Utiliser l’énergie solaire grâce aux low-techs

C’est quoi une « low-tech » ?

La « low-tech » est une méthode de conception complémentaire à la « High-tech ». 

Le principe est de concevoir et utiliser des outils accessibles au plus grand nombre et durables. Au-delà de l’aspect matériel, la low-tech s’inscrit dans une vision globale de nos modes de vie en participant à la transition :

  • Environnementale : réduire notre empreinte écologique (transports, déchets, énergie, alimentation…)
  • Énergétique : utilisation des énergies renouvelables
  • Sociale : réappropriation des objets, résilience collective

Pour y parvenir, les solutions proposées doivent être utiles, bien conçues pour être durables et facilement réparables par tous. Les low-tech font déjà partie de notre quotidien : se déplacer à vélo, profiter de l’ensoleillement en hiver pour chauffer sa maison, utiliser des outils manuels pour jardiner, etc…
Les applications dans l’habitat ou dans le secteur professionnel peuvent être nombreuses, notamment en utilisant l’énergie solaire.

Les « low-techs solaires »

Chauffage des bâtiments

Dans un bâtiment, le principal poste de consommation d’énergie est le chauffage. La réduction des consommations passe avant tout par la réduction des besoins en énergie en isolant le bâtiment : c’est la démarche négawatt.

On peut réduire significativement la consommation d’énergie liée au chauffage en appliquant le principe du bioclimatisme. Cela consiste à utiliser les éléments naturels du lieu, de manière passive, et notamment en utilisant l’énergie solaire.

Le solaire passif, c’est favoriser les apports solaires en hiver tout en se protégeant du rayonnement solaire en été. Autrement dit, on utilise l’effet de serre comme mode de chauffage.

A l’échelle de notre planète, une partie du rayonnement solaire est conservé dans l’atmosphère : c’est ce qu’on appelle l’effet de serre. Ce phénomène s’accentue si la concentration de certains gaz (appelés gaz à effet de serre) augmente.

Une image contenant texte, capture d’écran, Graphique, Police

Description générée automatiquement
[Convention citoyenne climat] [ADEME]

Dans l’habitat, on peut reproduire cet effet en favorisant les surfaces vitrées orientées vers le sud et en conservant la chaleur dans le logement grâce à l’isolation et l’inertie thermique des matériaux.

Le soleil étant plus bas en hiver, des « casquettes solaires » bien dimensionnées empêcheront le passage des rayonnements en été, évitant ainsi les surchauffes estivales

[Schéma bioclimatisme : Marion Dujardin] 
© Earthship Biras en Dordogne

Cet effet bioclimatique peut-être renforcé avec l’utilisation d’une serre bien orientée comme source de chauffage : c’est la serre bioclimatique. On peut prévoir des fermetures vitrées entre la serre et le reste du bâtiment pour pouvoir l’utiliser comme espace tampon quand il n’y a pas de soleil en hiver.

C’est un procédé mis en application par exemple dans les earthships.

Le soleil peut aussi alimenter la maison en chauffage via des « radiateurs solaires à accumulation ». L’utilisation d’un « mur trombe » fait partie de cette catégorie de solutions Low-tech. Le principe est très simple : une partie du mur du bâtiment est recouverte de matériaux sombres (ardoises récupérées, peinture…) puis d’une vitre (par exemple une ancienne fenêtre) : c’est encore une fois l’effet de serre qui va permettre de chauffer le mur. Le matériau sombre joue le rôle d’absorbeur du rayonnement solaire, le mur est l’accumulateur.

La paroi doit avoir une forte inertie pour stocker la chaleur (mur en briques, en pierres, en béton).

Principe du mur Trombe © D’encre & D’idées
Façade maison bioclimatique à Maing (Nord), Espace Info Energie de la MRES
Mur trombe, maison bicoclimatique à Maing, Espace Info Energie de la MRES

Dans le même esprit, le capteur solaire à air diffuse l’air chaud dans le bâtiment, mais sans stockage de chaleur.

Qu’il s’agisse d’une serre bioclimatique, d’un mur trombe ou d’un capteur à air, veillez à prévoir une solution de protection pour l’été en recouvrant les surfaces vitrées avec des volets ou des plantes grimpantes à feuilles caduques.

Solution high-tech complémentaire : le brise-soleil photovoltaïque
Ecole Paul Painlevé – Lille

La production d’eau chaude

La construction d’un chauffe-eau solaire est réalisable avec des matériaux de récupération.  Il suffit de faire circuler, et éventuellement de stocker, de l’eau dans un contenant sombre bien exposé au soleil.

