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CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTR

CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT CUISEUR SOLAIRE ULTRA-LÉGER Projet financé par l'office fédérale de l'énergie (Suisse) sous le contrat: N° d'UP: RE 12 N° du compte: 55300030 N° du projet: 100866 N° de contrat: 151010 Durée: 1.6.2004 – 31.7.2005 Neuchâtel, le 15 septembre 2005 Dr. Michael Götz 1 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Ce rapport contient les documents suivants: 1. Titre, contenu, abstracts Partie théorique: 2. Etude de faisabilité 3. Analyse du besoin 4. Historique des cuiseurs légérs au CNCS 5. Analyse fonctionnelle 6. Recherche de la concurrence 7. Analyse de la concurrence 8. Etude de la forme du réflecteur 9. Choix pour les P1 Partie pratique: 10. Les prototypes P1 11. Les prototypes P2 (y.c. les tests de puissance, de cuisson et de voyage) 12. Conclusions Annexe: A1. 'The ultralight solar cooker for travellers : 2kg including the cooking pot', Granada 2005 A2. Exemples de mesure 2 2/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Résumé Le but de ce projet était le développement d'un cuiseur solaire de voyage qui ne pèse que deux kilogrammes y.c. la casserole et qui soit facile à manier. Il doit cuisiner pour deux personnes en une heure. La première phase du projet était une recherche théorique intense. Nous avons étudié le marché, les brevets, les concurrents, les géométries de miroirs, etc. Le résultat étaient deux idées novatrices: une géométrie 'fresnel linéaire' et une 'section de parabole', deux géométries permettant de garder la casserole proche du sol. Dans la deuxième phase, des prototypes ont été construites et testées. Une première série nous a permis de choisir une des géométries et nous a donné des idées pour les modèles améliorés de la deuxième série. Ces modèles – du type 'fresnel linéaire' - sont pliables par une structure 'sciseau', ils sont déformables selon la hauteur du soleil et la casserole est protégée par un paravent. Nous avons réussi à développer un cuiseur innovateur qui atteint le but au niveau du poids, qui prend un temps raisonnable pour le montage et le démontage, qui est bien transportable et qui est assez stable au vent. La puissance est un peu plus faible que prévue, mais du riz, des légumes et même un petit pain ont été cuits avec succes ! Zusammenfassung Es war das Ziel dieses Projekts, einen Solarkocher speziell für Reisende zu entwickeln. Der Kocher soll, inkl. Kochtopf, nur 2 Kilogramm wiegen, einfach zu handhaben sein und innerhalb einer Stunde für zwei Personen kochen. In der ersten Projektphase wurde eine intensive theoretische Studie durchgeführt. Wir haben den Markt, die Patente, die Konkurrenz und die möglichen Spiegelgeometrien studiert. Das Resultat waren zwei innovative Ideen: eine 'lineare Fresnelgeometrie' und ein 'Ausschnitt einer Parabel'. Beide Geometrien erlauben eine Position des Kochtopfs nahe am Boden. In der zweiten Phase wurden Prototypen gebaut und getestet. Eine erste Serie erlaubte uns, eine der beiden Geometrien zu bevorzugen und gab uns die Ideen für die verbesserten Modelle der zweiten Serie. Diese Modelle (des Typs 'lineare Fresnelgeometrie') sind mit einer Scherenstruktur faltbar, sie sind je nach Sonnenhöhe verformbar und der Kochtopf ist durch einen Windschutz geschützt. Wir haben das Ziel erreicht, einen innovativen Solarkocher des gewünschten Gewichts zu entwickeln. Der Zeitaufwand für den Auf- und Abbau ist vernünftig, der Kocher ist gut transportierbar und ist genügend windstabil. Die Kochleistung ist etwas tiefer als geplant, aber es wurden erfolgreich Reis und Gemüse gekocht und sogar ein kleines Brot damit gebacken! 3 3/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Abstract The aim of this project was the development of a solar cooker for travellers. The cooker shouldn't weight more than 2 kg including the cooking pot, it should be easy to handle and it should cook for two within an hour. The first project phase was a intense theoretical study of the market, patents, competitors and mirror geometries. The result were two innovating ideas: A 'linear Fresnel geometry' and a 'section of a parabola'. Both geometries allow the cooking pot to be near the ground. In the second phase, prototypes were built and tested. A first series allowed to choose which technology to follow and gave us ideas for the advanced models of the second series. These models (of the 'linear Fresnel' type) are foldable due to a scissor structure, they can slightly change their shape according to the sun's height and the cooking pot has its windshield. We reached the goal of an innovative solar cooker weighting less than our limit. It takes a reasonable time to set up, it is well transportable and its stability to wind is sufficient. The cooking power is a bit lower than planned, but rice, vegetables and even a small bread have been successfully cooked ! 