Four solaire à entonnoir
inclinable
à réaliser soi - même

Réalisé au Lycée Fresnel Paris par MICHEL François Professeur de construction optique avec ses élèves de BTS Génie Optique Option Instrumentale.

Etude réalisée pour l'Association pour le développement du village Melga (ADM) au Mali..

Ce site est destiné à tous ceux qui veulent développer l'énergie solaire pour contribuer à diminuer l'effet de serre, la déforestation et le transport du bois par les femmes en Afrique ou tout simplement pour la beauté de transformer l'énergie avec le maximum de rendement donc un minimum d'effort.

Permet de réaliser un repas par jour au minimum.

Rentabilité du four en 2 ans.

Voir les 2 dimensions de four (contenance de la marmite : 5 litres ou 16,5 litres) dans la partie montage. Les photos correspondent au four le plus grand.

Four en position verticale avec porte
ouverte pour accéder à la marmite.

Four paris

Prise de vue inclinée à 20° avec flash pour voir les retours de la lumière.
Eviter les plis sur le mylar, c'est de la lumière qui n'arrive pas sur la marmite. Certains sont ici bien visibles.

Marmite

.

Principe

Transformer l'énergie lumineuse en énergie calorifique.

Collecter : Avoir une ouverture suffisante 1,8 m² pour capter l'énergie solaire et avoir de la puissance.
Accumuler : Par une marmite noire, il s'agit d'absorber l'énergie pour qu'elle se diffuse à l'intérieur du récipient.
Créer un effet de serre : La vapeur d'eau est l'un des meilleurs gaz à effet de serre. Il faut donc un couvercle à la marmite. Le verre permet de suivre la cuisson.
Produire de la pression : La température dépend de la pression. Dans le cas d'une marmite avec un couvercle, la pression même faible augmente les performances du système.
Plus aucun problème d'étanchéïté comme dans les divers systèmes utilisant principalement l'effet de serre. Une cocotte minute pourrait encore augmenter les performances.

Performances, dimensions et coûts

- 1400 Watts: Surface d'ouverture perpendiculaire aux rayons lumineux (l'orientation tous les 3/4 h suffit).
- Indépendant de la température extérieure donc utilisable sous n'importe quelle latitude mais dépendant d'un ciel bleu.
- Température de l'air dans le four : 200° en 0h30
- Température de l'eau ( pour 1,5 litre) dans le four : 95° en 1h15
- Les parois du four restent à température ambiante
- Contenance du four (marmite) 16,5 litres. Marmite en inox noircie au feu de bois : diamètre 280 mm, hauteur : 380 mm.
- Entonnoir : 1,5 m de haut, diagonale de l'octogone 1,7 m. Ouverture de base : 500 x 300mm
- Peu d'éblouissement pour le cuisinier entre autre (contrairement aux paraboles) : l'angle d'ouverture a été calculé pour que les rayons lumineux convergent dans un "volume focal" où se trouve la marmite. Le panneau sur le sol renvoit de la lumière vers la marmite et aussi un peu à l'extérieur.
- Assemblage facile
- Prix : 400€ (marmite + couvercle en verre compris)

Fonctionnement

- L'axe élévateur fixé au plateau de sol positionne la marmite dans la zone "focale" de l'entonnoir.
- L'angle d'ouverture de l'entonnoir est de 23° Maxi. Au delà, l'ensemble des rayons n'atteint pas la marmite après réflexion sur une 2è face.
- Le basculement et l'orientation tous les 3/4 heure suffisent pour maintenir la puissance du four.
Remarque : Ne pas envelopper la marmite d'un plastique. Vous n'augmenterez pas l'effet de serre et de plus il fond très rapidement ( sans parler de l'odeur).

Axe élévateur avec ces 2 lattes + Présentation de la marmite.

