Un dîner à l’énergie solaire

Par Jamila Kyari

Traduit par Naima Paradis-Joyal

ON Y FAIT CUIRE des mini pizzas, des hot dogs, des biscuits sandwichs à la guimauve et des biscuits aux pépites de chocolat. Mais construire un four solaire et y préparer ses aliments fait bien plus que rendre l’heure du dîner intéressante! C’est aussi une manière amusante d’initier les élèves à la puissance et à la polyvalence de la chaleur du Soleil. En plus de les sensibiliser à une économie fondée sur l’énergie propre, les élèves apprennent sur le rôle du Soleil en tant que source d’énergie renouvelable par excellence. Ainsi, il est fondamental de sensibiliser les jeunes aux énergies renouvelables, en particulier celles qui proviennent du Soleil. Construire un four solaire est un moyen concret d’encourager l’apprentissage des méthodes de cuisson durables et écoénergétiques.

Un four solaire est un engin qui absorbe la chaleur du Soleil transmise par rayonnement dans un contenant isotherme. Dans un tel four, la chaleur capturée s’accumule et cuit les aliments. Le Soleil émet des radiations constituées de rayons électromagnétiques composés de rayons ultraviolets A (UVA) et B (UVB). Un four solaire accumule ces rayons, qui sont ensuite convertis en infrarouge – de longueur d’onde supérieure – qui chauffent les molécules des aliments. Avez-vous déjà laissé votre voiture au Soleil les fenêtres fermées lors d’une journée chaude? Alors vous avez probablement vécu ce type de phénomène, communément appelé l’effet de serre : la lumière du Soleil pénètre dans la voiture, et puisqu’elle ne peut plus en sortir, elle chauffe l’habitacle. C’est le même phénomène qui se produit avec les fours solaires. Ils retiennent l’énergie du Soleil (la chaleur) pour chauffer un récipient et cuire les aliments de manière optimale.

Il existe trois principaux types de fours solaires : les fours à caisson, les fours paraboliques, et les fours à panneaux. Chacun nécessite une exposition ou une inclinaison maximale vers le Soleil, et chacun peut cuire la nourriture à des températures élevées. Un four solaire à haut rendement peut convertir plus de quatre-vingts pour cent de la lumière du Soleil en chaleur. Lors des journées venteuses, les fours solaires ne parviennent pas à atteindre une température suffisamment élevée; on doit donc y laisser la nourriture durant plusieurs heures afin de cuire la nourriture entièrement. Ainsi, il importe d’être très prudent lorsque l’on cuit de la viande ou des produits laitiers, car ces aliments pourraient comporter des risques pour la santé s’ils ne sont pas cuits dans les délais prescrits. 

En outre, un four solaire démontre les différences fondamentales entre la cuisson des aliments avec de l’énergie renouvelable et de l’énergie fossile. L’énergie solaire est abondante, propre et sans effet néfaste pour l’environnement, alors que les combustibles fossiles sont insoutenables et émettent de grandes quantités de gaz à effet de serre et de polluants. Les enseignants peuvent donc construire un four solaire pour montrer aux élèves comment fonctionnent d’autres importantes inventions à l’énergie solaire, telles que les photopiles, les radiateurs solaires à eau chaude, et les puits de lumière, qui peuvent réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et diminuer nos coûts énergétiques.

Ainsi, construire un four solaire qui parvient réellement à cuire les aliments peut enseigner aux jeunes à transformer l’énergie du Soleil pour répondre à leurs besoins énergétiques, en plus de les aider à développer des habiletés propres au 21^e siècle. Pour ce faire, on encourage les élèves à travailler en groupe afin de favoriser la collaboration et la communication. En réalisant cette activité, on incite les jeunes à montrer leur créativité et leur sens de l’innovation, à s’approprier un projet et à trouver des manières que leur four se distingue. Cela les aide aussi à devenir des citoyens du monde, puisqu’ils réalisent en quoi un four solaire peut être utile dans les régions où la nourriture est préparée sur des feux de bois ou avec des combustibles fossiles, faute d’électricité comme source fiable pour cuisiner. Enfin, les élèves exercent leur esprit critique et leur capacité de résolution de problème pour tester des concepts tels que le transfert thermique et l’isolation afin d’élaborer une conception optimale.

