autres méthodes connues. Il existe des séchoirs électriques, efficaces mais au prix d’une consommation électrique non négligeable pour parvenir à extraire un taux d’humidité parfois important.
Or, l’énergie solaire gratuite et abondante en été permet de réaliser cette tâche facilement. Il suffisait de construire un tel séchoir, dont le manuel de fabrication existe, édité par Terre Vivante, sous forme d’un petit livre agrémenté de schémas, de nombreuses photos et assorti d’un plan détaillé permettant de construire cet appareil sans compétences particulières.
Ceux que cela intéresse pourront trouver cette documentation en activant ce lien : page du site Terre Vivante, qui permet de feuilleter et de commander l’ouvrage. Ce document est également dans la bibliothèque de Chloro’Fill, à la disposition des adhérents.
Principe de fonctionnement : les produits à dessécher, étalés en tranches sur des claies, sont traversés dans le séchoir par un flux d’air réchauffé par le soleil après un circuit compliqué passant par le capteur thermique de la face avant, vitré et noir.
Un petit ventilateur électrique (récupération d’un vieil ordinateur) entraine cette lame d’air. Ce ventilateur tourne, alimenté soit par des petits panneaux photovoltaïques annexes pendant la journée, soit par un petit bloc d’alimentation électrique la nuit.
Le système est simple et il fonctionne.

Aliments propices à la conservation par dessication : pommes, poires, tomates, champignons, prunes, raisin, etc.

Caisse isotherme

Tout cela est parti du principe de la marmite norvégienne et de notre fabrication artisanale de yaourts, qui nécessite de les maintenir environ une nuit vers 37°. Une cocotte-minute remplie de yaourts chauffés était maintenue en température dans un carton rembourré de vieilles couvertures pour l’isolation. Ce procédé était rudimentaire, mais ça marche, sans électricité, sans yaourtière.
– 2ème étape : 2 caisses en plastique l’une dans l’autre à la place des vieux cartons, la caisse intérieure remplie d’eau à 40° environ avec les yaourts partiellement immergés dans ce bain-marie. L’espace entre la caisse extérieure et la caisse intérieure est isolé avec des découpes de polystyrène.

Nous avons vite compris que cet usage en tant que yaourtière convenait tout aussi bien pour tenir longtemps au chaud des aliments, en casserole ou dans un plat. Cela pouvait aussi servir l’été pour tenir au frais des boissons quand il n’y avait plus assez de place dans le frigo.

– 3ème étape : construction d’une caisse isotherme, sur la base d’une simple caisse en bois, avec une isolation renforcée et des dimensions soigneusement choisies pour nous permettre de loger la plus grosse de nos cocottes-minutes, une vieille SEB 10 litres, dans cette enceinte isolée thermiquement. Cette réalisation est pourvue d’un couvercle sur charnière, de 4 roulettes (elle est relativement lourde) et tout l’intérieur est tapissé de revêtement réfléchissant.
Cet objet, qui fait maintenant partie intégrante de nos équipements de cuisine, nous permet :

de fabriquer des yaourts, ce qui était sa fonction première : un bac en plastique rempli de yaourts en fabrication se glisse juste dans l’enceinte isolée, avec ou sans eau dans le bac. On peut même en empiler deux. Résultat garanti avec un départ vers 40° et au bout d’une nuit, sans aucune régulation ni appoint de chauffage.
de maintenir longtemps au chaud un repas. On peut loger une cocotte-minute ou 2 ou 3 casseroles sur 2 étages. On peut tout aussi bien tenir au frais 6 bouteilles, tout comme une glacière électrique, mais sans électricité !
de poursuivre une cuisson à l’intérieur de cette enceinte isotherme dans un plat, ou mieux, dans une cocotte-minute. En admettant une température de 120° obtenue par les miracles de la thermodynamique dans la cocotte-minute mise en pression, la cuisson va se poursuivre dans la caisse isotherme avec une décroissance très lente de la température, qui permet de poursuivre cette cuisson longtemps en douceur. Idéal pour des betteraves rouges par exemple, dont le temps de cuisson est facilement réduit de moitié. Idem pour des patates ou du riz.
L’utilisation de ce système nous permet de faire des économies importantes sur la consommation énergétique de notre cuisinière à gaz.