Un projet de brasserie au feu de bois

Début 2021, nous avons été contacté par plusieurs micro-brasseries (existantes ou en lancement) désireuses de se lancer dans le brassage au feu de bois. Un groupe de travail trans-régional s’est donc monté avec pour objectif final de développer et fabriquer un poêle à bois type batchrocket pour la chauffe d’un volume de 1000L d’eau intégré dans une installation de micro-brasserie professionnelle. A terme, ce système pourra être documenté et servir à d’autres micro-brasseur·se·s soucieux·ses de se lancer dans la brasserie feu de bois.

Le groupe se constitue avec :

  • L’Atelier du Zéphyr, qui a déjà une petite expérience dans le brassage amateur et pourrait profiter de ce prototypage pour développer une petite installation de brasserie, qui servirait de démonstrateur et ajouterait une activité de brassage à l’association.
  • La Brasserie de l’Éclaircie, en cours de lancement, dont la volonté est de monter une brasserie alimentée au feu de bois. Située en Bretagne, elle est constitué de 3 personnes souhaitant créer leur activité professionnelle autour de ce projet.
  • La Brasserie Phylum Fungi, implantée à Saint-Étienne, qui souhaite se reconvertir au feu de bois.
  • Le Low Tech Bordeaux, centre de ressources et d’expérimentations dédié à la LowTech en Gironde.
  • Un petit groupe intéressé par la combustion ou le brassage de bière. Notamment, Romain et Thibault, 2 frères qui souhaitent lancer une brasserie alimentée à l’énergie solaire.

Les prémices du projet

Assez rapidement, un chat en ligne et des dossiers partagés sont mis en place pour communiquer en interne au sein du groupe et des réunions régulières permettent de se retrouver. Nous mettons en place des jalons pour pouvoir expérimenter nos systèmes sur de plus petites quantités avant d’avoir une installation avec une cuve de 1000L. Plusieurs thèmes sont abordés : les normes d’installation et de sécurité, la gestion des intrants, sortants, du voisinage, le prototypage et la R&D, le financement des installations… Des recherches autour de la documentation disponible et des brasseries existantes au feu de bois sont lancées pour documenter les différentes démarches.

La sobriété au cœur du projet

Si l’objectif est d’élaborer des solutions pour produire 1000L de bière à l’aide d’énergie renouvelable, la question du stockage (du bois!) devient vite centrale. Car la bière que l’on consomme nécessite un procédé particulièrement énergivore pour sa production en grande quantité. Dès l’origine du projet, il est prévu de concevoir un foyer efficace selon les principes de conception des poêles rockets (une piqûre de rappel avec notre article sur la combustion) pour maximiser le rendement de l’installation. Mais d’autre solutions sont aussi étudiées pour réduire l’énergie utilisée dans la fabrication de la bière :

  • L’utilisation de recettes moins énergivores. A l’image de la brasserie Phylum Fungi qui propose des bières « sans ébullition » depuis l’ouverture de leur brasserie fin 2020. Ces recettes permettent de produire des bières de qualité en utilisant beaucoup moins d’énergie. Si le système que nous concevons doit permettre les recettes traditionnelles, ces recettes économes nous permettront dans les différents projets une économie de bois conséquente.
  • L’utilisation de l’énergie solaire, qui semble une énergie très prometteuse pour le préchauffage de l’eau. Certains membres du projets prévoient même la mise en place d’une brasserie entièrement solaire.
Prototype de la brasserie de l’éclaircie avec une cuve de 35 L

De la conception aux premiers prototypes

La conception de différents modèles commence : un premier prototype de 35L est réalisé par la brasserie de l’Éclaircie. Il s’agit d’un poêle maçonné qui servira de maquette qui préfigure la réalisation d’un poêle plus imposant. Après plusieurs flambées, le poêle a permis de faire quelques brassins, mais surtout d’identifier plusieurs défauts de conceptions qui permettront d’avancer.
En parallèle, l’Atelier du Zéphyr expérimente sur des solutions de chauffage de l’eau avec un ballon de 100L. Le Low Tech Bordeaux commence le développement d’un banc d’essai de mesure de gaz qui pourra ensuite être partagé et permettre à des projets petits budgets de mesurer leurs émissions. Toutes les étapes de conception et expérimentations sont documentées et discutées grâce aux différents outils mis en place dans le groupe.

Prototype de Chauffe-eau 100L

Une bonne partie de l’équipe impliquée dans le projet se rencontrera finalement lors des Rencontres Pyromaniaks organisées sur le lieu de l’Atelier du Zéphyr du 27 septembre au 3 octobre. Ce fut l’occasion de discuter des différentes conceptions en cours et d’interroger les professionnel·le·s et passionné·e·s de la combustion et de l’autoconstruction présent·e·s lors de ces rencontres pour les affiner.

Et la suite ?..
Pour l’instant, l’Atelier du Zéphyr et la Brasserie de l’Éclaircie prévoient tout 2 de se lancer dans la fabrication d’un plus gros système : 250 L pour l’un, 400L pour l’autre. Ces système seront cette fois-ci intégrés dans des installations de brassage et permettront de produire de la bière pendant une période s’étalant sur plusieurs mois. Après cela, en ayant présenté nos retours d’expériences et après avoir identifié les avantages et inconvénients de ces installations, nous entamerons la conception d’un système encore plus important avant de peut-être diffuser notre solution à d’autres artisan·e·s brasseur·se·s !

Le prototype 400L de la brasserie de l’Éclaircie

Les Rencontres Pyromaniaks 2021 avec le réseau Feufollet, 3e édition

Du lundi 27 septembre au dimanche 3 octobre 2021, nous avons accueilli à la ferme de la Maladière la 3ème édition des rencontres pyromaniaks, organisées par le réseau Feufollet depuis 2017.

Une semaine de rencontres entre artisan.e.s de poêles à bois, autoconstructeur.trices, curieux.ses, amoureux.ses de feu de bois, pour échanger, bricoler, expérimenter, créer du lien, suivi d’un week-end de découverte du feu de bois et de toutes ses applications (conférences, démonstrations, ateliers …)

Pour celles et ceux qui n’ont pas pu venir, voici un petit aperçu de la semaine :

De nombreux.ses membres du réseau Feufollet étaient présent.e.s : une cinquantaine environ pendant toute la semaine, et une centaine le week-end !

