Un cuiseur solaire, également appelé couramment cuisinière solaire ou four solaire, est un système de cuisson captant le rayonnement infrarouge du soleil pour sécher, chauffer, cuire, torréfier ou pasteuriser des boissons et d'autres aliments.. Il s'agit d'un type de four solaire, d'autres types ayant des usages différents, tels que la production d'électricité.
Il en existe de nombreux types : des modèles low-tech, autoconstruits et bon marché (parfois aussi puissants que leur équivalent électrique ou à bois, gaz ou charbon). aux modèles coûteux et sophistiqués permettant des rendements solaires dépassant 90 % et de nourrir des milliers de personnes chaque jour, comme le bol solaire d'Auroville, en Inde, qui prépare deux repas par jour pour ., ou en Inde, de produire par jour..
Parce qu'ils fonctionnent (tant qu'il y a du soleil) sans énergie électrique, ni bois, ni carburants fossiles, de nombreuses ONG caritatives et environnementales et autres entités encouragent leur diffusion et leur utilisation dans le monde, pour lutter contre la précarité énergétique, freiner la déforestation et la désertification (parfois dues à la collecte du bois de cuisson), réduire la pollution de l'air, améliorer la santé, notamment dans des régions où les populations sont déjà en état de pénurie énergétique., et de diminuer la consommation de gaz naturel ou d'électricité dans les pays industrialisés.. Certains de ces cuiseurs permettent une activité professionnelle où la cuisson repose entièrement sur l'énergie solaire thermique.
Histoire En 1767, Horace-Bénédict de Saussure fait la première description scientifique connue du principe de cuiseur solaire (voir l'héliothermomètre).
La Légion étrangère l'utilise dès les années 1870 Nichols, C. Alan. , solarcooking.org..
Des expériences pédagogiques et scientifiques sur les fours solaires sont régulièrement réalisées dans le cadre de projets scolaires ou universitaires (comme le Solar Oven Throwdown à l'université de l'Arizona)., montrant aux élèves qu'il est possible d'atteindre des températures élevées et de prédire ces températures via des modèles mathématiques.
Principe de fonctionnement Le cuiseur solaire comprend un dispositif qui concentre le rayonnement solaire (par une ou plusieurs surfaces réfléchissantes ou une lentille) vers la zone de cuisson (le récepteur). Le récepteur absorbe le rayonnement solaire (rayonnement visible essentiellement) et le convertit en chaleur via un matériaux absorbeur qui peut être une surface pour chauffer l'air d'un four ou un contenant de type casserole qui contient les aliments. Cette chaleur est parfois stockée dans des matériaux pour utiliser leur inertie thermique et lisser la température du récepteur s'il y a des variations d'ensoleillement.
Une partie du dispositif peut être mobile (lentilles, ou surfaces « à haute réflexion optique », tels les miroirs), ou l'ensemble peut être, d'une seule pièce, orientable pour suivre la trajectoire du soleil.
Une géométrie de surface adéquate de la surface réfléchissante permet de concentrer, d'un facteur variable suivant la configuration, le rayonnement solaire, pour produire des températures suffisamment élevées pour la cuisson, la torréfaction ou la stérilisation. Les systèmes atteignent des températures de () (températures de cuisson) à () (températures de grillade/saisie) par temps bien ensoleillé.
L'efficacité thermique peut être maximisé de plusieurs manières : en utilisant des matériaux très absorbant du rayonnement solaire (souvent de couleur noir mat) ; en réduisant les pertes par convection thermique autour de l'aliment et de son récipient, par exemple en isolant l'air dans un four. Un simple couvercle posé sur le récipient améliore la rétention de chaleur en minimisant la perte par convection et évaporation. en jouant sur l'effet de serre en plaçant les aliments dans une enceinte fermée partiellement en verre pour laisser passer la lumière solaire (rayonnement visible) qui va augmenter la température de l'enceinte et pour limiter les pertes par émission de rayonnement infrarouge de la zone de cuisson. Ces contenants peuvent être aussi basiques qu'un sac en plastique transparent, être une enceinte vitrée complétée avec des parois isolantes ou, dans une version plus technique, être une double paroi vitrée sous vide pour réduire fortement les pertes thermiques (voir plus bas différents types de configuration).
Suivant les choix effectués sur ces points, l'efficacité obtenue influe sur la température dans l'enceinte et des aliments (et les types de cuisson faisable) et sur la puissance obtenue (et, en première approximation, sur la quantité d'aliment que l'on peut transformer).
Utilisation et spécificités
Les modalités de cuisson varient avec type de cuiseur solaire et l'ensoleillement.
Les aliments sont préparés de la même manière que pour un four ou une cuisinière classique, mais généralement coupés en plus petits morceaux pour qu'ils cuisent plus vite, généralement à l'étouffée sous un couvercle pour accélérer la cuisson et/ou éviter la déshydratation de l'aliment ; si plusieurs aliments doivent être cuits séparément, ils sont placés dans des récipients différents..
La nourriture est placée dans un récipient, à l'intérieur du cuiseur. Le récipient est éventuellement surélevé sur un support (grille métallique terre cuite ou un autre matériau dissipateur de chaleur) pour être dans le point focal chaud ; et le cuiseur est placé au soleil. Les aliments cuisant rapidement peuvent être ajoutés ultérieurement. Ainsi, La cuisson du riz d'un repas de midi peut être lancée tôt le matin, et d'autres ingrédients (légumes, fromage, soupe…) ajoutés au cuiseur solaire en milieu de la matinée.
Selon la taille du cuiseur solaire et le nombre et la quantité d'aliments cuits, une famille peut utiliser un ou plusieurs cuiseurs solaires.