Enfin, la construction d’un four solaire est une activité amusante qui touche aux sciences, aux technologies, à l’ingénierie et aux mathématiques; elle convient bien aux étudiants de troisième année et plus, et on peut la réaliser dans un cadre informel ou à l’extérieur. Cette activité s’apparente également aux arts culinaires, puisque les élèves doivent relever le défi de trouver de délicieuses recettes à expérimenter. Elle est tout aussi appropriée pour les activités parascolaires ou les camps d’été.

Le Défi four solaire

Depuis 2005, les jeunes de partout au Canada ont participé au défi annuel de fours solaires Re-Energy : une activité scientifique et culinaire aux résultats succulents. Le défi a été conçu pour permettre aux élèves d’en apprendre davantage sur la chaleur et l’électricité solaire, et autres énergies propres, mais il peut être modifié afin d’intégrer les arts culinaires, la salubrité alimentaire et la culture. Durant le défi, les élèves sont d’abord conviés à utiliser des plans de construction détaillés afin de construire des modèles fonctionnels. Les participants préparent ensuite de délicieuses gourmandises et chaque classe court la chance de gagner un prix.

En 2013, les classes de cinquième et de sixième secondaire de la St. Mark Separate School (Mississauga, Ontario) ont construit divers fours solaires. Les élèves ont utilisé leurs habiletés en mathématiques pour concevoir des plans, en utilisant des doubles mètres pliants et des rapporteurs d’angles pour prendre des mesures précises. Un des fours a été nommé le Vulcanator, d’après la divinité romaine Vulcain, le dieu du feu. Dans leurs plans, un miroir concave servait à concentrer les rayons du Soleil dans une chambre de réchauffement noire afin de chauffer la nourriture. Une autre de leurs conceptions fut nommée « the HIVE » (la Ruche), en raison de sa forme hexagonale et de ses réflecteurs classiques dans le haut. Ils étaient faits de panneaux de carton couverts de feuilles d’étain coupées en de minces trapézoïdes et placés du côté brillant. Les élèves ont utilisé la Ruche pour faire griller des brochettes de légumes et faire cuire des biscuits. Auparavant, les recettes de la classe comportaient des hot dogs à la salsa, des casseroles, du pain bannock et bien plus. De nombreuses recettes peuvent être préparées avec un four solaire, pour autant qu’il soit en mesure de chauffer à la température adéquate. Un four atteignant une température de 250 °C est suffisamment chaud pour faire cuire du riz en une heure environ.

Les écoles participantes ont usé de diverses approches durant le Défi four solaire. Par exemple, la même année, les professeurs ont demandé à des groupes de la King Edward Public School (Toronto, Ontario) de présenter une proposition écrite détaillée avant de construire leurs appareils. Chaque proposition devait comporter un dessin technique, des méthodes de mise à l’essai et une description de la conception portant sur les phénomènes scientifiques en œuvre dans la planification et la construction. Les élèves ont construit les fours durant les heures de classe et ensuite, chaque groupe a créé un publireportage afin de promouvoir leur produit final.

Construire un four solaire est une chose : le tester en est une autre. Néanmoins, c’est en forgeant qu’on devient forgeron…!   Pour les journées d’essai, il est important de surveiller les prévisions météo, puis de choisir une journée ensoleillée où il fait chaud afin que le four puisse se réchauffer suffisamment pour cuire de délicieuses gourmandises. À la Scott Central Public School (Sandford, Ontario), les conditions météorologiques ont posé de nombreux défis aux élèves de première secondaire d’une classe de sciences. Le temps était nuageux et pluvieux, donc ils n’ont pas pu préparer leurs recettes. Les élèves ont néanmoins appris sur les principes de la chaleur solaire puisqu’ils ont d’abord dû concevoir, bâtir et essayer leurs fours. Un petit saut jusqu’à 2018 : l’école s’est hissée à la première place du Défi four solaire cette année-là!