Plusieurs chantiers ont eu lieu sur place :

  • Un chantier poêle rocket cuiseur avec foyer en J pour faire de la stérilisation, proposé par Éléanor et Dawan (Cf. photo ci-dessous à gauche)
  • Un chantier poêle rocket de masse avec foyer en J, proposé par Kmar, dans l’idée d’y ajouter un échangeur pour faire de l’eau chaude
  • Vi a ajouté un échangeur sur son poêle rocket qui chauffe son camion pour avoir de l’eau chaude (poêle rocket en J fait à partir de bouteilles de gaz) (Cf.photo ci-dessous au milieu)
  • Oxalis a proposé un atelier construction de leur foyer universel (Cf. photo ci-dessous à droite)
  • Et Marco a construit une broche pour cuisiner le cochon de la ferme pour la fête du samedi ! (Pas rocket… :-/ )

Les membres d’Oxalis ont apporté différents modules pour la cuisine rocket, à poser sur leur foyer universel :

  • Un cuiseur pour un grand wok (une première version des plans est disponible ici, n’hésitez pas à nous faire vos retours pour les améliorer!)
  • Une double galetière (idem, première version des plans disponible ici)
  • Une version 2 (ou 3?) de four à pizza (les plans seront publiés prochainement ici)
  • Une plancha

Une petite mention spéciale à leur mange debout rocket qui a fait sensation ! Alimentée avec des granulés, cette table haute nous a réchauffée lors des soirées dans la stabul’, tout en dégustant une petite spécialité savoyarde… Mmmmh…

Plusieurs présentations ont eu lieu pendant la semaine, notamment :

  • Un point théorique sur les raccordements, les équipements de sécurité et la régulation de systèmes biénergie pour chauffer l’eau, ainsi qu’une initiation à la brasure, avec Jean-Lou
  • La présentation du projet Brass’ta Rocket, pour créer un prototype de microbrasserie au feu de bois > voir ici leur présentation <
  • Une présentation du poêle de masse AgirLowTech par David > aller ici pour plus d’infos <
  • Une présentation des bûcherons sensibles et de leur démarche d’entretien durable des forêts > voir une vidéo ici <
  • Une table ronde de retours d’expérience sur la construction et l’utilisation du Poelito, petit poêle de masse pour habitat léger conçu par Dès2mains > voir ici pour plus d’infos <

La semaine s’est terminée sur un moment festif mémorable, merci à toute l’équipe de pyromaniaks, aux organisateurices, à la ferme de la Maladière pour son accueil, aux Jigsers, au Petit Orchestre en Kit et à Zackarose de nous avoir fait danser jusqu’au bout de la nuit, à Sueno del Arte pour son superbe spectacle de feu, à Anaïs pour son cochon et à Marco pour sa broche… et à bientôt pour de nouvelles aventures !

Notre programme de printemps 2021!

Newsletter du 24 février

Les beaux jours reviennent et les formations aussi ! On espère que le retour à la normale est pour bientôt, en attendant, on continue de s’adapter aux contraintes actuelles.
Ne dit-on pas que le printemps est propice aux expérimentations ? Plusieurs nouveautés sont au rendez-vous ! La possibilité, par exemple, d’aller plus loin dans l’art du travail du métal grâce à nos ateliers démonte palette et mini-cuiseur. Et pour les cuistots, il sera possible d’appréhender de nouveaux mode de cuisson, le solaire en fabriquant une parabole ou le feu de bois grâce à nos initiations au brassage de bière. Tout ceci se déroulera dans notre atelier à la Maladière (Saint Denis sur Coise).
Sur ce, en route pour notre 5e lettre de nouvelles ! Bonne lecture ! 🙂
Organiser un stage chez vous ? Nous sommes en train de compléter notre programmation pour cet été et pouvons prévoir des formations pour équiper un habitat en éolienne ou poêle de masse. Si vous êtes intéressé·e pour accueillir une formation, contactez-nous
Nos prochaines dates : >>Voir toutes les dates<<
Le Zéphyr, bientôt sur grand écran ! Un film documentaire réalisé par Adrien Bellay (L’Eveil de la Permaculture, 2017) et produit par Irrévérence Film mettra en scène le quotidien d’un groupe de citoyen qui se bat pour démocratiser l’usage des techniques et savoir faire simple. Une partie du film sera consacré à l’Atelier du Zephyr.
Afin de concrétiser ce projet une campagne de don a été lancée ! Merci pour votre soutien. 
< En savoir plus > Participer à la campagne de don sur Ulule
Nos activités passées
Des initiations soudures à Lyon, notre premier stage Poelito, et des sessions bricolages pour faire de notre atelier un lieu plus accueillant… Nous ne nous sommes pas ennuyé en ce début d’année.
Et après avoir passé deux mois dans le froid et sous la neige, on relance le cuiseur solaire avec un petit poulet de la ferme mijoté dans les légumes… un vrai régal ! Cuiseur testé et approuvé dans les monts du lyonnais, pour 10 mois d’utilisation dans l’année !
De nouvelles ressources disponibles De nouveaux articles sont sortis, ils vous apporteront plus de détails sur les différentes technologies que nous proposons en stage. Le manuel Rocket du Zephyr est aussi fraichement disponible au téléchargement.
Voir les ressources

Notre programme pour début 2021 !

Newsletter du 15 décembre 2020

Ça y est ! Depuis novembre dernier, le Zéphyr a enfin installé son atelier dans les Monts du Lyonnais, à St Denis sur Coise, au sein d’un lieu collectif à vocation agricole et culturelle : la ferme de la Maladière. Mais rassurez-vous ! Nous continuerons à proposer des ateliers à Lyon, comme vous pourrez le découvrir dans cette lettre de nouvelles.  Et qui dit installation (et fin proche du confinement) dit : le retour des formations du Zéphyr !

Sur ce, en route pour notre 4e lettre de nouvelles ! Après avoir parcouru notre programme des prochains mois, vous pourrez retrouver quelques actus et actions de l’asso de ces derniers mois. Bonne lecture ! 🙂
Un calendrier Zéphyr pour 2021
Pour se remémorer les bons moments passés en votre compagnie, nous aimerions éditer un calendrier 2021 avec les plus belles photos de stage depuis la création de l’asso. C’est l’occasion aussi, si vous le souhaitez, de soutenir l’association en accompagnant votre commande d’un prix libre à la hauteur de vos moyens ! Commander un calendrier
Nos prochains ateliers – Programme Janvier – Février
Jeudi 7 janv.
17h30 – 20h30 Initiation soudure à l’arc – Travail du métal niveau 0
Vendredi 8 janv.
17h30 – 20h30 Initiation soudure à l’arc – Travail du métal niveau 0
aux ateliers Ikona (Lyon)
Vendredi 15 janv.
17h – 20h Initiation soudure à l’arc – Travail du métal niveau 0
La Maladière (Monts du Lyonnais)
Du 18  au 22 janv.
9h – 18h Apprendre à fabriquer un poêle de masse pour habitat léger
La Maladière (Monts du Lyonnais)
Du 25 au 28 février
9h – 18h Apprendre à fabriquer un Poêle Cuiseur Rocket
La Maladière (Monts du Lyonnais)
Du 3 au 5 avril
9h – 18h Apprendre à fabriquer un cuiseur solaire parabolique
La Maladière (Monts du Lyonnais)
Du 19 au 23 avril
9h – 18h Apprendre à fabriquer une éolienne pour bateau
Bayonne (64)

Nos activités passées
La rentrée fut en demi teinte pour cause Covid, mais on a quand même pu faire des choses ! Retour en image sur les temps forts de cette rentrée inhabituelle …

L’été fut chargé !

