Four solaire : fonctionnement, avantages et inconvénients

Nous vivons une époque de changement, où l’avenir de la planète devient incertain. Il est urgent d’avoir recours à des énergies renouvelables si nous souhaitons laisser un futur à nos enfants. L’énergie solaire fait partie de ces solutions, et est utilisée aujourd’hui dans de nombreux cas, comme par exemple recharger des batteries de téléphones, ou chauffer les habitations.

Dans cet article, nous allons nous intéresser plus précisément au four solaire, créé en 1946 par un Français : Félix Trombe. Comment fonctionnent-ils ? Quels sont leurs avantages et inconvénients ? Les fours solaires n’auront plus aucun secret pour vous.

Fonctionnement du four solaire

Comme son nom l’indique, un four solaire marche à l’aide du soleil. L’idée est de capter ses rayons dans des miroirs réfléchissants, concentrant ainsi l’équivalent de l’énergie de 10 000 soleils !

Le principe des cuiseurs solaires est le même que celui du four traditionnel : concentrer de la chaleur dans un espace réduit afin de faire cuire ou réchauffer des aliments. La différence, c’est qu’il est non-polluant et économique, car il ne nécessite ni électricité ni énergie fossile.

Les avantages et inconvénients

Comme toute chose, utiliser un four solaire est intéressant, mais comporte également des inconvénients, que nous allons découvrir dès à présent.

Intérêt de ce four

• Un prix abordable

Les tarifs sont relativement raisonnables, variant entre 50 et 200 euros. Il est même possible pour les plus bricoleurs de fabriquer soi-même des cuiseurs solaires.

• Non-polluant

Lors de la cuisson solaire de vos aliments, il n’y a aucune émission de CO₂ ; celle-ci se fait grâce à une énergie entièrement renouvelable.

• Économique

Pas besoin d’électricité pour faire fonctionner votre cuiseur. L’énergie solaire est gratuite, et vous fera réaliser de grosses économies, notamment pour un usage d’appoint.

• Pratique

Les fours solaires sont légers et adaptés à un usage à l’extérieur. Besoin d’un cuiseur lors d’un camping ou d’une randonnée ? Laissez un peu de côté les barbecues, et préparez-vous de bons petits plats grâce à votre four solaire, que vous pouvez amener aisément dans la nature avec vous.

• Préserve une bonne santé

La cuisson en four solaire est plus douce que celle d’un four traditionnel. Les propriétés nutritionnelles des aliments telles que les vitamines sont ainsi préservées.

• Économise des ressources énergétiques comme le bois

L’usage de ce type de four permet de réduire la consommation de bois pour cuire et cela réduit la déforestation par exemple. Il est d’ailleurs utilisé à cette fin dans des pays comme Madagascar. Dans le même ordre d’idée il peut réduire la consommation d’énergies fossiles.

• Pas toxique

Même si faire une barbecue est agréable en famille ou entre mais, la cuisson au barbecue peut engendrer une certaine toxicité dans la cuisson des aliments, principalement les viandes. Avec le cuiseur solaire, votre nourriture est cuite de façon parfaitement saine.

Inconvénients

• Usage extérieur

Pour le moment, il n’existe, logiquement, que des fours solaires fonctionnant à l’extérieur.

• Contraintes météorologiques

Selon les pays et les régions, il est impossible d’utiliser le four solaire à l’année, en raison du manque de soleil durant certaines saisons.

• Temps de cuisson long

Le temps de cuisson de vos plats sera plus long qu’en passant par un four traditionnel. Se servir d’un four solaire requiert donc un peu de patience. Cependant, les nouveaux modèles corrigent de mieux en mieux ce défaut.

• Avoir recours à des précautions

Un four solaire ou un cuiseur solaire peut provoquer des brûlures, des éblouissements, et peuvent abîmer la vue s’ils n’est pas utilisé avec précaution.

Types de four solaire

Il existe deux sortes de fours solaires : le four ouvert parabolique, dit « à concentration », et le four fermé du type boite.