- Le croisement des 2 lattes (en bois si l'on veut)
provoque une surépaisseur qui rend la marmite instable.
Il faut donc rajouter des portions de lattes sur la plus basses
pour supprimer ce problème.
lattes

- L'axe surélève la marmite pour récupérer
aussi l'énergie lumineuse par le dessous.
- Les 2 lattes ont ici été usinées pour supprimer
le décalage de hauteur des 2 lattes.
- La solution précédente est moins couteuse. latteaxe

- Les équerres aux 3 extrémités des lattes
évitent à la marmite de tomber.
- La 4è n'exite pas pour une sortie plus facile du plat.
latteaxe1

La partie supérieure de la marmite sert de four.
marmite2

Celle - ci possède des trous pour laisser
passer la vapeur d'eau entre les deux récipiants.
marmite1

La partie supérieure peut servir de couscoussier
ou de four à pain.
marmite3

Positionnement de l'entonnoire : Basculement et orientation pour que l'axe de l'entonnoir reste dirigé vers le soleil.
Vous gardez ainsi la même puissance tout au long de la cuisson.

- Equerre montée dans le
panneau opposé à la porte.
3

Rentrer le clou désiré dans le trou de l'équerre.
4

Le piquet surmonté de clous sans tête tous les 100 mm
va permettre de basculer l'entonnoir en fonction de la
hauteur du soleil dans le ciel. L'ombre projetée du piquet
doit rester dans le milieu du panneau pour orienter l'entonnoir.
2

Entonnoir orienté et basculé pour une puissance maximum.
L'orientation peut aussi se faire par l'ombre projetée au sol.
Les bords de l'ombre restent parallèles au panneau posé au sol.
Ne pas prendre de panneaux mélaminés blancs comme sur la photo,
l'extérieur du four finit par être éblouissant. 1






















L'ombre projetée sur le disque blanc montre
le mauvais bascument de l'entonnoir.
BASC1

L'ombre projetée sur le disque blanc montre
le bon bascument de l'entonnoir.
BASC2

En position presque vertical de
l'entonnoir, le fil nylon avec la
sardine de tente règle le basculement
dans l'autre sens.
5

Le bloqueur règle la position relevée
de l'entonnoir. 6











Utilisation d'une jupe en mylar pour augmenter la réflexion sur la marmite
+ renforts en nylon pour stabiliser et rigidifier l'ensemble.

Placer une jupe amovible en mylar autour
de l'ouverture, face à la porte et maintenue
par des bandes de collant double face
355

Fil nylon de chaque coté de
l'entonnoir pour lui éviter
de tomber à cause du vent ou
lors du basculement de l'entonnoir.
2365

Aubans pour rigidifier l'entonnoir.
Porte très utile pour accéder au plat sans modifier
l'orientation et le basculement de l'entonnoir.
15

Ensemble monté et positionné avec la marmite noire.
Utiliser des gants de cuisine pour sortir le plat du four. 350


Montage

- Découper les parties triangulaires en quinconce pour ne pas avoir de perte.
- Placer l'adhésif double face sur l'arrière du panneau. Retourner le panneau. Tendre le mylar raisonablement pour ne pas faire de pli et rabater le sur l'adhésif en face arrière.
- Dimension des panneaux :

Pour une marmitte de 16,5 litres, prendre les dimensions suivantes:

Parties triangulaires : 4 panneaux de 0,8 m de large en haut, 5 cm de large en bas (ne pas garder la pointe du triangle) et 1,5 m de hauteur
Parties rectangulaires : 1 x 0,3 m x 1,5 m, 1 x 0,3 m x 0,3 m, 1 x 0,3 m x 1,20 m, 2 x 0,5 m x 1,5 m, 2 x 0,5 m x 0,7 m (la 2è à mettre en double épaisseur pour que le mylar ne se déchire pas lors de la rotation du four sur la plaque de base).

Pour une marmitte de 5 litres et de diamètre 25cm (prendre un couscousier noir), prendre les dimensions suivantes (la porte disparait):

Parties triangulaires : 4 panneaux de 0,53 m de large en haut, 5 cm de large en bas (ne pas garder la pointe du triangle) et 1 m de hauteur
Parties rectangulaires : 1 x 0,3 m x 1 m, 1 x 0,3 m x 1 m, 2 x 0,5 m x 1 m, 2 x 0,5 m x 0,7 m (la 2è à mettre en double épaisseur pour que le mylar ne se déchire pas lors de la rotation du four sur la plaque de base).