Retour en image sur les temps forts de cet été :

  • 8 fours solaires ont été fabriqués lors d’un week-end de juin à Bourg en Bresse
  • Une nouvelle éolienne 1m20 a été fabriquée pour l’association Sab’Art à la Maladière lors d’un stage éolien d’une semaine. Ce fut aussi l’occasion de faire des réparation sur l’éolienne Karacol installée non loin de là !
  • Un stage cuiseur rocket à eu lieu à l’Autre Soie et 2 cuiseurs ont été fabriqués
  • De nombreuses initiations soudures à l’Autre Soie
  • Une formation chez Christophe de l’association Uzume pour découvrir la métallerie des Batchblock, un modèle de poêle de masse Rocket !

Et maintenant la rentrée arrive avec des stages et ateliers programmés ! On espère aussi se trouver un lieu pour notre nouvel atelier, l’occupation à l’Autre Soie se terminant fin octobre…

La calorie, unité énergétique la moins sexy des 40 dernières années.

tomates

Cet article est le 3ème d’une série qui vise à expliquer les fondamentaux de l’énergie. Pour accéder au premier article, cliquez ICI.

Des tomates hyper sexy

Cherchez « régime » sur Écosia1.

Vous découvrirez que la calorie est l’ennemie N° 1 des gens qui se trouvent gros victimes d’un système qui glorifie l’apparence extérieure tout en laissant libre cours à l’addiction au sucres raffinés, le tout pour alimenter non pas la population mais le capitalisme. Oups… j’ai encore dérapé… Bon, retour au sujet.

Avant de devenir le bouc émissaire des nutritionnistes, la calorie était une réponse à la question de comment quantifier l’énergie. Le problème de l’énergie, c’est que c’est dur à visualiser. Comment quantifier la « capacité à faire », lorsque ses usages – donc ses manifestations physiques – sont aussi diverses que de faire cuire un gâteau, surfer sur internet, ou faire avancer son vélo ?

Pour quantifier des distances, sauf si l’on est anglo-saxon, le mètre et ses multiples suffisent amplement. Pour quantifier l’énergie, ce n’est pas si simple.

Commençons par l’énergie chimique, c’est à dire celle qui est contenue dans la matière, telle que le pétrole ou le charbon. Celle-ci est depuis longtemps quantifiée en poids ou volume de la matière qui la contient. Ainsi, on peut parler de « tonnes de charbon », de « litres de pétrole », ou encore de « méga-tonnes-équivalent-pétrole » (Mtep) pour parler de la consommation énergétique de tout un pays. Mais cette méthode possède des inconvénients : en fonction de la sa provenance, le charbon n’a pas exactement les mêmes propriétés (densité, pureté…) donc possède des capacités différentes à faire des choses. La stère de bois est l’exemple le plus flagrant qu’utiliser un volume ou un poids pour quantifier l’énergie n’est pas si pratique : on ne chauffera pas sa maison autant de temps avec une « stère de pin en 1 m » qu’avec une « stère de chêne en 33 cm ». Vous n’avez pas tout compris ? Normal, ce n’est pas l’unité d’énergie la plus intuitive.

Revenons donc à la calorie. Elle s’inscrit dans une époque scientifique où l’énergie n’était pas encore bien comprise. Alors en 1824, Nicolas Clément eut une idée brillante : utiliser l’effet de l’énergie pour la quantifier. En effet, puisque l’énergie c’est la capacité à faire, il en faut toujours autant pour faire une même chose. Bien sûr cela n’est correct que dans une situation « parfaite » où il n’y aurait aucune perte et inefficacité dans l’utilisation et la conversion de l’énergie. L’effet que Nicolas Clément choisit pour décrire son unité énergétique est assez facile à appréhender :

La calorie est l’énergie nécessaire pour élever 1 gramme d’eau de 1 °C.

Ensuite tout est question de conversion. Puisqu’il faut 1 calorie pour élever 1 gramme d’eau de 1°C, il m’en faudra 1000 pour faire monter 1000 fois plus d’eau, de 1 °C. Grâce à cette unité, si l’on souhaite savoir combien il y a de calories dans du bois, il suffit de le faire brûler2 et d’utiliser la chaleur dégagée pour chauffer de l’eau. En fonction du nombre de grammes d’eau que vous pourrez réchauffer de 1 °C, vous connaîtrez alors le nombre de calories contenues dans ce bois.

Pour mesurer une stère de bois, il faut ranger des tronçons de 1 m de longueur dans une espace correspondant à 1 m³, c’est à dire les aligner sur 1 m de large et atteindre 1 m de haut. Cependant, cette même quantité de bois, si elles est recoupée en morceaux plus courts, se rangera dans moins de 1 m³ (car il sera plus facile de les imbriquer ensemble), mais sera toujours appelée une stère. De plus, les différents bois n’ayant pas la même densité, il y a plus de kilogrammes de chêne que de pin dans une stère, donc plus d’énergie dans la 1ère que dans la 2ème.

Pour connaître le nombre de calories contenues dans un big mac, il suffit de lire l’emballage, de le reposer sur le comptoir, de sortir du Mac do et de ne jamais y retourner. En fait voici la réponse : c’est 510 000 calories. De rien, comme ça vous n’avez même pas à y aller.

La calorie est donc bien pratique pour quantifier de l’énergie thermique, ou même chimique, mais comme la stère ou la tonne de pétrole, elle s’est également faite recaler du système international d’unités (SI) qui préfère bien plus simplement utiliser une combinaison des :

  • kilogrammes,
  • mètres au carré
  • et de l’inverse de secondes au carré.

Vous n’avez pas tout compris ? Normal, j’ai fais exprès pour que vous lisiez le reste de l’article. Je vous promets d’essayer de rendre tout cela plus clair.

Cette combinaison s’appelle le Joule (J).

Honnêtement, je me suis pris la tête un bon moment pour trouver une manière originale d’expliquer les Joules. Il a d’ailleurs fallu commencer par comprendre moi-même puisque il semblait que je n’avait en fin de compte pas si bien intégré le concept. Après tant d’années d’études, me rendre compte de ça, c’est une peu la honte… mais je vous remercie donc de m’avoir donné l’occasion de remettre tout ça au clair !

