III/Évolution du concept :
Comment le four solaire a t-il évolué au fil du temps ? Est-il vraiment avantageux ?
a) Avantages et inconvénients :
Depuis le XVIII ème siècle, les avantages et les inconvénients n'ont pas fortement changé malgré l'évolution technologique .
_ Par rapport à tous les autres fours conventionnels, les four solaires possèdent plusieurs avantages : l'utilisation d'une énergie gratuite et renouvelable par exemple, la facilité de leur transport, de leur rangements et de leur utilisation. Ils permettent aussi de chauffer tout type d'aliment, mais encore, ils ne nécessitent pas de combustible et pas de cendres à nettoyer.
_ Mais même s'ils bénéficient de plusieurs avantages par rapport aux autres fours , les fours solaires possèdent plusieurs inconvénients : ils doivent être constamment orientés pour rester sur l'axe des rayons du soleil pour une utilisation optimale. À cause de la réflexion des rayons du soleil , ils peuvent causer des brûlures ou mêmes abîmer les yeux.Mais aussi, comme la présence de rayons du soleil est nécessaire , ils ne peuvent fonctionner la nuit et doivent êtres dans des endroits ensoleillés. Ainsi ils ne fonctionnement que pendant 6 mois dans certains pays comme le Canada ou dans les pays nordiques, mais encore, ils ont besoins de rester au soleil durant un certain temps pour obtenir une température au dessus de 100°C et la cuisson dure généralement 2 ou 3 fois plus de temps qu'avec un four conventionnel. De plus, la cuisson de plat nécessitant une cuisson rapide et à haute température est impossible .
Malgré la simplicité du four solaire , ce dernier n'est pas utilisé partout dans le monde car une grande partie de la population mondiale ignore qu'il est possible de cuisiner des plats grâce à une concentration des rayons du soleil .
Si, les fours solaires sont si avantageux au niveau économique et écologique , pourquoi ne les utilise t-on pas dans les régions où les énergies fossiles se font rares ?Malgré la simplicité du four solaire, il n'est pas très répandu à l'échelle mondiale. L'utilisation de ce concept serait extrêmement bénéfique dans certaines régions, surtout dans les régions pauvres, où la cuisine au gaz et à l'électricité est quasiment inexistante et où il est difficile de trouver du bois pour la cuisson. Au fil de nos recherches, nous avons découvert que plusieurs sociétés, bénévoles ou non, commencent à démocratiser le four solaire dans les pays pauvres et en région équatoriale.Par exemple, Solar Cookers International a récemment répandu le cuiseur solaire au Kenya avec le CooKit. Déjà plus de 5 000 familles y cuisinent grâce au soleil.
De plus comme le four solaire a besoin d'une grande quantité de lumière , il doit nécessairement se trouver dans un endroit fortement ensoleillé pour fonctionner. Or, il ne peut fonctionner en hiver et en automne dans certaines régions nordiques comme le Canada mais il marche durant tout le reste de l'année du moment qu'il est exposé aux rayons du soleil. Par conséquent, utiliser un four conventionnel dans ce cas est plus approprié.
Mais encore , dans les pays riches , les personnes préfèrent utiliser un four conventionnel au four solaire car , même s'il permet une économie d'énergie, il a une cuisson plus lente .
Cependant , le four solaire n'est pas complètement inconnu. Par exemple , en Inde et en Chine 100 000 fours solaires sont utilisés . Vu que dans les régions les plus exposées au rayons du soleil, le ciel est toujours clair pendant une grande partie de l'année, l'utilisation du four solaire est donc plus optimale et appropriée que dans d'autre régions du globe, ce qui explique pourquoi le four solaire est plus présent dans ces régions là que dans d'autres .
De plus , pour certains modèles , il n'est pas nécessaire d'acheter du matériel couteux ou assez rare puisque le carton et l'aluminium sont parfois suffisant rendant le four solaire assez accessible à tous
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c) Quelques exemples de four solaires :
_ En 1949 , le four solaire de Mont-Louis est créé en région Languedoc-Roussillon dans la commune de Mont-Louis par le physicien français Felix Trombe . Ce dernier veut prouver qu'il est possible d'atteindre des températures extrêmes en concentrant les rayons du soleil , grâce à la puissance de 50 kW qu'il fournit , l'objectif visé était donc de faire fondre des minerais d'en extraire des matériaux très purs pour en confectionner d'autres plus performants . Cependant , en 1993 le four solaire de Mont-Louis change d'objectif , il est utilisé pour la fusion du bronze , de l'aluminium et la cuisson de la céramique d'art .
Four solaire de Mont-Louis :
_ D'autre part, le four solaire d'Odeillo a été mis en servie en 1970 après 6 ans de construction par Félix Trombe.
Le four fonctionne à l'énergie solaire : il comprends 63 héliostats , sa puissance thermique est d'un mégawatt. Il est le four solaire le plus puissant du monde avec le four de Parkent en Ouzbékistan.
Ce site est renommé pour ses acquis scientifiques dans le domaine d'études par voie solaire du comportement des matériaux soumis à des températures extrêmes.
GÉOGRAPHIE :
Le grand four solaire d'Odeillo est situé dans la commune de Font-Romeu-Odeillo-Via en Cerdagne , dans le département des Pyrénées orientales dans le sud de la France (région très ensoleillé). Le site à été choisi pour sa qualité d'ensoleillement et pour la pureté de son atmosphère (faible humidité).
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :
Le principe est relativement simple, le système est basé sur la concentration des rayons par des miroirs réfléchissants. Les rayons solaires sont captés par une première série d'héliostats puis envoyé vers les concentrateurs disposés en parabole. Ils convergent ensuite directement vers une cible circulaire au sommet d'une tour centrale. L'objectif est donc de concentrer la quantité maximale d'énergie.
AVANTAGES :
Le procédé mis en place permet d'obtenir des températures très élevés.
l'énergie est non polluante et de coût moyen.
Ce four permet de réalisation des études par voie solaire.
Aucun élément contaminant n'est utilisé, le chauffage est effectué en atmosphère contrôlée.
UTILISATION :
Le site accueille des laboratoires de recherche sur les études thermiques à haute température, les systèmes colporteurs , la conversion d'énergie, le craquage de l'eau pour produire de l'hydrogène.
Les domaines
d'utilisation sont aussi étendus aux industries aéronautiques et
aérospatiales.
Les fours solaires de Mont-Louis et d'Odeillo ont servi de modèles dans le monde entier, démontrant le potentiel de l'énergie solaire et ses multiples applications .
Le schéma ci-dessus montre de façon simplifiée le fonctionnement du four d'Odeillo. Premièrement la série d'héliostats
placée en pente réfléchissent les rayons sur la parabole qui, à son tour, réfléchit encore une fois les rayons sur un
point précis : c'est le foyer, ou le four, où sont concentrés tous les rayons solaires et où l'importante quantité de
chaleur est concentrée.
Enfin, en 1976 , le four Solaire de Parkent, en Ouzbékistan est mis en service , il est l'un des deux plus
grands fours solaires du Monde avec celui d'Odeillo en France . Grâce à ses 62 héliostats , il a une énergie thermiques
de 700Kw et L’académie des Sciences de l'Ouzbékistan, par le biais du laboratoire de Physique Solaire, y conduit
différentes recherches, telles que la synthèse de nouveaux oxydes réfractaires (plus de 160 matériaux synthétisés et
caractérisés, dont l'alumine ) ou le développement de laser pompé par voie solaire.
Voici à quoi ressemble la zone focale du four de Parkent où sont concentrés les rayons du soleil :