Spécificités
Régulièrement, le four doit être réorienté face au soleil en veillant à ce qu'il ne soit pas à l'ombre de bâtiments, objets ou végétation proche. La périodicité de réorientation dépend fortement de la configuration du four : certains, comme les fours paraboliques, doivent être réorientés toutes les quelques minutes, d'autres, comme les fours boites, nécessitent seulement une réorientation toutes les une à deux heures. Si la cuisson doit être longue et sans surveillance durant de nombreuses heures pendant la journée, le four solaire peut être, par anticipation positionné pour faire face au point où le soleil sera lorsqu'il sera le plus haut dans le ciel..
Le goût particulier conféré aux aliments (viandes, poissons et aliments gras notamment) par la fumée issue de la combustion de bois ou du charbon n'existe pas dans le four solaire, mais certains cuiseurs solaires permettent de faire des fritures. Le pain et les gâteaux brunissent sur le dessus plutôt que sur le dessous.
Le temps de cuisson est très lié à l'équipement utilisé (plus ou moins sensible à la température et à l´humidité de l'air), au vent, à la latitude, au degré d'ensoleillement, à la quantité d'aliments à cuire. Les aliments cuisent le plus vite dans les heures précédant et suivant le moment où le soleil est au zénith, puisque l'énergie reçue est alors maximale. Au même endroit, quand avec un petit cuiseur à panneaux réfléchissants, il sera possible de faire fondre du beurre en quinze minutes, de faire cuire des biscuits en 2 heures et de cuire du riz pour quatre personnes en quatre heures, un cuiseur solaire parabolique performant grillera un steak en quelques minutes (sous réserve que les conditions météorologiques le permettent).
Économies d'énergie réalisables grâce à l'usage d'un four solaire En zone tropicale
Selon un article de lAtlas de la cuisine solaire de , chaque jour, un habitant du continent africain consomme, pour faire cuire sa nourriture, entre de bois, aggravant globalement la déforestation et la désertification de certaines zones sensibles. Au total sur l'année, cela représente pour une famille africaine moyenne de six personnes plus de quatre tonnes de dioxyde de carbone émis.
La dernière étude carbone disponible (2008) sur le barbecue (ou parabole) solaire modèle Alsol K14 montre que l'empreinte carbone d'une parabole de cuisson solaire en aluminium et acier est de 143 kg (le cycle de vie prend en compte la fabrication de la parabole de l'extraction des matières premières en passant par les différents transports et consommations d'énergies intermédiaires émettrices de gaz à effet de serre, jusqu'à la fin de vie : réutilisation, recyclage ou mise en décharge en tant que déchet inerte).
L'amortissement écologique basé sur les émissions en est donc extrêmement rapide dans les régions les plus proches de l'équateur. De plus, Alcan, fournisseur de l'aluminium utilisé pour la fabrication de l'Alsol K14, précise que la durée de vie des réflecteurs est supérieure à quinze ans sur la base d'une utilisation quotidienne dans un pays en développement.
En zone tempérée
Selon lAtlas de la cuisine solaire, en 2020, un Européen dépend à plus de 80 % des énergies fossiles pour la cuisson de ses aliments, de manière directe ou indirecte en consommant soit de l'énergie électrique, soit du gaz. Ces énergies ont un coût estimé à par an pour une famille moyenne française et ont également des effets néfastes (émissions de , résidus radioactifs…).
Selon la même source, utilisé en France de temps en temps comme alternative à la cuisson au gaz ou électrique, un cuiseur solaire permet d'éviter le rejet au cours de sa vie de quelques tonnes de et de réaliser une économie de par an. Durant la vie d'un four solaire, son empreinte écologique et son prix sont donc largement amortis.
Avantages En Afrique sub-saharienne, avec près de ensoleillées par an, si on considère une dépense moyenne de () par jour pour le bois, le four permet de réaliser une économie de l’ordre de () par an.
Concernant la santé, la cuisinière solaire permet de stériliser diverses boissons et de rendre potable l’eau, souvent source de maladies hydriques (diarrhées, choléra, dysenterie, bilharziose…). Elle évite aussi les fumées du bois et charbon de cuisine, polluantes, irritantes et toxiques (source de cancers notamment), sachant que les femmes et enfants y sont souvent les plus exposés. Le déboisement, la désertification et l’érosion des sols, ainsi que l’effet de serre en sont d'autant réduits ; pendant que la biomasse que constituent les branches, l’herbe et la bouse peuvent servir d'engrais naturels pour enrichir ou restaurer les sols. L'intérêt économique de la cuisinière solaire compte aussi : elle réduite de 90 % les dépenses de combustibles des ménages, et sa fabrication est source de création d’emplois locaux.
Sur le plan social, elle libère femmes et enfants du temps important et pénible passé à la « corvée de bois » ; ce temps devient disponible pour l’éducation, la formation, les soins à la famille…
Limites du cuiseur solaire Il ne fonctionne que le jour et par temps ensoleillé.
Des réticences sociopsychologiques à son utilisation peuvent apparaître. Elles impliquent, avant de lancer un plan ambitieux d’implantation de cuiseurs solaires, de convaincre la population de son utilité, donc de réaliser une véritable étude d’implantation et de faisabilité, en identifiant la nature des freins (culturels ou autres) et de réfléchir aux moyens de lever ou contourner les obstacles identifiés.
Typologie cuiseur à réflecteurs solaires
Le cuiseur « boîte »
Ses parois thermiquement isolantes, sa face supérieure constituée d'une vitre ou d'un plastique permanent et l'adjonction d'un système réfléchissant et concentrateur extérieur accélèrent la montée en température de la boite qui atteint généralement - ( - ), soit moins que le maximum dans un four standard, mais assez pour cuire les aliments sur une période un peu plus longue.