Pour vous montrer que j’ai fait de mon mieux avec les moyens du bord, voici d’abord la définition que l’on trouve dans les résultats de moteurs de recherche pour « définition Joule » :

On définit cette unité comme étant le travail d’une force motrice d’un newton dont le point d’application se déplace d’un mètre dans la direction de la force : 1 J = 1 N.m = 1 kg·m².s−2

Wikipédia, Joule, https://fr.wikipedia.org/wiki/Joule le 03/02/20

Facile ! Ou pas, si on n’est pas à l’aise avec la notion de force motrice, de Newton, ou avec le fait de mettre des puissances négatives sur des secondes… Enfin si on est à peu près humain quoi !

Du coup je vais plutôt partir d’un exemple de ce que l’on peut faire avec 1 J :

1 Joule, c’est l’énergie qu’il faut pour faire monter 102 g (une tomate moyenne) de 1 m de haut

Dans cet exemple, on applique bien une force de 1 newton (N) sur une distance de 1 m. Cette force de 1 N est la force que le bras doit fournir pour soutenir la tomate, c’est à dire pour « contrecarrer la gravité » à laquelle elle est soumise.

Si on avait voulu soulever 1 kg de tomates, il aurait fallu plus de force pour le tenir (il faudrait 9,8 N car il y a 9,8 tomates dans 1 kg). Donc avec seulement 1 J d’énergie, on aurait pu le monter de seulement 10,2 cm. Et si on voulait le monter effectivement de 1 m, il nous faudrait 9,8 J.

En revanche, si on utilisait 1 J pour soulever la tomate sur la Lune, il monterait 6 fois plus haut, donc de 6 m. Car la gravité (la force à contrecarrer, mesurée en Newtons) est 6 fois moins forte sur la lune.

On peut donc quantifier de l’énergie mécanique, telle que l’énergie nécessaire à un déplacement, avec des Joules. Mais on peut aussi utiliser les Joules pour quantifier l’énergie thermique (combien de Joules sont nécessaires à élever de 1 °C ma tomate?) ; et aussi l’énergie chimique (combien est-ce que je mange de Joules avec une tomate ?).

En effet, même si ces différentes unités sont utiles, elles ne changent rien au fait qu’en théorie, il faudra toujours exactement la même quantité d’énergie pour faire une même chose. Que l’on compte en kilos de charbon, en tomates ou en joules, peu importe.

Mais même si l’on comprend désormais ce qu’est l’énergie, et comment la compter de manière uniformisée, il nous reste à parler d’une unité clé de l’énergie aujourd’hui, celle qu’on utilise au quotidien, j’ai nommé … les « kilowattheure » ! En effet, si l’on utilise les Mtep pour les grandes quantités, le kWh est la star de la consommation des foyers.

Décomposons ce mot :

  • Kilo : c’est à dire 1000 fois l’unité de base.
  • Watt : le watt est aussi une unité à part entière, seulement elle ne quantifie pas une énergie mais une puissance. La puissance, c’est le chiffre de 1 à 10 de vos plaques de cuisson électriques. Pour faire bouillir 1 L d’eau, il faut une quantité donnée d’énergie. Mais en fonction du chiffre choisi il faudra plus ou moins de temps pour arriver au résultat.
  • Heure : c’est la durée pendant laquelle on applique la puissance.

Énergie (faire bouillir l’eau) = Puissance (réglage de ma plaque) x Temps

Or,

1000 = 1000 x 1

1000 = 2000 x 0,5

1000 = 100 x 10

Donc,

1 kWh est l’énergie qui permet d’appliquer une puissance de 1000 W pendant 1 h

Ou 2000 W pendant 30 minutes, ou 100 W pendant 10 h. Et ainsi de suite.

Le kWh est évidemment comparable aux autres unités de mesure de l’énergie. La conversion vers le Joule est la suivante : 1 kWh = 3 600 000 Joules. En effet pour avoir un Joule d’énergie, il faut appliquer 1 W pendant 1 s3. Si on applique ce Watt pendant 3600 s (qui équivaut à 1 h), on a bien 3600 J ,ou 1 Wh.

Au final, c’est le kWh qui est le plus utilisé au quotidien. On sait par exemple qu’un foyer moyen français (c’est à dire 2,2 personnes sur 90 m²), consomme environ 15 000 kWh par an dans son habitat (cela exclu donc entre autres les transports et la consommation). On sait également que sur ce total, 61 % sert au chauffage. On sait aussi qu’en fonction des cas, en appliquant des techniques connues d’isolation et de chauffage efficace, on pourrait économiser de 60 à 80 % de cette énergie de chauffage, soit 35 % à 50 % de la consommation totale.

Par contre ce qu’on ne sait pas, c’est ce qu’on attend pour se bouger les fesses, et réaliser que l’urgence climatique ne peut plus attendre les demi-mesures politiques de gentille incitation à la rénovation.

1. Non, pas sur Google, quitte à polluer en utilisant internet autant essayer de compenser en plantant des arbres. Lien vers le moteur de recherche Écosia.

2. Il faut brûler le bois parfaitement, c’est à dire en retirer l’intégralité de l’énergie qu’il contient. Pour mieux comprendre comment l’énergie est retirée du bois lors de la combustion, lire nos ressources sur le sujet (LIEN).

3. Car les watts sont définis comme des joules par secondes, c’est à dire que 1 W est la puissance nécessaire pour faire l’équivalent de 1 J en 1 s

Tintin et le temple du soleil, ou pourquoi les Incas étaient énergéticiens

BD tintin
BD tintin

Cet article est le second d’une série qui vise à expliquer les fondamentaux de l’énergie. Pour accéder au premier article, cliquez ICI.

Tintin et les temple du soleil, Hergé

Il était une fois Tintin qui se demandait d’où venait l’énergie pour FAIRE1 toutes les choses que l’on fait de nos jours sur la Terre.

Je l’avoue, ce n’est pas le synopsis le plus drôle que Tintin ait déjà eu, mais en vérité c’est de cela que traite l’article ci-dessous.

Tintin, en journaliste rigoureux, approcha le sujet historiquement. Il utilisa la machine à remonter dans le temps du professeur Tournesol pour retourner très, très loin, avant que quelques singes ne se lèvent pour faire des singeries qui les mèneraient au bord d’un précipice environnemental. Alors, il vit l’extraordinaire, l’inimaginable : une planète qui se portait bien. À cette époque déjà, les minéraux ne faisaient rien de visible. Et les végétaux, eux, germaient, poussaient, grandissaient puis mouraient. Tintin observa les animaux, qui naissaient, se déplaçaient, mangeaient, se reproduisaient… et mouraient aussi, ça s’appelait déjà la vie. Il interrogea des montagnes, des lapins et des marguerites sur leurs ressources d’énergie, et étrangement personne ne s’inquiétait des réserves de pétrole.

