Cela fait trois ans que nous faisons des rockets cuiseurs modèles Oxalis. Du coup forcement nous (grâce a des retours stagiaires notamment) avons modifié / adapté / amélioré des petits détails sur ces rocket déja très efficaces. Et surtout on a réalisé des documentations spécifique pour nos stages. Et on a mis pas mal de temps avant de publier ces nouveau plan et fiches.
MAIS LES VOICI !
Un remerciement spécial a Titouan en service civique qui a grandement participé a l’élaboration de ces documents.
Modifications Zéphyros & Co:
Option coude fumisterie amovible pour transport
Poignées sur interface pour transport
Interface marmite avec support en tube carré pour meilleurs durabilité
Mono languette sur les interfaces wok pour protéger la laine céramique
Équerres de centrage pour interfaces
2 Trou d’arrivée d’air a 120° pour éviter courant d’air traversant
Déflecteur simplifié pour petit wok
Augmentation hauteur arrivée d’air pour gestion de l’accumulation de braise
N’hésitez pas à nous faire vos retour sur ces fiches que l’on a essayé de faire aussi complète que possible mais qui peuvent malgré tout contenir des erreurs / imprécisions.
Au début de l’année 2025, nous avons eu une sollicitation plutôt inhabituelle. Le camping des mésanges, basé au cœur du parc du Morvan nous a contacté après avoir vu des toilettes sèches fabriqués chez un de nos membre (basé sur le modèle de celle de Alter eco 30 ). La demande : concevoir et fabriquer des toilettes sèches sur cuves dimensionnés pour une activité saisonnière : les toilettes seront utilisés de manière intensive en saison et auront le temps de composter pendant la saison basse.
Les toilettes sèches construites en 2020 chez Paul, un des salarié de l’association
Ni une ni deux, nous voila en train de réfléchir a 2 toilettes sèches sur 2 cuves de 1400L pour une utilisation saisonnière avec pré-compostage en cuve.
Le concept de ces toilettes est initialement d’avoir 2 cuves, de remplir une des 2 cuves ( qui sera dimensionnée pour être remplir au bout de 6 mois à 1 an). Une fois la cuve remplie, on change la cuvette de place et on commence à remplir la seconde cuve. Une fois la seconde cuve remplie, on peut vider la première qui a déjà partiellement composté. Finie la corvée de vider le seau des toilettes sèches ! Cela permet d’évacuer une matière plus sèche, moins odorante et en moindre quantité. Pour ce qui est du camping, l’utilisation étant saisonnière, les 2 cuves seront utilisées en saison haute et les 6 mois hors saison permettront d’effectuer le pré-compostage.
Schéma simplifié des toilettes – Atelier du Zéphyr – License CC- BY SA
Dans les 2 cas, 6 mois à 1 an ne sont pas suffisant pour composter entièrement les déjections et éliminer les agents pathogènes (il faudra au total 2 ans de compostage avant de réutiliser le compost de toilettes sèches). Il faut donc prévoir un autre bac de compost pour pouvoir y vider les toilettes lors de leur maintenance.
Grâce aux retours d’usage de notre membre, nous avons pu intégrer pas mal de petites améliorations à la conception de cette nouvelle version (en concertation avec l’équipe du camping):
Ventilation électrique pour enlever les odeur même par temps froids ( la V1 utilisait un tirage thermique)
Piège a mouche pour ne pas être incommodé
Portes de cuves en 2 partie pour inspection et vidange
Évacuation directe des urines dans le système d’épuration du camping
Modification du facteur de forme des toilettes (ratio surface au sol vs hauteur pour éviter une trop grande prise au vent et un effet sucette)
Ainsi que des modifications pour faire des toilettes adaptés à un lieu touristique en usage intensif :
Assise inox lessivable et intérieur peint en noir(et qui ressemble visuellement a des toilettes classique)
Dalle béton avec pente pour nettoyage régulier à grandes eaux
Après 2 semaines de chantier, nous partageons ici le compte rendu du chantier et photos pour réaliser ces toilettes sèches sur cuve. En espérant que cela vous donnera des idées !