Fixation des panneaux de bois par l'intermédiaire d'équerres ouvert à 135°

Fixation équerres dans la partie basse de
l'entonnoir + montage charnières avec le
panneau en appui au sol. Ne pas fixer les
charnières trop près du bord de ce panneau.

equr1

Fixations des équerres dans la partie haute de l'entonnoir.
Aubans pour la rigidité.

equr2


Equerre pivotante pour l'ouverture de la porte

007

Porte ouverte avec :
L'équerre pivotante basculée et équerre intérieur
fixe pour que la porte ne bascule pas à l'intérieur de l'entonnoir.

008


Découpage du mylar + collage par ruban adhésif double face

Pour ne pas avoir de perte,
placer les panneaux en quinquonce.

2296

Laisser 10 cm entre chaque panneau
puis découper entre les deux.

2299

Associer les autres panneaux et la porte de 1,10 m
Ne pas oubier la plaque de base + la jupe.

2301

Placer le ruban adhésif de 5 cm de large sur
les bords de chaque panneau puis positionner
le mylar sans trop le tendre pour éviter les plis.

2297

Modifications possibles

- Les panneaux de bois peuvent être remplacés par des lattes métaliques (genre cornière) qui se fixent sur les équerres. Vous faites ainsi une cage et l'ensemble est beaucoup plus léger.
- Le mylar est alors tendu depuis les lattes.
- Le mylar n'étant pas maintenu en son milieu, il faut croiser du fil nylon derrière les surfaces de mylar pour renforcer la résistance au vent.

Liste des matériaux nécessaires à la réalisation du four

- Panneaux de bois (plus facilement découpable) mélaminé (pas de mélaminé blanc comme sur les photos, sinon l'extérieur est un peu éblouissant) de dimensions : 1,22 m x 2,44 m et 18 mm d'épaisseur. Un tronc de cône est plus compliqué et plus coûteux à réaliser.
- Réflect - a - gros de luxe : C'est du mylar avec une couche plastifiée lui donnant une réssistance au déchirement.
Il réfléchit 99% de la lumière (réflect - a - gros ordinaire : 95%). Total : 4,5 m.
- Vis M5 + écrous
- Equerre à 135° pour la fixation de l'ensemble : 26 larges et 2 étroites pour maintenir la porte fermée.
- La mamitte de 16,5 litre et 28 cm de diamètre noircie au feu de bois pour bien accumuler la chaleur.
- 5 équerres ordinaires (étroites) : une pour fixer le bâton à clou et une autre pour fixer la vis longue avec sa rondelle blanche (fond de pot de yaourt), 3 équerres fixées en bout de lattes pour éviter à la marmite de tomber.
- 1 vis M5 de 80 mm (pour projeter l'ombre de la vis sur le disque blanc).
- Axe élévateur : 2 lattes de 32 x 2 cm + 4 lattes de 10 x 2 cm + 3 équerres + axe de diamètre 20 x 200 mm
- 4 charnières : 2 pour le basculement + 2 pour ouvrir la porte.
- Support marmite : 1 axe diamètre 30 mm x 100 mm, lattes en métal ou en bois à découper 1m. 1 vis M8 pour fixer les lattes sur l'axe.
- 2 Rouleaux collant double face de 5 cm large.
- Marmite inox diamètre 28 cm de 16,5 litres.
- Couvercle en verre
- Petit anneau + crochet pour maintenir la porte ouverte en cas de besoin.
- Fil nylon diamètre 1 mm : 10 m.
- 2 gants de cuisson pour sortir le plat.
- 4 sardines de tente.
- 1 piquet en bois 1 m + 10 clous sans tête (tous les 10 cm)

La cuisson

- Les temps de cuisson correspondent au temps donné par les livres de cuisine une fois le four à température (1h15).
- Prévoir tout de même une majoration du temps en cas de passage de nuages.
- Il est possible de commencer la cuisson à four froid mais dans ce cas majorer le temps.
- Comme tout bon cuissinier, il faut apprendre à connaitre son four pour avoir de bon résultats. Le couvercle en verre permet d'aprécier l'avancé de la cuisson.
- Les meilleurs résultats sont obtenus alors que le plat est rempli au 3/4 pour les 2 parties du four.
- Si seule la partie supérieure est utilisée (du pain par exemple), mettre de l'eau ( au moins 0,5 litre) dans la partie basse. Les mets ne désèchent pas.

Pour me contacter : Cliquer ici

Autre four solaire à monter soi-même, voir : http://four-solaire.iguane.org/