Bon, laissons Tintin quelques instants…

Mais l’idée est là : on observe que ces 2 dernières catégories, les végétaux et les animaux FONT des choses. Ils utilisent donc de l’énergie. Mais, puisqu’ils n’ont pas encore inventé la mine de charbon, les éoliennes, ni même le feu, où la trouvent-ils ?

C’est simplement que l’énergie se trouve, comme tout, dans l’univers. Plus précisément, elle se trouve dans la matière, qui elle même vient de … et bien je ne suis pas bien sûre, mais il me semble qu’il y a un rapport avec le Big Bang.

Mais pour en revenir à nos moutons – préhistoriques – prenons-les en exemple. Pour faire des choses, disons se déplacer, les moutons doivent respirer, dormir, boire… et surtout manger. Leur source d’énergie est leur nourriture, c’est à dire l’herbe. Pour pousser, l’herbe a besoin d’air, d’eau et de soleil. Sa source d’énergie est le soleil, utilisé dans la fameuse photosynthèse. Cette petite description s’applique à tous les êtres vivants : végétaux qui mangent du soleil, et animaux qui mangent des végétaux ou d’autres animaux. Au final, quand nos objectifs restent simples : grandir, manger, se reproduire… nous n’avons besoin que du soleil.

Soit dit en passant, au-delà de faire pousser de la nourriture, le soleil permet aussi à la Terre de rester à une température agréable, plutôt que les – 273 °C qui l’entourent. On lui dit donc merci.

En effet pour info, la puissance du soleil reçue par la Terre en permanence est de 174 pétawatts (PW), soit tellement que mon correcteur orthographique ne connaît pas l’unité « pétawatts »2. Cela équivaut à recevoir en 1 heure plus d’énergie que les humains en consomment en 1 an sur Terre (toutes ressources et usages confondus)3.

Mais au-delà des occupations de base de la vie, les êtres humains se sont inventés de nouveaux besoins, comme chauffer leur foyer, partir en vacances ou regarder des séries sur Netflix.

Comment alors répondre à ces besoins de faire des nouvelles choses, qui nécessitent forcément de consommer de l’énergie ? Et bien comme avant : utiliser le soleil.

On a vu plus haut que le soleil est à l’origine de la biomasse4, comme le bois. Nos lointains ancêtres avaient d’ailleurs très bien compris comment le brûler pour avoir chaud ou manger un steak de mammouth poids-chiches à point. Alors que d’après l’INSEE le bois représentait 100 % de l’énergie primaire5 le jour de la découverte du feu, aujourd’hui la biomasse ne représente plus que 10 %6 de la production d’énergie primaire dans le monde.

Autre énergie provenant du soleil qu’il n’est pas nécessaire de présenter : l’énergie photovoltaïque. C’est celle-ci même qui par magie – si ce n’est pas de la magie comment expliquer que même après de longues études dans le domaine de l’énergie je ne comprenne toujours pas comment ça marche ? – transforme les photons que nous envoie le soleil en courant électrique.

On peut également utiliser directement la chaleur du soleil. L’option 1 est de récupérer la chaleur directement, par exemple pour chauffer l’eau d’un ballon d’eau chaude. Au passage, le concept de chauffer quelque chose avec les rayons du soleil n’a rien d’innovant, c’est ce que l’on fait lorsqu’on oriente sa maison (ou son temple du soleil) au sud, lorsqu’on construit une serre ou simplement qu’on se prélasse au soleil tel un lézard.

Une autre option consiste à concentrer les rayons du soleil sur une plus petite surface à l’aide de miroirs, de manière à atteindre des températures plus hautes, notamment pour produire avec de l’électricité7.

Si vous êtes écolos, vous me direz « Mais les éoliennes, elles tournent pas au soleil quand même ? ».

Si vous n’êtes pas écolos, vous me direz « Mais le pétrole, c’est quand même pas du soleil quand même ? ».


A vous de choisir, mais la réponse est quand même : «  Ba si. ».

Développons mon chère Milou.

Les éoliennes tournent grâce au vent, c’est à dire de l’air qui se déplace plus ou moins vite d’un point A à un point B. Il faut donc aller chercher le pourquoi de ce déplacement, la source du vent. Pour cela je vous propose simplement d’ouvrir la fenêtre en hiver. C’est plus simple que de rassembler une équipe d’élite pour marcher dans le sens inverse du vent jusqu’à en trouver la source (n’est-ce pas M. Damasio?). Une fois la fenêtre ouverte constaterez que l’air chaud s’échappe, globalement en haut de l’ouverture, tandis qu’un filet d’air froid rentre chez vous et vous refroidit les pieds subrepticement. Refermez maintenant la fenêtre, il fait froid et il paraît qu’il faut économiser l’énergie. Cet exemple illustre le phénomène physique suivant : l’air (comme tout autre gaz ou liquide), se déplace lorsqu’il existe une différence de température, donc de pression, entre 2 endroits. Et sans entrer dans les détails8, c’est exactement ce qui se passe à différentes échelles, et qui provoque le déplacement de masses d’air, c’est à dire le vent. Or, c’est bien notre ami le soleil qui est responsable de l’échauffement de l’air de manière inégale à la surface de la Terre : en effet par exemple, il chauffe plus au niveau de l’équateur que vers les pôles. L’énergie éolienne est donc indirectement de l’énergie solaire. Concrètement, moins de 1 % de l’énergie du soleil reçue par la Terre se transforme en énergie contenue dans le vent9.

Pour le pétrole, le charbon et le gaz (et autres variations récentes des hydrocarbures que l’on extrait de nos sous-sols), c’est très simple : ce sont seulement des produits de la décomposition d’organismes vivants, de biomasse (#je roule au dinosaure). Cette énergie fossile est donc l’accumulation à très très long terme d’énergie solaire, à travers une photosynthèse ayant eu lieu il y a, et pendant, des milliers à millions d’années.

« Maman, pourquoi y a de l’eau qui coule tout le temps dans les rivières ? »10

Et bien peut-être qu’à ce stade de l’article vous l’aurez deviné : le soleil bien sûr ! Même si au quotidien ce n’est pas une question qu’on se pose, en vérité, on peut tous y répondre. On prend le problème depuis la fin. D’où viennent les rivières sur lesquelles on installe des barrages et moulins ? De plus haut. Ok, maintenant comment peut-il y a voir tout le temps de l’eau plus haut ? La pluie/ neige / grêle qui tombe régulièrement les alimente. Dac, maintenant d’où viennent les précipitations ? Facile celle-là, des nuages. Bon ça commence à faire beaucoup de questions, d’où viennent les nuages ? Il se forment par évaporation de l’eau qui est au sol et dans les océans pardi ! Ah on y arrive… et comment ça se fait que l’eau s’évapore ? Et bim. La chaleur apportée par le soleil.