Si ce genre de réalisation vous intéresse, nous pouvons en discuter pour organiser un chantier sur votre lieu, n’hésitez pas à nous contacter !
Préparation de l’emplacementCoulage de la dalleMontage des cuves en parpaingsLes 2 cuves montées. Au dessus une dalle béton est coulée.
Les toilettes terminés !
Compte rendu de chantier, plan et tableur
Dossier contenant le compte rendu de chantier (ce n’est pas un tuto exhaustif), les plans sketchup (2017) de principe et le tableur de matériaux avec des ordres de grandeurs de prix. Ces documents sont sous licence CC BY – NC – SA. : https://atelierduzephyr.org/wp-content/uploads/2025/11/2502-WC-Morvan.zip
Lors de mon service civique à l’atelier du Zéphyr, un de mes objectifs était de participer à expérimenter une installation prototype de « turbine hydro-électrique » à partir de ressources de l’association Hydr’Open aujourd’hui arrêtée. Ces ressources avaient été récupérées il y a longtemps par des membres de l’atelier, dans le but d’expérimenter un jour cette low-tech. Chargé de ce projet et en quête d’avantages d’informations, j’ai demandé conseil aux anciens d’Hydr’Open et j’ai ainsi pu récupérer une documentation bien plus aboutie que celle en notre possession.
Cette documentation détaille le travail de l’association pour concevoir et expérimenter une turbine hydro-éléctrique pourvue d’une génératrice similaire à la Piggott. Elle relate de façon exhaustive la démarche de l’association : les réflexions de conception, la fabrication, les premiers tests… etc
Malheureusement, après que je me sois renseigné davantage sur la législation française en vigueur pour l’exploitation de l’eau (terrain privé comme public) la législation (les autorisations qu’elle nécessite) et la durée de mon service civique ne suffisant pas à la réalisation d’un prototype, le choix a été fait, de laisser de côté ce projet en publiant la documentation nouvellement récupérée.
La documentation jointe à cet article, est donc le fruit du travail de l’association Hydr’Open qui ne l’a pas diffusée (parce qu’incomplète) mais après récupération de cette documentation par l’Atelier du Zéphyr, au vu du nombre de conseils / réflexions et des savoirs utiles contenu dans celle-ci, il nous semblait dommage de ne pas la rendre accessible au plus grand nombre (et ce, malgré son inachèvement).
Donc, avec l’accord des auteur·ices et sous réserve de l’acceptation de la clause en première page de la documentation, vous pouvez vous instruire de ce document.
A l’initiative de plusieurs personnes gravitant autour de la cuisson solaire et suite au franc succès rencontré par le forum des poêles de masse libre. Nous avons le plaisir de vous annoncé qu’un forum dédié à la cuisson solaire vient d’ouvrir ses portes.
Le principe est le même réunir les passionné.e.s , les curieux.ses, les néophytes et les expert.e.s de cuisson solaire pour s’entraider, échanger et progresser ensemble dans la construction et l’utilisation d’engins de cuissons solaires.
Que cela soit les aficionados de tubes solaires, les ravagés des paraboles ou même les passionnés des fours solaires : soyez les bienvenu sur ce nouveaux forum !
Au plaisir de vous croisez sur ce nouveau terrain d’échange !
On a pris le temps de compiler quelques retours qu’on nous a fait sur des poelitos. Ces retours sont en grande partie positifs sur le fonctionnement du poêle et nous donnent une meilleure idée de son utilisation mais donnent aussi l’envie d’apporter des modifications au modèle proposé en stage en ayant des retours d’expérience concrets.
Ces retours (une dizaine) concernent principalement des poelitos 200 mais aussi deux poelitos 120 et deux poelitos 60, dans différents types d’habitats (tiny house, yourte, mobilhome) de tailles vairées.