Four à panneaux solaires

Le four fermé de type « boîte » est souvent fait de bois, et fermé par une vitre. Il utilise le principe de l’effet de serre en piégeant la chaleur des rayonnements infrarouges du soleil derrière la vitre, faisant ainsi monter la température doucement à l’intérieur du caisson isolé.

La  boîte thermiquement isolée, dans laquelle le rayonnement solaire est capté et l’intérieur de la boîte peut être chauffé. Comme les matières utilisées sont de faible conductivité, il n’y a aucun risque d’incendie, de brûlures ou d’atteindre une température si élevée qu’ils peuvent brûler les aliments.

Four solaire concentré ou parabolique

Le four parabolique est composé d’un réflecteur, la parabole, afin que ses surfaces capturent les rayons du soleil, pour ensuite les concentrer et les envoyer sur les aliments à cuire. La technique de ce four solaire consiste à concentrer le rayonnement solaire d’une surface en un seul point. Il s’agit généralement d’une antenne parabolique qui agit comme un réflecteur. Juste au point où le rayonnement est concentré, la casserole ou la nourriture est préparée pour la cuisson, où des températures élevées sont atteintes et où la nourriture peut être frite ou les liquides bouillis. Dans le four à concentration, lorsqu’une trop grande température est atteinte au point focal, il est nécessaire de contrôler le processus de chauffage et de se protéger des brûlures éventuelles.

Au sein de ces deux familles, il existe de nombreux types et variables, et tout dépend de l’ingéniosité de la fabrication, des pièces disponibles et de l’imagination.

 Comment construire un four solaire ?

1, – Déterminer son usage

Il est facile de trouver dans diverses sources , des guides et des tutoriels , en particulier sur Internet. Dans la grande majorité de ces publications, on omet souvent des données concernant les températures, les temps de cuisson, la durabilité de l’appareil et d’autres aspects importants concernant ce que l’on peut attendre de l’appareil une fois qu’il est terminé et en service.

Si vous songez à construire un four solaire domestique, la première chose que vous devez définir est l’utilisation de l’appareil que vous allez faire. Que ce soit à des fins didactiques ou expérimentales, comme un projet scientifique à l’école ou pour expérimenter avec l’énergie solaire thermique, il suffira certainement de construire un appareil de conception simple et au moindre coût possible. Au contraire, si votre objectif est de construire un appareil artisanal pour cuisiner de manière habituelle et dans des temps acceptables en utilisant l’énergie du soleil, vous devrez nécessairement partir d’un bon design, utiliser des matériaux appropriés et suivre un processus de construction soigné.

2, – La température optimale

Une chose que vous ne savez peut-être pas, c’est que la plupart des cuisinières et des fours solaires fabriqués avec des objets recyclés ont été conçus en fonction de la pasteurisation de l’eau dans les régions où il est très difficile d’obtenir de l’eau potable pour diverses raisons.

La plupart des endroits où sont développés les fours solaires , se situent près de l’équateur, là  où l’énergie solaire disponible est plus grande et donc la performance de tout appareil solaire est supérieure. Votre choix devra donc s’orienter également en fonction de l’ensoleillement et de votre situation géographique.

Pasteuriser l’eau de puits, de ruisseaux ou d’autres sources naturelles, nécessite une performance plus importante du dispositif. La température doit donc être supérieure à 65°C.  Cependant, pour beaucoup de gens qui vivent en milieu urbain, le besoin de pasteuriser l’eau n’est pas pertinent et ce qu’ils recherchent vraiment, c’est de construire un four solaire qui peut être utilisé pour cuisiner et pour cela le niveau de 65°C est bien insuffisant. Pour garantir la cuisson des aliments dans un four solaire, il doit pouvoir atteindre une température de travail supérieure à 90 °C, c’est donc la barrière à franchir si l’on veut faire un appareil utile.