CQFD.

Nous avons fait le tour des principales formes de l’énergie du soleil que l’on retrouve sur terre :

  • la biomasse, qui pousse grâce au soleil,
  • ses ancêtres qui feraient mieux de rester enterrés, c’est à dire les ressources fossiles,
  • la chaleur du rayonnement solaire, que l’on peut utiliser de plusieurs façons,
  • le vent et les rivières que le soleil mets en mouvement,
  • et l’utilisation des photons qu’il nous envoie pour faire du courant électrique.

La réponse à pourquoi les Incas étaient énergéticiens est donc celle-ci : en vénérant le soleil, ils vénéraient en fait la source principale d’énergie sur Terre, la raison de notre survie et des barbeucs en été.

Je tiens finalement à mentionner les grands perdants du jeu de « Qui est vénéré par les Incas pour toute l’énergie qu’il leur fourni ? », j’ai nommé la Terre elle même ainsi que la Lune.

À la première, il reste un peu d’énergie héritée de sa formation, lorsque des quantités astronomiques (littéralement) de poussière et de cailloux se sont agglomérés pour former une boule de matière en fusion. Depuis, la Terre refroidit doucement, tellement doucement que ça n’est d’aucune utilité face à notre « petit » problème de changement climatique… La puissance qui s’échappe du centre de la Terre est en effet de seulement 44,2 térawatt1, soit 0,025 % de ce que le soleil apporte. Pour autant, cette énergie est utilisée depuis plusieurs millénaires pour prendre des bains chauds sans culpabilité, et plus récemment, dans les années 1940, pour faire pousser des bananes bas carbone en Islande11.

La lune elle aussi fait un petit effort : en déplaçant des masses considérables d’eau lors des marées, elle contribue à ce que l’on appelle l’énergie marémotrice. Cependant, celle-ci est minuscule comparée à la puissance perçue du soleil : elle n’en représente que moins de 0,002 %1. Cela ne signifie évidemment pas que l’énergie marémotrice n’est pas utile dans certains cas.

En revanche, cela signifie encore une fois que le soleil est notre plus grand allié, comme il était celui des Incas.

Mais une chose a tout de même changé entre le temps des Incas et le nôtre. Car même s’ils vénéraient le soleil, les Incas n’avaient pas essayé de … l’imiter. Je fais référence ici à l’énergie nucléaire, mais ne développerai pas car cet article est déjà trop long. Mais vu l’importance du sujet, ne doutez pas qu’un article dédié au nucléaire ne saurait tarder.

Longue vie au soleil, à Tintin et à Milou

Bisous.

1. Pour une introduction à l’énergie, je vous conseille l’article « Energie késako : les bases de chez bases »

2. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Bilan_radiatif_de_la_Terre, consulté le 27/05/2020

3. Le total comptabilisé d’énergie consommée dans le Monde en 2015 était de 13 647 Mtep (source : https://www.connaissancedesenergies.org/les-chiffres-cles-de-lenergie-dans-le-monde-170926 ). À partir de la puissance solaire perçue par la Terre, on peut en déduire une énergie reçue quotidiennement de 359 140 Mtep, soit environ 26 fois plus que la consommation annuelle.

4. Source : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/biomasse consulté le 27/05/2020

5. L’énergie primaire est l’énergie brute avant toute conversion, celle que l’on trouve dans la nature par exemple. Cette notion est importante car pour une certaine quantité d’énergie consommée finalement, il a potentiellement fallu extraire bien plus d’énergie primaire. Pour mieux comprendre, lire l’article « L’électrique c’est (peut-être pas si ?) fantastique ! » (à paraître)

6. Source : https://www.connaissancedesenergies.org/les-chiffres-cles-de-lenergie-dans-le-monde-170926 consulté le 27/05/2020

7. Lire l’article « L’électrique c’est (peut-être pas si ?) fantastique ! » (à paraître) pour mieux comprendre les différentes conversions de l’énergie.

8. Un article complet pour expliquer les phénomènes de vents à la surface du globe vous expliquera tout cela d’ici peu.

9. Source : Estimating maximum global land surface wind power extractability and associated climatic consequences, L. M. Miller, F. Gans, and A. Kleidon, 11 février 2011

10. Question que pourrait poser un enfant de 7 à 77 ans https://tintinomania.com/tintin-origine-slogan

11. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Culture_de_la_banane_en_Islande consulté le 27/05/2020

Le confinement a été créatif pour les membres du Zéphyr !

C’est avec joie que nous avons pu expérimenter la résilience que permet l’auto-construction de systèmes simples et indispensables : malgré le confinement, et un arrêt quasi total des moyens de production partout dans le monde, chacun·e a pu continuer à bricoler chez soi, avec quelques matériaux récupérés par-ci, par-là, des systèmes utiles à notre vie de tous les jours :

  • En direct de Lyon, Paul a pu fabriquer une petite fonderie, pour réparer une machine à coudre en moulant une pièce de rechange en aluminium ( lire l’article ) > Cf. photos à gauche
  • Dans la Meuse, Sam a construit un four à bois rocket, ci-dessous une photo du four (à droite), pas tout à fait fini, mais fonctionnel !
  • Et dans les monts du lyonnais, Aurélie a construit un four solaire, et déguster de délicieux plats mijotés au soleil du printemps… (voir vidéo ci-dessous)

Alors, prêt·e·s à (ré)imaginer les moyens
de production de demain avec nous ?

Retrouvez la vidéo d’Aurélie sur la réalisation du four solaire :

*BricolageEnergie* : Fonderie aluminium rocket

Pourquoi : Dans l’objectif de répliquer un engrenage en aluminium pour un projet de réparation de machine a coudre et devant le temps disponible pour expérimenter pendant le confinement.

Un ami et moi avons décidé de réaliser une petite fonderie aluminium dont le but était de tester le principe de rocket dans et aussi de réfléchir pour des modules plus conséquents dans le futur. 

Cette fonderie a été fabriquée avec des matériaux présents sur place (confinement oblige) et donc la conception prend en compte cette limitation. Dans un autre contexte cette conception semble beaucoup moins pertinente.C’était aussi l’occasion d’effectuer un test de pertes au feu sur des boites de conserves : et c’est un test riche d’enseignement : en 2 flambées de 3h les boites de conserve du foyer se percent avec le doigt : totalement dévorées par le feu. 

La fonderie :

Bilan de ce nouveau protocole : cela marche plutôt bien et donne un résultat correct quoi que pas lisse (lié au plis du plastique) : possibilité d’adapter pour avoir un rendu lisse . Se bricole plus vite que des tubes en PVC mais pas réutilisable.
    