4 4/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT 2. ETUDE DE FAISABILITE 1 5/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT DIAGRAMME DES INTERACTEURS : 2 FP1 FC3 FC2 FC1 FP2 FC4 FABRICATION Utilisateur Récipient CUISEUR ULTRA LIGHT SOLEIL STABILITE VISION FC5 6/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT FORMULAIRE DES FONCTIONS : FONCTIONS PRINCIPALES : FP1 : Capter les rayons du soleil avec un cuiseur solaire pour chauffer un récipient. FP2 : Manipuler un récipient sur un cuiseur solaire pour cuire des aliments. FONCTIONS COMPLEMENTAIRES : FC1 : Montage / démontage aisé du cuiseur FC2 : Stabilité sur sol et au vent FC3 : Design esthétique et fonctionnel. FC4 : Orientation suivant la course du soleil. FC5 : Coût faible et mise en œuvre simple 3 7/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT CRITERES D’APPRECIATION : FONCTION CRITERE NIVEAU FLEXIBILITE Puissance solaire 1 heure pour cuire 1 45 min. pour ébulition 1 Simple à manipuler charger et décharger le récipient 0 Récipient 2 personnes -> 1 litre 0 compatible camping gaz 1 Info cuisson température ou visuel 2 FC1 Poid 1,5 à 2 Kg avec casserole 0 Simple à monter / démonter 1 minute 0 Encombrement plié faible 45 cm long maxi 1 Robustesse transport soute avion ou sac à dos 1 FC2 Stabilité tous sol Tous profils et légeres pentes 1 Résistance au vent 20 kms/h 1 FC3 Design moderne 1 FC4 Suivi solaire aisé auto / nul 2 Coût petite série faible 150 Francs suisse au final 1 Fabrication simple 1 FP1 FP2 FC5 FLEXIBILITE : 0 = On ne discute pas du niveau 1 = On peut négocier 2 = Tout peut être remis en cause 4 8/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT 4. HISTORIQUE DES CUISEURS LEGERS AU CNCS 1 9/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Historique des cuiseurs légers au CNCS : Le cuiseur ‘boudin’ • Forte réduction du volume pour le transport ('caisse molle') • Beaucoup de réflecteurs par rapport au volume • ‘Bac’ intérieur en tissu • Puissance médiocre • Difficile à stabiliser à la bonne inclinaison Le four ULOG en tissu pliable (‘accordéon’) • Premier four ULOG en tissu : Dimensions comme le modèle en bois pour 3 personnes, bac en tissu, fenêtre en deux fois PET • Pliage en accordéon fonctionne • Puissance de cuisson trop faible (fenêtres en PET, bac en tissu) • Miroirs supplémentaires nécessaires pour avoir une bonne puissance 2 10/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Etude pour permettre un bac pliable étanche à la vapeur et partiellement conducteur : • Le bac se fait en tissu, recouvert d’un plastique ‘haute température’ (durée de vie ?), un élément pliable en aluminium noirci est posé par dessus (cet élément couvre le fond et le dos du bac) • Ce bac - ensemble avec un fenêtre combinée (PET et verre) – permet une bonne puissance du four Le four ULOG en tissu non-pliable • Version allégée du four solaire ULOG pour 3 personnes, non pliable • Puissance identique au modèle en bois • Bac en aluminium, fenêtre mixte (PET, verre) • Modèle commercialisé 3 11/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE ULTRA LIGHT Le cuiseur ‘thermos’ • Modèle pour étudier la forme du cuiseur en ‘U parabolique’ 2-dimensionel, vertical • Faible puissance (‘U’ en deux dimensions – faible concentration) • Forme parabolique assez précise La casserole du cuiseur ‘thermos avancé’ • Casserole développée pour permettre un réflecteur en ‘U parabolique’ incliné vers le nord (et plus large en haut qu’en bas), sans devoir incliner la casserole même 4 12/61 CENTRE NEUCHATELOIS DE CUISINE SOLAIRE ALTERNATIVE SOLAIRE CUISEUR SOLAIRE ULTRA LIGHT Page 1 5. ANALYSE FONCTIONNELLE ENONCE DU FONCTIONS CRITERE D'APPRECIATION NIVEAU DU FLEXIBILITE DU NIVEAU BESOIN DE LA FONCTION CRITERE Classe Limites d'appréciation Taux d'échange Capter les FP1 FP11: rayons Captage direct des rayons Surface de captage F0 Possibilité d'avoir une surface du soleil du soleil sur le cuiseur suivant puissance calculée en plusieures parties avec un cuiseur Calcul de l'énergie pour uploads/Ingenierie_Lourd/ four-solaire.pdf