Avec des radiateurs, comme le propose le Low tech Lab
Avec des grilles de réfrigérateurs, aussi par le Low-Tech Lab
Chauffe-eau solaire simplifié de Alter’Eco 30. Ici, le procédé consiste à chauffer directement les cumulus

Un autre exemple en vidéo (source SolarBrother)

En thermosiphon, le système doit être auto-vidangeable pour éviter le gel des canalisations en période froide. Le stockage d’eau chaude est situé à l’extérieur, au-dessus des capteurs solaires, c’est la montée en température qui enclenche la circulation de l’eau dans le circuit.

En cas de stockage, le volume du ballon doit permettre de stocker suffisamment d’eau chaude pour compenser les jours moins ensoleillés. Pour une famille de 4 personnes, il faut prévoir un ballon de 300 litres environ.

Attention : un appoint est nécessaire pour éviter le développement de légionelles dans le ballon.

En augmentant la surface de capteurs, on peut concevoir un Système Solaire combiné (SSC) : l’eau chaude alimente alors un circuit d’émetteurs hydraulique à basse température  (radiateurs ou plancher chauffant)

Pour en savoir plus sur le solaire thermique, une page dédiée à cette thématique va bientôt paraître sur notre site.

Cuisine solaire

Les systèmes qui permettent d’utiliser l’énergie solaire pour cuisiner sont des solutions low-tech par excellence. Ils sont autoconstructibles, pratiques, transportables, simples d’utilisation et surtout ils répondent à un besoin quotidien. De plus, la cuisine solaire participe à maintenir les logements plus frais en été puisqu’on cuisine à l’extérieur des bâtiments.

Les retours d’expériences d’utilisation des cuiseurs solaires nous prouvent les performances de ces systèmes. Solar Cookers International publie sur son site les résultats des mesures pour différents modèles (et de nombreuses autres ressources !).

On distingue deux grandes familles de cuiseurs solaires (Atlas de la cuisine solaire) : 

  • les cuiseurs type « boîtes » appelés aussi fours solaires
  • les cuiseurs paraboliques, à concentration

Le four solaire utilise l’effet de serre pour cuire les aliments dans un contenant isolé. 

Les rayonnements solaires sont renvoyés par les réflecteurs vers la caisse qui est isolée. Pour améliorer l’efficacité, prévoir un récipient sombre, à forte inertie et des briques réfractaires pour maintenir la température plus longtemps en cas de passages nuageux.

Un four solaire isolé et muni de panneaux réflecteurs, peut atteindre des températures équivalentes à un four traditionnel (supérieur à 150°C). Tutoriel : Fabriquer un four solaire avec du carton ou un bidon en métal coupé en deux

Four solaire en démonstration
Cookies solaires

Les cuiseurs paraboliques quant à eux, concentrent le rayonnement solaire pour chauffer à haute température. On les appelle aussi parfois barbecues solaires ou concentrateurs solaires. La forme arrondie du réflecteur permet de diriger un rayonnement puissant vers un récipient. 

Accessoire High tech complémentaire : le pisteur solaire
Le pisteur solaire de l’association Entropie : https://www.asso-entropie.fr/fr/design-libre/notices/pisteur-solaire/

La conservation grâce à l’énergie solaire

Stérilisation / pasteurisation

L’autonomie alimentaire fait partie intégrante de la « culture low-tech ». Conserver les aliments en prévision des périodes de disette est un impératif pour la résilience alimentaire.

  • Stérilisation à sec : inspiré des panneaux solaires thermiques à tubes sous vide, on trouve aujourd’hui sur le marché des cuiseurs solaires où les plats sont disposés dans un tube de verre. Ce système est particulièrement apprécié pour la stérilisation des bocaux en verre
TUBE.jpg
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https://www.dusoleildansnosassiettes.com/tube-de-sterilisation-solaire
Le four solaire peut aussi servir à la stérilisation

Séchage solaire

Autre application dans le champ de la conservation solaire : la déshydratation des aliments. Le principe est de faire circuler un air chaud sans monter trop haut en température pour préserver les bienfaits des aliments.

https://lamaisonecologique.com/lme/sommaire-lme/low-tech-fabriquer-sechoir-solaire-ventile

Pour terminer la cuisson, quand l’ensoleillement devient insuffisant, la marmite norvégienne peut prendre le relais.