  • La fonderie a été réalisée en bouteille de gaz camping gaz et boite de conserve. Le cœur de chauffe est en ciment réfractaire (ciment fondue + chamotte) et isoler avec de la vermiculite stabilisé (vermiculite + ciment fondu) : la conception est égale à celle du cœur de chauffe d’un rocket cuiseur avec comme seule subtilité l’utilisation d’un cylindre en carton coupé à 45° puis recollé avec du scotch , enroulé dans du jambon sac plastique pour étanchéifier . Puis rempli de sable pour ne pas se déformer pendant la coulée. 

La fonderie est composée de 3 modules : le module chauffe , la jupe et le couvercle cheminée qui sont indépendants et posés les uns sur les autres.

Les 3 modules démontés de gauche a droite : cœur de chauffe , jupe, couvercle cheminée.

Le creuset :

  • Le creuset a été coulé dans une boite de conserve avec comme empreinte une écocup : petit souci d’ailleurs car on a pas enlevé l’écocup 30 min après le début de la prise et elle a donc dû être brisée pour pouvoir libérer le creuset.

La pince:

  • Une pince soudée a aussi été fabriquée pour manipuler le couvercle et le creuset quand ils sont à 600°C. A base de fer rond et de fer plat

L’écumoire

  • Un écumoir a aussi été réalisé en boite de conserve + tige métallique pour enlever les inclusions et les oxydes d’aluminium avant la coulée du métal en fusion.

Concernant la fonderie à proprement parler : les tests de fonte de l’alu sont concluants (1h  pour fondre de l’alu avec de la cagette comme combustible) malgré un peu trop de fumée (problème d’isolation trop fine). Par contre concernant la coulée le résultat est mitigé : la forme est trop petite et malgré un moule en plâtre+sable pour plus de précision l’aluminium ne pénètre pas jusqu’au fond des dents. 

1er essai 

Premier essai, dents à peine formées, moule en 2 parties (une en sable « vert » et une en plâtre réfractaire), dent orientée vers le haut , grosse boite de conserve, moule froid.

2eme essai 

Deuxième essai, dents non totalement formées, moule en 2 parties (en plâtre réfractaire), dent orienté vers le bas (aide de la gravité), petite boite de conserve, moule chauffé à 250°C.

Conclusion :

Un résultat probant sur la fonte aluminium , totalement fonctionnel pour de la coulée de pièces de taille moyenne sans nervures / dents trop fine. Idée de construire un module fonderie adaptable sur le cuiseur rocket feu follet : plus grosse puissance et meilleure combustion et plus grande adaptabilité . 

Introduction au feu de bois

Comment obtenir une bonne combustion ? Retrouvez les concepts au centre de la production de chaleur au feu de bois.

  1. Introduction
  2. Comprendre le phénomène de combustion
  3. Que faut-il pour obtenir une combustion complète
  4. La récupération de la chaleur

Introduction

Qui parmi vous se chauffe au feu de bois ?

Si peu de français se chauffent au bois aujourd’hui, malgré un gisement assez important, beaucoup de personnes pensent encore que le feu de bois est synonyme de pollution. Ce qui est en partie vrai : un feu de bois mal géré peut être très polluant. En région Rhône Alpes lors des périodes hivernales, plus de la moitié des émissions de particules fines proviennent du chauffage résidentiel au bois (source : Atmo Auvergne Rhône Alpes).

Une mauvaise combustion du bois soulève deux problèmes :

  • les fumées grises qui s’en dégagent sont pleines de particules qui auraient pu brûler dans de meilleures conditions, c’est du gaspillage de bois et donc d’énergie,
  • ces particules imbrûlées sont également très toxiques et polluantes. 

Pour éviter de gaspiller du bois tout en diminuant les émissions de particules fines dans l’atmosphère, il faut installer un poêle à bois à haut rendement1. Celui-ci dépend de deux facteurs : son foyer, qui dans l’idéal permettra une combustion complète (Cf. parties Comprendre le phénomène de combustion & Que faut-il pour obtenir une combustion complète ), et son système de récupération de la chaleur (Cf. partie La récupération de la chaleur ).

ŋpoêle à bois = ŋfoyer x ŋrécupération de chaleur

Si 1kg de bois sec (20 % d’humidité) contient 4kWh2 d’énergie (un tas de buches représenté ci-dessus), il en faudra un peu plus pour obtenir 4kWh d’énergie finale, car on ne peut créer une machine parfaite (rendement ŋ = 100%). Avec un poêle à bois économe (ŋ = 90%), on aura besoin d’environ 1,1kg de bois pour fournir 4kWh d’énergie, alors qu’avec un poêle en fonte classique (ŋ = 20%), il en faudra 5kg pour fournir la même quantité d’énergie.

1kg de bois sec à 20 % d’humidité (un tas de bûches représenté ci-dessus) contient en moyenne 4kWh2 d’énergie. Mais comme aucune machine ne peut être parfaite, il y a toujours des pertes (bûches noires représentées ci-dessus), il faut donc plus de bois pour obtenir 4kWh d’énergie. Avec un poêle à bois économe (ŋ = 90%), on a besoin de 1,1kg de bois, alors qu’avec un poêle en fonte classique (ŋ = 20%), il en faut 5kg pour fournir la même quantité d’énergie.
Si l’objectif est de diminuer son impact sur l’environnement, on voit combien utiliser des appareils à haut rendement est important. 

Comprendre le phénomène de combustion

Pour obtenir une flamme, il faut réunir trois éléments :

  • Comme nous, le feu a besoin de respirer, il lui faut donc un comburant : le dioxygène, présent dans l’air.
  • Il a aussi besoin de manger, il lui faut donc un combustible, comme le bois par exemple.
  • Et enfin, il lui faut de la chaleur, ou énergie d’activation : il en a besoin pour exister, et en dégage pendant la combustion, c’est une réaction en chaîne.

La combustion du bois suit alors trois grandes étapes :

  • Le séchage, soit l’évaporation de l’humidité contenue dans le bois, pour lui permettre de monter en température.
  • La pyrolyse, c’est à dire la transformation du bois de son état solide à un état gazeux, inflammable sous l’effet de la chaleur. Une partie du bois se transforme plutôt en charbon, qui se pyrolyse à son tour, plus lentement.
  • La combustion, durant laquelle les gaz de bois se mélangent à l’air à une température suffisamment élevée pour créer une flamme. Les atomes de carbone à l’état gazeux se combinent avec le dioxygène (comburant) et forment alors du CO2, invisible et inodore. C’est cette combinaison qui dégage la chaleur recherchée dans le feu.
    À la fin de la combustion, il ne reste que les cendres blanches, partie minérale et incombustible du bois (environ 3%).