Sous nos latitudes, les conceptions simples des fours solaires faits maison avec du carton et du papier d’alu, atteignent généralement près de 80 °C, il sera donc nécessaire d’améliorer les aspects de la conception et / ou utiliser des matériaux plus appropriés pour atteindre des températures plus élevées. Dans ces conditions, il doit être utilisé face au soleil pour obtenir le meilleur rendement. En lignes générales, un équipement fait maison commence à avoir une utilité pratique pour cuisiner de forme habituelle dans la mesure qui permet d’obtenir environ 120 °C, en dessous de cette valeur la cuisson est lente et limitée à quelques préparations très simples.

L’intention n’est pas  de décourager quiconque dans l’auto-construction de fours solaires domestiques, mais bien de ne pas générer de fausses attentes chez les gens qui ne connaissent pas le sujet en leur faisant croire qu’ils pourront cuisiner parfaitement avec n’importe quel tuto.

3, – Le design

La première étape pour construire un four solaire, est de choisir un design approprié, de nombreux sites Web à tendance écologique offrent des informations pour les faire, mais il convient de noter que si vous pouvez trouver des conceptions tout à fait optimales, il y a d’autres qui n’ont aucun critère technique du tout.

L’idée de cet article  est de guider les personnes novices en ce qui concerne  la cuisine solaire, et qui n’ont donc pas encore tous  les éléments pour savoir si une conception est bonne ou non pour construire un four.  Divers tutoriel sur la construction d’un four solaire sont visibles sur youtube par exemple :

4, – Le choix des matériaux

Pour construire un four solaire, ce choix doit être fait en fonction de ce que vous voulez en faire et des performances que vous souhaitez obtenir de l’appareil résultant.

Analysons les options possibles pour chacune des parties du four solaire :

La structure ou enveloppe

Une grande majorité des publications sur les fours solaires domestiques recommandent de réaliser l’espace de cuisson et l’enveloppe avec des déchets tels que boîtes à chaussures, boîtes à pizza, etc. Du point de vue du recyclage et de son coût économique nul, cela peut être bon, mais le carton n’est pas le matériau le plus approprié dans de nombreux cas. Le carton a peu de résistance mécanique, il fatigue rapidement, n’est pas résistant aux intempéries ou à l’humidité qui se produit dans le four en raison de l’évaporation de l’eau des aliments. Ce n’est pas non plus un matériau hygiénique, il retient les odeurs et est très difficile à nettoyer en cas de déversements ou d’éclaboussures.

Si vous construisez un cuiseur solaire pour une utilisation expérimentale et que vous n’allez l’utiliser que quelques fois, l’utilisation de boîtes en carton peut être une option abordable et accessible. Mais si votre intention est de fabriquer un appareil pour une utilisation régulière, les boîtes en carton ne sont pas optimales pour construire un four solaire.

Si vous avez l’intention de fabriquer un appareil pour un usage habituel,  il existe des alternatives comme les panneaux d’aggloméré, la fibre, la tôle qui sont plus stables, hygiéniques et de bonne résistance mécanique.

L’isolation thermique

Pour l’isolation thermique de la zone de cuisson il y existe  plusieurs options.  L’idée est de placer entre les murs intérieurs et extérieurs du four, certains matériaux de haute résistance thermique.  il existe plusieurs alternatives, allant de ne rien utiliser (laisser l’espace vide) ou utiliser le journal, du carton, de la laine, des fibres végétales, etc.

Si la construction de l’appareil  pour objectif une projet pédagogique scolaire ou similaire, laissez le vide ou  utilisez  du papier journal ou encore du carton comme matériau isolant. C’est bon marché, facile et dans une certaine mesure cela aidera à retenir la chaleur.

Si vous voulez construire un four solaire pour une utilisation continue, il est conseillé d’utiliser des matériaux avec de meilleures caractéristiques afin d’atteindre une efficacité raisonnable. L’utilisation d’isolant pour les fours conventionnels ou de la laine minérale est le plus recommandé. Les panneaux de liège sont faciles à travailler et constituent également une bonne isolation. N’utilisez jamais d’isolants issus de l’industrie chimique car ils produisent des vapeurs toxiques lorsqu’ils sont chauffées et peuvent s’infiltrer dans la zone de cuisson.