(voir le tableau récapitulatif des retours en fin d’article)
Synthèse
Il en ressort que dans des habitations pour lesquelles le poelito est correctement dimensionné (volume adapté et bonne isolation), il suffit à se chauffer à une température confortable durant la journée malgré une baisse pendant la nuit dans la plupart des cas. Deux flambées de 1h30 à 2h par jour permettent de rester autours de 18°C durant la journée, avec une baisse de température pendant la nuit qui peut quand même aller jusqu’à perdre 8~10°C au cœur de l’hiver. Le matin 1h à 2h de chauffe permettent de remonter de 10°C.
Poelito 200 construit en 2021 en stage Atelier du Zéphyr (CC-BY-SA-NC photo par Cédric)
En préchauffant le conduit de cheminée dans le cas où le poêle ou l’habitat est froid (le matin ou après une période d’absence), ou systématiquement dans certains cas les personnes ne rencontraient pas de difficulté de à l’allumage, le tirage se lance bien et il n’y a pas de problème de refoulement.
En revanche dans la moitié des retours qui nous ont été faits la cloche s’est déformée ce qui cause en général une fuite de sable dans le foyer. C’est parfois aussi le tuyau d’alimentation de bois qui se déforme ou dont le joint en terre casse qui cause une fuite de sable. Dans ce cas refaire le joint peut suffire à stopper la fuite. Un des retour fais aussi état de l’usure de la grille du cendrier qui s’use avec le feu.
Cloches de poelito déformées (CC-BY-SA-NC photo par Cédric et Guillome)
Dans deux des cas rapportés la cheminée interne s’est fissurée ou cassée, c’est sûrement possible de la réparer en la ceignant de feuillard ou de fil de fer car le manque d’étanchéité n’est pas critique mais elles ont été refaites en béton chamotte.
Grille de cendrier après 2 ans d’utilisation (CC-BY-SA-NC photo par Cédric)
Essai de modification, cloche en béton
Dans deux des retours collectés une expérimentation a été faite dans le but d’augmenter la masse du poelito, et qui solutionne du même coup les problèmes de fuite de sable et de déformation de la cloche. Cet essai a été de remplacer le sable du poelito par un moulage en béton. Afin de conserver la propriété déplaçable du poelito il est coupé en deux horizontalement, en deux morceaux d’approximativement 140kg chacun qui restent déplaçables comme un poelito vidé de son sable. Dans un des cas les deux parties sont maintenues ensembles et jointées par un cerclage en acier et une tresse de 5mm, dans l’autre cas avec un joint argile/sable. Ainsi le poelito reste déplaçable, gagne en masse et donc restitue sur plus longtemps la chaleur accumulée pendant la flambée, et gagne aussi à priori en longévité en esquivant le problème de la déformation de la cloche en tôle en la remplaçant par une cloche en béton.
Nous allons donc proposer cette modification dans les prochains stage poelito, car elle permet de résoudre le principal problème que nous avons constaté dans les retours collectés qui est la déformation de la cloche et les fuites de sable qui peuvent arriver assez rapidement après une utilisation quotidienne du poelito.
Méthodologie
Ces retours on été collectés par mail en contactant des anciens et anciennes stagiaires de l’Atelier du Zéphyr, ainsi que sur le forum poele de masse (https://forum.poeledemasse.org/c/poelito/6) et en appelant des personnes dont nous savions qu’elles avaient construit et utilisaient le poelito.
Hello, aujourd’hui je vais vous parler de mon installation poelito, c’est le deuxième hiver que je passe avec.
Contexte
La maison fait 35m2 sur 2 niveaux et 2m sous plafond, ça fait un total de 70 m3 à chauffer (c’est un peu au dessus de la limite haute d’un Poelito, il est donc un peu sous dimensionné). Elle est située en Haute-Loire à 800 m d’altitude. Celle-ci est bâtie en pierre, un peu isolée par l’intérieur, (laine de verre + placo). Les menuiseries ne sont pas toutes neuves (une dizaine d’années), mais en double vitrage. D’après le calcul de déperdition (disponible sur le site d’oxalis), nous avons besoin d’un poêle d’environ 3 kW pour compenser les pertes calorifiques au plus froid de l’hiver et obtenir un confort de 18°C à l’intérieur.