Les éducateurs ayant participé à la construction du four solaire ont constamment encouragé les élèves. Un enseignant à la Consort School, en Alberta, a émis le commentaire suivant :

« Les élèves prenaient très à cœur la construction des fours solaires. Le degré de coopération était remarquable lorsqu’ils collaboraient pour étendre les feuilles d’étain aussi plat que possible. Tout le monde était très excité lorsque les fours se sont mis à chauffer si rapidement durant les essais. Les élèves étaient fiers lorsque les cinquièmes et sixièmes années se demandaient comment les biscuits et les brownies étaient cuits. Les biscuits étaient délicieux! Plusieurs élèves en ont mis de côté pour les partager avec un être cher à la maison ou dans une autre classe. »

Construire un four solaire favorise également l’apprentissage pratique. Un enseignant à la Magnetawan Public School (Magnetawan, Ontario), a mentionné « qu’en raison du remarquable succès de ce défi, l’école allait organiser un mini barbecue à la fin de l’année et utiliser les fours solaires pour nourrir les invités. Ce sera l’ultime test pour vérifier l’efficacité de la conception des élèves et si les fours peuvent être utilisés dans la vie de tous les jours. »

Il n’y a pas de meilleur moyen d’utiliser l’énergie solaire dans vos dîners que d’organiser une séance de cuisine dans toute l’école en utilisant les fours solaires construits par les élèves!

Le Défi four solaire et GreenLearning

GreenLearning organise des défis four solaire chaque année au mois de mai. Les classes de la troisième année du primaire à la cinquième secondaire, les cours de sciences et les clubs environnementaux participent à cette activité afin de courir la chance de gagner des prix et des cartes cadeaux. Pour construire un four solaire, les enseignants peuvent utiliser le plan disponible à re-energy.ca, ou bien les élèves peuvent concevoir les leurs. Veuillez noter que vous pouvez toujours utiliser ces ressources pour construire votre four solaire, même si vous décidez de ne pas participer à la compétition.

Le processus

1. Rendez-vous sur www.re-energy.ca.

2. Cliquez sur le Défi four solaire et inscrivez-vous à la prochaine édition dès que vous aurez reçu le lien. Ensuite, vous recevrez un courriel comportant le formulaire d’inscription, les critères de sélection et des liens vers d’autres ressources.

3. Phase de conception et de planification :

• Télécharger toutes les ressources du Défi four solaire.

• Menez vos recherches pour découvrir les différents modèles de four solaire et choisissez-en un. Utilisez le plan de four solaire qui se trouve sur le site, ou concevez le vôtre.

4. Phase de construction :

• Rassemblez tous les matériaux de construction inscrits sur le plan afin de construire un four solaire fonctionnel.

• Prenez des photos et des vidéos lors du processus afin d’accompagner votre soumission.

5. Phase d’essai :

• Choisissez un après-midi chaud et dégagé et assurez-vous qu’il n’y ait pas de pluie de de vent de prévus.

• Placez le four à l’extérieur et tournez l’ouverture directement vers le Soleil. Vérifiez qu’il y ait un thermomètre dans la chambre de cuisson. 

• Si le four atteint 100 °C, vous pouvez l’utiliser pour cuire des aliments. S’il atteint 175 °C ou plus, vous pouvez l’utiliser pour faire de la pâtisserie.

6. Utilisez le formulaire d’inscription afin d’écrire une description détaillée de votre activité et soumettez votre candidature avec des photos ou des vidéos prises lors du processus à jamila@greenlearning.ca.

7. Un groupe de juges spécialistes, y compris des professionnels de l’énergie renouvelable, évalueront les candidatures en fonction des critères de sélection, et le ou les gagnants seront annoncés en ligne à re-energy.ca au mois de juin.

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Jamila Kyari est gestionnaire en communications chez GreenLearning. Elle vit à Kitchener, en Ontario. Elle collabore avec les enseignants et les élèves dans divers programmes de sensibilisation à l’environnement dans les secteurs de l’énergie, du changement climatique et de l’économie verte. Envoyez-lui vos commentaires à jamila@greenlearning.ca.

Naïma Paradis Joyal est une traductrice ayant fait ses études à l’Université de Sherbrooke. Elle est également diplômée en géographie et s’intéresse aux enjeux environnementaux et aux alternatives de vie écologiques et durables. Vous pouvez la contacter à naima.paradis-joyal@usherbrooke.ca.

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Sites Web portant sur la cuisson solaire (anglais seulement) :

American Solar Challenge : https://www.americansolarchallenge.org  

OutdoorCook : http://www.outdoorcook.com/solar.php 

Le Défi four solaire : http://www.re-energy.ca/solar-oven-challenge 

Solar Cookers International : http://solarcooking.wikia.com/wiki/
Solar Oven Society : https://www.solarovens.org/recipes/ 

Tutoriel vidéo préparé par Scovan Engineering en partenariat avec GreenLearning : https://www.youtube.com/watch?v=jV-Zq_DI8Ps&t=24s