Four solaire – simple et crucial

L’année dernière, au printemps, j’ai rencontré Steen Carlsen. Il a beaucoup voyagé en Asie et en Afrique de l’Est, y compris en Zambie, c’est pourquoi j’ai entendu parler de lui. Steen a une formation en électronique et en génie électrique et nous avons déjà eu de nombreuses conversations intéressantes. Malheureusement, Steen est en phase terminale et est pressé de réaliser quelques projets avant qu’il ne soit trop tard. Lorsqu’il m’a montré son projet de four solaire, je lui ai proposé d’en parler ici, dans l’espoir que sa description détaillée de cette technologie simple et cruciale puisse toucher davantage de personnes qui en bénéficieraient grandement.

Nous espérons que ce rapport servira de source technique à tous ceux qui souhaitent donner des instructions pour la construction et l’utilisation de fours solaires dans des régions du monde où aucune des approches les plus modernes n’est encore possible. Steen mentionne les camps de réfugiés comme des endroits où aucune marchandise, encore moins l’énergie, n’est donnée.

Le rapport contient des détails techniques rares et très détaillés sur les principes de la conductivité thermique. C’est une lecture incontournable pour tous ceux qui ont vraiment besoin de gérer les températures dans n’importe quel système. C’est un exercice pour capter, confiner et ne pas gaspiller l’énergie thermique.

Voici des extraits du rapport de Steen. Télécharger le rapport complet ici.

Considérations, calculs de conception, construction, test et évaluation d’un four solaire à cavité murale

L’utilisation de combustibles fossiles pose de nombreux problèmes, notamment dans les camps de réfugiés. Les fours solaires à simple paroi se sont avérés efficaces au Ladakh (dans l’Himalaya), bien qu’une température de fonctionnement plus élevée soit souhaitée. Ce rapport étudie la faisabilité de la conception d’un four solaire à double paroi (c.-à-d. cavité) et à double vitrage, dans le but d’élever la température de fonctionnement aussi près que possible de 100 degrés Celsius.

Un prototype a été construit et testé à Aarhus, au Danemark (Latitude 56o 16’N ; Longitude 10o 20’E), où il a atteint une température maximale de 83,0 degrés Celsius le 13 août 2022. Le test du four s’est bien conformé aux calculs théoriques.

Un processus de conception crucial consiste à additionner les trois flux de chaleur – celui de la conduction, celui de la convection et celui du rayonnement. Connaissant la somme de chacune de ces trois contributions de flux de chaleur (notée ΣP) et connaissant la différence de température entre les températures souhaitées TA et TB, je peux maintenant calculer la résistance thermique résultante RTh = |TB – TA| / ΣP.

Dans un système thermique, une résistance thermique se compare à une résistance électrique dans un système électrique.

Dans un système thermique, une capacité thermique se compare à une capacité électrique dans un système électrique.

Dans un système thermique, un flux de chaleur est comparable à un courant électrique dans un système électrique.

Dans un système thermique, une température se compare à une tension dans un système électrique.

Sur la base des calculs, des résultats des tests et des leçons apprises, je pense que la température d’un prototype ultérieur peut être augmentée de 5 à 15 degrés Celsius supplémentaires. La conception, la technologie, le choix des matériaux et des outils nécessaires ont été conçus pour être adaptés aux conditions dans les camps de réfugiés. J’ai essayé d’utiliser des matériaux légers recyclés ou bon marché. Je me suis efforcé de faire une conception qui peut être faite par un bricoleur qualifié.

Depuis le début du XXe siècle, les boîtes à foin ont été largement utilisées pour réduire la consommation de carburant. Il semble évident de fusionner les fonctions des fours solaires et des caisses à foin, ce qui impliquerait des économies de combustible/bois de chauffage même pendant les saisons des pluies. Un autre objectif supplémentaire des fours solaires est de stériliser l’eau contaminée afin de réduire le taux de mortalité élevé causé par l’eau potable boueuse.

Ce rapport s’adresse aux réfugiés, aux gestionnaires de camps de réfugiés, aux ONG et autres organisations, aux bricoleurs — et à quiconque pourrait être intéressé. Dans toute conception – dans toute activité – un retour d’information de l’utilisateur final est crucial. Aidez-moi à m’améliorer en me faisant part de vos commentaires, qu’il s’agisse de suggestions, de questions, d’expériences ou autre.

Il y a cependant une date limite pour les commentaires, car je souffre d’un certain nombre de maladies incurables. J’espère, avec ce rapport, atteindre les organisations et les individus qui souhaitent utiliser le rapport et, espérons-le, faire avancer mon travail.

Je souhaite que ce rapport soit accessible gratuitement à tous sur Internet. Je n’ai aucun intérêt économique dans ce projet.

Aarhus, Danemark, 16 décembre 2022.

Steen Carlsen MSc. EE
Regenburgsgade 11, 8000 Aarhus C. Danemark.
Courriel : [email protected]
Portable : +45 23636968

À titre de référence et de comparaison, veuillez consulter la page 90 du rapport de l’USAID Programmes de réchauds économes en combustible dans les contextes humanitaires.