Et pour gagner de l’espace, rien de tel qu’une marmite norvégienne-four solaire

Autres applications low-tech solaires :

  • Dessalinisateur solaire : en créant un effet de serre, l’eau s’évapore et se sépare du sel. Il suffit ensuite que la vapeur se condense sur une surface propre pour pouvoir récupérer de l’eau potable.

Applications professionnelles : 

Voici quelques exemples concrets d’utilisation de systèmes low-tech à plus grande échelle, pour des usages professionnels, collectifs.

La cuisine solaire des pros

Plusieurs chefs cuisiniers français ont déjà fait le choix de l’énergie solaire avec l’acquisition du cuiseur solaire Sunchef pro, commercialisé par Solar Brother.

Boulangerie et torréfaction solaire : quand un boulanger cuit son pain à l’aide d’un four solaire conçu spécifiquement pour un usage professionnel : la Lytefire (https://lytefire.com/fr). Des miroirs centralisent le rayonnement solaire vers un  four. La puissance de chauffe équivaut à 4 kW ! Le four a aussi l’avantage d’être mobile pour l’orienter face au soleil.

Cérificateur solaire : très simple à fabriquer, le cérificateur permet de récupérer la cire des ruches. Une température de 45°C est suffisante pour que la cire devienne liquide.

Construction d’un cérificateur solaire

Autre modèle

Fabrication de bois brûlé : le bois brûlé est une solution de bardage résistant grâce au traitement thermique du bois :

Quand la low-tech solaire se fait solidaire

Dans certaines régions du monde, les habitants doivent se fournir en bois quotidiennement pour cuisiner, une corvée généralement assumée par les femmes, à pied. De plus, si les forêts n’ont pas le temps de se régénérer, la distance à parcourir s’allonge et la déforestation gagne du terrain.

L’impact se mesure aussi sur la santé avec des maladies à cause de l’exposition à la fumée.
La cuisine solaire soulage les populations en apportant une énergie inépuisable, gratuite et saine.

Reduire les inégalités avec l’usage des fours solaires, synthèse d’une étude de Solar Cooking International partagée par Bolivia Inti Sud Soleil.

Localement, l’association Marcq-Madagascar oeuvre pour améliorer le quotidien des habitants de Madagascar. Un projet de cuiseur solaire est en cours pour éviter aux habitants d’utiliser du charbon et ainsi contribuer à la lutte contre la déforestation.

Un four solaire XXL !

En France, dans les Pyrénées, le four solaire d’Odeillo, d’une puissance de 1 mégawatt, est l’un des plus grands au monde. Avec la concentration des rayons solaires, la température de la cible peut atteindre plus de 3300 °C en quelques secondes.

Mis en service en 1969, il est aujourd’hui un lieu d’étude pour des chercheurs du laboratoire PROMES du CNRS. Résistance des matériaux aux variations de température, production d’hydrogène, aéronautique… Cet équipement offre la possibilité de réaliser des études variées dans des conditions idéales, sans consommation d’énergie fossile, et donc sans émissions de gaz à effet de serre.

Bibliographie
  • Autoconstruction : fabriquer son capteur solaire, La Maison Ecologique n° 45 juin-juillet 2008
  • Un chauffe-eau solaire à faire soi-même, Hors-série La Maison Ecologique n° 12
  • Articles : “Mur trombe : quand les calories jouent au passe-muraille”, “Serre solaire : La véranda bioclimatique ne manque pas de chic”, “Je construis mon mur capteur en terre crue”, « Fabriquer un capteur solaire à air », La maison écologique : Hors-série n°11 : le bioclimatisme 
  • Fabriquer un séchoir solaire ventilé, La Maison Ecologique n° 136, août-septembre 2023
  • Construire ses panneaux solaires à partir de vieux frigos, Passerelle Eco n°46, été 2012
  • Thermique d’un séchoir solaire, Passerelle Eco n°41, printemps 2011
  • La Maison Ecologique, Hors-série n°11 : le bioclimatisme, 2019
  • Cuisson solaire pour débutant, Jouvence, juin 2006
  • Les confitures solaires, Editions de Terran, juin 2016
  • Je cuisine avec le soleil, Editions Terre Vivante, juin 2017
  • La boulangerie solaire, Editions Terre Vivante,mars  2023
  • Cuisiner avec une marmite norvégienne, Terre Vivante, printemps 2023

Des plans et tutoriels accessibles en ligne :

Formations et stages :