Le modèle qui a été installé est le Poelito 200L (le plus gros) avec deux grosses flambées par jours ça devrait suffire à chauffer suffisamment la pièce du bas (mais peu de chance de chauffer l’étage). Le conduit de sortie fait 4,3 m de haut, il est gainé, mais non isolé dans un conduit maçonné, le diamètre de la gaine est de 160mm.
L’habitante de la maison travaille la journée, elle peut donc faire un feu, tôt le matin et le soir.
Les différentes itérations
La version 1
Dans un premier temps, le poêle a été positionné proche du conduit dans le coin de la pièce. C’est la solution de facilité. Le tirage s’effectue rapidement, pas forcément besoin d’allumer un feu dans le conduit de sortie. Cependant, il faut savoir que le poelito, contrairement à la plupart des poêles, rayonne beaucoup à l’arrière, il faut à tout prix éviter de le positionner contre un mur. Si ce n’est pas possible autrement, il faudra mettre une plaque rayonnante derrière celui-ci (plaque en aluminium réfléchissante ou en inox poli…)
Problèmes rencontrés :
Refroidi trop vite (pas assez d’inertie)
Ne rayonne pas assez dans la pièce
Ces deux problèmes sont tels qu’il faut recourir à un chauffage électrique pour compenser le manque de chaleur.
Le poele situé dans le coin de la pièce ne suffit pas à la chauffer
La version 2
L’idée ici est de déplacer le poêle au centre de la pièce, et pour relier le poêle au conduit, nous allons construire un banc de masse qui va venir apporter un peu plus d’inertie et permettre de rayonner plus longtemps. De plus, en étant assis sur le banc, on bénéficie du maximum de la chaleur du poelito.
La position du poêle est plus centré créant une zone de confort plus grande
Quelques détails sur la banquette.
Cout de l’opération : -130 briques en terre crue (achat) : 140€ -4 dalles carreaux briques remplie d’argile pour l’assise : Recup’ + 1 achetée à 4€ -4 dalles de béton cellulaire pour l’isolation du sol : 16€ -3 briques plâtrières (linteaux passage de conduits) : récup’ – du sable et de l’argile pour le mortier : presque gratuit – laine céramique et tôle pour la trappe : 2€ – 1 conduit inox supplémentaire : 30€ – de la laine de roche pour l’isolation du mur : 1m2 : Récup’ Total : env. 200€ Poids total du banc (enduit compris) : env. 400 kg
Problèmes rencontrés :
Le banc est trop chaud, l’assise est inconfortable
La combustion est instable, les problèmes de refoulement sont fréquent, DANGER !
La cuisine sur le poêle est compliqué, il ne chauffe plus assez
Schéma de la banquette en version 2
La version 3
La version 3 permet de palier aux problèmes rencontrés dans la version 2. L’idée ici est d’ajouter une gaine inox diamètre 160 dans le banc pour limiter les pertes en charge et de retirer le coude sous le conduit. Pour améliorer l’alummage, on a décidé de mettre une résistance électrique de chauffe-eau à la base du conduit de sortie, ça permet d’allumer le poêle très rapidement dans n’importe quelles conditions.