Nb : En réalité, ces trois étapes forment une réaction en chaîne : une petite brindille va brûler grâce à l’apport d’une étincelle, cette petite flamme sera alors un apport de chaleur pour les plus grosses brindilles, etc.

On peut donc observer le cycle du carbone qui se produit : en poussant, l’arbre se nourrit de dioxyde de carbone (CO2), pour conserver les atomes de carbone (C) qui constitueront le bois, et dégager du dioxygène (O2) par ses feuilles.3

En brûlant, le bois libère sous forme de dioxyde de carbone (CO2) tout le carbone qu’il a emmagasiné dans sa vie, en recombinant ses atomes de carbone (C) avec le dioxygène (O2), élément de l’air indispensable à la combustion (triangle du feu).

Le cycle carbone du bois est donc nul : il absorbe autant de CO2 dans sa vie qu’il en rejette lors de sa combustion ou de sa décomposition. Il est donc tout à fait normal de rejeter du CO2 lors d’une combustion, ce n’est pas de la pollution, mais juste un cycle naturel.

Attention ! Ce bilan carbone neutre n’est possible à l’échelle globale que si nous laissons au bois le temps de se renouveler ! La combustion de bois doit donc impérativement s’accompagner d’une gestion durable des forêts.

« Ok. Mais alors, pourquoi dit-on toujours qu’un feu de cheminée en ville, ça pollue ? »

Jusque là, c’était la théorie, ou comment se passeraient les choses si tout était parfait. En réalité, on retrouve beaucoup d’éléments polluants que l’on pourrait limiter à la sortie d’une cheminée : du monoxyde de carbone (CO), des particules de carbone pur (C), des oxydes d’azote (Nox), des hydrocarbures, des composés organiques volatils (COV), du méthane (CH4), etc.

Ces particules polluantes et très toxiques prennent la forme de fumée, et de suie.

Un feu non polluant (que l’on désigne aussi de combustion complète),
est donc un feu sans fumées.

Reprenons le triangle du feu : il définit les 3 éléments indispensables à la combustion. Ce triangle doit être parfaitement équilibré pour une bonne combustion.

Par exemple : si l’on ferme la trappe de tirage du poêle avant d’aller se coucher, afin de brûler le bois tout doucement toute la nuit, on créé un déséquilibre dans le triangle du feu.

Le manque de dioxygène va perturber les combinaisons chimiques évoquées plus haut, et il se passera ceci :

Nb : ceci est une explication simplifiée, les réactions chimiques impliquées lors de la combustion étant complexes. Pour les curieux·ses, une explication plus poussée sera bientôt disponible sur ce site.

Que faut-il pour obtenir une combustion complète ?

La recette secrète pour obtenir un feu sans fumée s’appelle la règle des 3 T :

Turbulences + Temps + Température

Si si, c’est très simple : on cherche à réunir les meilleures conditions pour que les gaz de bois (C) et le dioxyène (O2) puissent se mélanger et réagir ensemble de façon complète. Pour cela, il faut créer un maximum de Turbulences, et les laisser assez de Temps à une Température suffisante pour que la réaction se fasse.

C’est un peu comme pour touiller un sucre dans son café : si le café est trop froid, le sucre va mal se dissoudre. Et pour l’aider, on touille avec une cuillère en créant des turbulences, pendant un certain temps.

Concrètement, dans la conception d’un poêle, il faut :

  • Avoir un foyer petit et isolé, pour atteindre des températures élevées là où aura lieu la combustion (~800°C)
  • Favoriser les formes de foyer qui créent des turbulences pour bien mélanger le combustible et le dioxygène (foyer cylindrique en L dans le cas du rocket stove, cf. ci dessous)
  • Faire un foyer (ou cheminée interne) suffisamment haut pour que le combustible et le dioxygène aient le temps de bien réagir ensemble.

On peut aussi ajouter une entrée d’air secondaire, préchauffé par les flammes, qui arrive directement là où a lieu la combustion pour la booster un peu plus. :

Exemple d’un cuiseur à bois type rocket stove

La récupération de la chaleur

Comme précisé dans l’introduction, le rendement d’un poêle à bois est défini par la qualité de son foyer, ainsi que de son système de récupération de la chaleur. En effet, il est inutile de produire de la chaleur efficacement si on la laisse s’échapper par le cheminée avant de s’en servir.

Le foyer détermine la méthode de combustion du bois : rocket stove, poêle à granulés, cheminée, … (Cf. partie Que faut-il pour obtenir une combustion complète)

De cette combustion, réaction chimique qui émet de la chaleur, on cherche à récupérer un maximum d’énergie, de différentes manières : on peut faire passer l’air chaud par un circuit qui réchauffe une masse (banc en terre par exemple), ce sera un poêle de masse. On peut aussi chauffer de l’eau, dans un poêle bouilleur. Ou encore cuisiner, avec un poêle cuiseur, ou cuisinière à bois, etc.

Tout d’abord, voici un petit rappel de quelques principes bien utiles.

Les modes de transmission de chaleur

Il existe 3 manières de transmettre de la chaleur :

Par conduction : la chaleur se transmet par un contact direct, lorsqu’on touche une gamelle chaude par exemple. Un matériau peut être un très bon conducteur thermique (les métaux par exemple), ou plutôt isolant (le bois, la fibre de verre, …).

Par rayonnement : la chaleur se propage en ligne droite, sous forme d’ondes électromagnétiques, jusqu’à être absorbée par un solide, ou réfléchie par un miroir. C’est la chaleur que l’on peut ressentir lorsqu’on reçoit un rayon de soleil par exemple, ou lorsqu’on est face à un feu de cheminée. Il suffit alors d’un obstacle pour ne plus la ressentir. Ce type de transmission de chaleur apporte un grand confort thermique : on peut ressentir une douce chaleur en étant dehors en plein hivers, à -4°C, si on est au soleil.

Par convection : la chaleur se propage grâce à un fluide en mouvement (eau, air). Un feu de cheminée par exemple, va chauffer par rayonnement si on se met devant le feu, mais il chauffera aussi l’air de la pièce. On ressentira cette chaleur malgré les obstacles.

Notes

1. Le rendement d’un appareil (noté ŋ) est le rapport entre ses performances réelles et la performance maximum théorique qu’il pourrait avoir. Une machine parfaite aurait donc un rendement de 100 %, mais cela n’est pas physiquement possible. Pour calculer le rendement total d’une activité (comme chauffer sa maison), il faut multiplier les rendements de toutes ses étapes et appareils.

2. A titre d’exemple, un radiateur électrique consomme environ 1000 Watts. Son utilisation pendant 4 heures nécessite une énergie de 4 kWh.

3. https://www.rts.ch/decouverte/sciences-et-environnement/environnement/4640659-quelle-est-l-origine-du-carbone-sur-terre-.html