Les parois intérieures de la zone de cuisson

Pour améliorer l’efficacité du four solaire, il est conseillé de recouvrir les parois intérieures de la zone de cuisson (sauf le fond) d’un matériau réfléchissant. Ils redirigeront une partie des rayons du soleil vers la base de la zone de cuisson.

La plupart des publications recommandent l’utilisation de feuilles d’aluminium. Pour une expérimentation ou un objectif didactique, il suffit de  coller du papier d’aluminium sur les parois latérales.  Cette solution n’est pas pérenne mais elle est très économique.

Si vous voulez faire un four solaire qui a une utilité pratique, les plaques métalliques de type miroir en aluminium, sont durables, légères t résistent à l’exposition à la chaleur sans se détériorer.

Normalement, dans tous les cas, il est recommandé d’utiliser du verre avec des cristaux aussi transparents que possible. Si le four solaire domestique est conçu pour générer des températures élevées, il est conseillé d’utiliser du verre ou du verre trempé (résistant à la chaleur). Un système de couvercle capable de permettre la dilatation du verre causée par la chaleur est à prévoir sinon il se brisera lorsqu’il aura atteint une certaine température.

Dans les modèles les plus simples, le besoin d’une plaque absorbante peut être satisfait par le même récipient de cuisson, qui doit nécessairement être métallique et de couleur noir mat. Dans le cas de la planification de la construction d’un four solaire pour une utilisation régulière et avec de meilleures performances, il est nécessaire d’incorporer une plaque absorbante dans le fond de la boîte de cuisson. Un matériau approprié pour cela est une plaque ou un plateau métallique et noir, qui fournit la masse thermique et améliore considérablement les performances de l’appareil.

La recommandation habituelle dans de nombreuses sources, réitère l’utilisation de feuilles d’aluminium comme matériau pour construire les réflecteurs externes. Soyez vigilant car ce matériau ne fournit que de faibles performances et n’est pas durable.

Recommandations lors de la construction d’un four solaire

Pour construire un four solaire domestique et surtout si vous avez l’espoir de l’utiliser pour cuisiner régulièrement, en plus de choisir un bon design et d’utiliser des matériaux appropriés, il est nécessaire d’avoir les outils et autres éléments nécessaires à sa fabrication.

En plus d’avoir accès aux outils nécessaires à la bonne transformation des différents matériaux, il y a la compétence ou la capacité de les utiliser correctement. La réflexion du rayonnement solaire obéit à des lois optiques et son optimisation dépend en grande partie du respect fidèle de la géométrie et des mesures angulaires et linéaires indiquées dans les plans ou guides de construction. Il est fondamental des les respecter afin de ne pas créer de ponts thermiques à l’origine des pertes de chaleur. Les surfaces réfléchissantes sont délicates à manipuler et exigent beaucoup de soin dans la coupe et les jonctions, une erreur peut signifier la perte irrémédiable du matériel et précisément ces surfaces sont les éléments qui représentent le plus grand coût économique dans le projet.

Un bon concept, encore à améliorer

Vous en savez désormais un peu plus sur les fours solaires. Dans une période de transition écologique, ils constituent un élément intéressant, qui présente de nombreux intérêts pour la planète, mais aussi votre porte-monnaie. Ils comportent également des défauts, certes, mais qu’on peut espérer voir se régler au fil de l’évolution technologique.

À ce jour, le retour aux astuces écologiques ancestrales, à l’image du cuiseur solaire, sont en expansion, mais pas encore au point. Il est important de les encourager afin qu’à l’avenir, elles nous apportent autant, voire plus, que nos technologies actuelles, tout en restant abordables, afin que tout le monde puisse y avoir accès, et ainsi préserver notre planète.