Schéma de la banquette en version 3
La résistance utilisée pour ce montage est une résistance de chauffe-eau de 800W (on peut en commander sur NPM.fr) je l’avais sous la main, mais elle n’est pas idéale à mon avis, car trop grande, son installation n’est pas pratique et nécessite du mastic réfractaire (trouvable chez Leroy Merlin) si j’avais eu le choix, j’aurais opté pour une résistance de bouilloire, plus compact est plus « propre » à installer (elle est « vissable »), voici un lien
Résistance de bouilloire pour le préchauffage du conduit à moins de 10€
Cout de l’opération :
Résistance de chauffe : récupérée, ou 10 € en neuf
Le ramonage est compliqué, il faut démonter la gaine
La résistance reste toujours allumée si on ne la débranche pas (risque de surchauffer le conduit, et dépense d’électricité abusive)
Difficile d’allumer le poêle sans électricité
La version 4 (future)
La prochaine version consistera, comme on peut s’y attendre, à trouver des solutions pour résoudre les petits soucis de la version 3. L’idée est de couper la gaine à la base du conduit de sortie et d’y mettre un T avec un angle 45° (pour limiter les pertes de charges) ainsi le ramonage ne nécessitera pas de démontage fastidieux. L’ajout du même T est prévu également à la sortie du poêle et permettra de ramoner le banc. Niveau allumage, la présence du tampon permettra de faire un petit feu avec de l’alcool et de se passer d’électricité en cas de besoin. Cependant, l’ajout de cette résistance apporte tellement de confort qu’elle va rester et qu’on prévoit d’ajouter un minuteur mural au lieu de la prise.
On tâchera de vous tenir au courant de la suite des évènements !
Quelques remarques diverse sur ce projet
Impacte des enduits sur le confort thermique : au cours de ces différentes modifications, nous avons également changé les enduits de la pièce. Il s’avère que les enduit ont un grand impact sur le confort thermique. La tapisserie blanche amenait du froid dans la pièce, l’ajout d’une mince couche de chaux-argile (couleur finale sur des marrons) est bénéfique.
La couleur du poêle est très importante ! Le poêle de la version 1 était acier brillant (la peinture du bidon avait été retirée à la meuleuse) nous l’avons culotté avec de l’huile de friture. Cette technique l’a rendu brun mat. Il rayonne ainsi mieux dans la pièce. Un matériau réfléchissant n’est pas rayonnant !
Conclusion
On est désormais satisfait de notre installation, même si peut-être qu’un poêle un peu plus gros apporterait un peu plus de confort, il est par exemple très compliqué d’amener de la chaleur à l’étage, mais ça, c’est un autre sujet ! A venir…
Cela fait maintenant plusieurs mois que nous participons de concert à l’élaboration d’un forum autour des poêles de masse en open source, avec plusieurs autres aficionados du poêle de masse en autoconstruction : Les poêles Uzume, Agir low tech et le MiniMasse, David Mercereau un des promoteurs du MiniMasse et du Poelito, des membres d’Oxalis et leur poêle finlandais autoconstruit.
Pourquoi donc un forum pour les poêles de masse open source ?
À voir la liste ci-dessus, un certain nombre de poêles de masse open source sont diffusés sur internet et en formation (et encore ils ne sont pas tous là). L’idée de ce forum est de regrouper sur une seule plateforme les différentes communautés intéressées par ces poêles de masse (auto-construction, artisanat, formation…) et permettre le partage des savoirs et questionnements entre les unes et les autres.
Et le Zéphyr dans tout ça.
L’Atelier du Zéphyr propose actuellement des formations à la fabrication de Poelito ainsi que des chantiers accompagnés de construction de poêle Uzume. C’est dans ce cadre que nous participerons à ce forum notamment en répondant aux questions sur le Poelito et dans une moindre mesure à celles sur les poêles Uzume. De plus nous souhaitons bientôt proposer des formations autour du MiniMasse de Agir Low tech.
Ce qui va changer concrètement
Nous recevons beaucoup de sollicitations par mail, notamment des questions techniques et pratiques sur le Poelito. Dorénavant nous redirigerons une grande partie de ces questions vers le forum pour que les échanges soient publics et appropriables par d’autres personnes. Ainsi le temps passé à répondre aux sollicitations sera profitable à toutes et tous ! Formidable !
Stage Poelito 2021 – Source : Aurelie Guibert – License Creative Commons BY SA NC
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 Low–Tech 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 !
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, puisquel’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
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 (Introduction au feu de bois). ↩
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 ↩
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.
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. ↩
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) ↩
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 ↩
