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3.4.3. La pratique du séchage solaire

a) INTRODUCTION

Si l'énergie solaire est utilisée sous toutes les latitudes et depuis toujours pour sécher les aliments, les utilisations de capteurs solaires sont très dispersées. Beaucoup de matériels restent à l'état de prototypes et peu de réalisations ont connu des généralisations. Des recherches sont encore à promouvoir pour mieux connaître les produits et leurs aptitudes au séchage d'une façon générale, et au séchage lié aux caprices des conditions météorologiques. Ces recherches permettront de proposer des méthodes de séchage direct, ce qui permettra de réduire les pertes après-récolte et de fournir un produit séché ou un produit marchand de meilleure qualité.

b) RENDEMENT DES CAPTEURS SOLAIRES

La vitalité d'une installation solaire dépend de ses performances, de sa longévité et de son prix. Les performances d'un capteur sont fonction de paramètres propres au capteur qui sont: longueur, débit, température maximum d'utilisation, nature du matériau, rendement. Ce dernier paramètre joue un rôle primordial compte tenu, entre autres, du niveau de température à atteindre et des variations du rayonnement solaire en un point.

Rappelons la définition du rendement:

Les rendements des capteurs sont donnés dans la figure ci-après sous forme de diagramme (Fig. 75 c).

- Températures d'entrée et de sortie de l'air - débit de l'air:

Fig. 75c: Schéma: rendements d'un capteur solaire.

Plus le débit de l'air est grand, moins l'absorbeur a le temps de monter en température (les pertes sont donc moins élevées) et vice versa. (D'après Fiche GRET n° 468).

Le rendement d'un capteur peut varier dans une très large fourchette, en fonction de nombreux paramètres. L'analyse de ce rendement est importante, car, plus le rendement est élevé, moins il faut de surface de capteurs (et donc d'investissements) pour obtenir une énergie utile donnée (kWh).

c) POSITIONNEMENT DES CAPTEURS

Le capteur recevra une énergie maximale si les rayons du soleil frappent la couverture transparente perpendiculairement. Il y aurait intérêt à suivre le soleil. En théorie, pour tenir compte de la course du soleil, il faudrait chaque jour modifier l'angle du capteur par rapport au sol, et chaque heure tourner le capteur pour suivre le soleil dans sa course de l'est vers l'ouest. Pour une belle journée à Perpignan, si un plan de 1 m² fixe orienté plein sud capte 5,44 kWh, ce même capteur suivant la course du soleil captera 7,45 kWh, soit une énergie 1,37 plus forte.

Il faut positionner le capteur de manière qu'il reçoive le maximum d'énergie au cours de sa période d'utilisation.

En théorie, il faut avoir recours au diagramme solaire du lieu où l'on veut positionner les séchoirs solaires. Ce diagramme établi pour un lieu donné permet de connaître en fonction du jour et de l'heure, la hauteur du soleil et son azimut. Moyennant certains calculs on peut déterminer les ombres portées, on parle d'effet de marque. Ces calculs sont souvent fastidieux et requièrent le diagramme solaire du lieu considéré. Il est beaucoup plus aisé d'utiliser une règle à calcul, l'héliomètre, mise au point par F. FABRE (66330 - Saleilles - France). Cet appareil indique par simple lecture directe les coordonnées du soleil à toute date, à toute heure, en tout lieu du globe.

Dans la pratique on se contentera des règles suivantes pour définir l'angle d'inclinaison a par rapport à l'horizontale.

Figure (l angle définissant la latitude du lieu.)

Quant à l'orientation, il suffira d'être orienté plein sud au midi solaire; l'ombre portée doit être rigoureusement dans le prolongement du capteur lui-même.

d) SÉCHOIRS SOLAIRES

Le produit à sécher est étendu en couche mince, à même le sol ou sur des nattes. Des pertes interviennent, par le mélange avec la terre, ou par des animaux, infestation d'insectes. En cas de pluies, il faut ranger le produit à l'abri.

Au niveau familial, l'UNICEF propose le séchoir poche qui permet de sécher les légumes en séchage direct.

Fig. 76: Le séchoir «poche». (Source: FAO UNICEF)

- Séchoir solaire basculant «ITIPAT»

Le séchoir «basculant» est une claie rectangulaire (longueur 3 fois largeur), constituée d'un cadre en bois divisé en 4 couloirs longitudinaux. Le fond, en natte de bambou, possède aux deux extrémités un orifice pour la circulation de l'air. Près de chaque orifice, une plage noire transforme l'énergie solaire en énergie calorifique. Le cadre est recouvert d'une feuille en PCV translucide et comporte un axe transversal placé au milieu de ce cadre qui repose sur 2 supports verticaux d'une hauteur égale au quart de la longueur du cadre (ce qui l'incline de 300 par rapport à l'horizontale).

Le produit à sécher est placé entre les 2 plages noires sur la surface utile. Pour recevoir les rayons solaires au plus près de la verticale, le séchoir est orienté est-ouest. Les essais menés par l'I.R.C.C. ont permis de sécher du cacao fermenté chargé à 45 kg/m² en conditions climatiques favorables et 20-25 kg/m² en conditions défavorables.

Fig. 77: Séchoir basculant.

- Séchoir «autobus»

Les séchoirs dits «autobus», utilisés au Cameroun et en Côte d'Ivoire pour le séchage du cacao, sont très simples dans leur principe. Une case rectangulaire abrite des claies superposées que l'on expose au soleil en les faisant coulisser sur des rails en bois qui sortent au niveau de chaque claie. Les matériaux modernes (tôles, rails, etc.) permettent naturellement de nombreuses améliorations du modèle de base pour les grandes plantations. En Amérique, ce ne sont pas les claies qui se déplacent, mais le toit qui est monté sur rails et vient recouvrir l'aire de séchage.

- Séchoir à fruits et légumes

On utilise l'action combinée des radiations solaires incidentes sur le produit à sécher et de l'air réchauffé dans un capteur plan.

Fig. 78: Séchoir fruits et légumes. (U.S.A.)

Fig. 79: Séchoir PUIGGALI.

On peut signaler le séchoir indirect à absorbeur poreux à convection naturelle par cheminée solaire et trappe de vidange, mis au point par des thermodynamiciens de Bordeaux: PUIGGALI et COMBARNOUS. Ce séchoir permet en outre de stocker des calories dans des récipients d'eau. La restitution de cette chaleur permet de prolonger la durée du séchage plusieurs heures après le coucher du soleil.

Signalons pour les régions méditerranéennes le séchoir FOURNIER. Ce dispositif, pour des capacités «familiales» de dizaines de kilogrammes de fruits et légumes, est un ensemble compact rassemblant absorbeur poreux, claies de séchage et cheminée solaire.

Fig. 80: Plan du séchoir FOURNIER.

Des essais de séchage solaire de mais ont été réalisés à l'I.I.T.A. d'Ibadan (Nigéria).

Les systèmes étaient les suivants

- plateau de 1,50 m x 0,65 recouvert d'un plastique polyéthylène transparent pouvant contenir 40 kg de mais grains (70 kg de mais en épis despathés);

- séchoir solaire constitué d'une caisse en banco (1,50 x 0,65) avec orifices de ventilation supérieurs et inférieurs... Le dessus de la caisse est constitué d'une feuille de polyéthylène.

Ces séchoirs étaient comparés au crib.

Les résultats ont été les suivants:

Les auteurs concluent cependant en signalant que compte tenu du coût des séchoirs solaires, leur emploi ne peut se justifier, par rapport au crib, que pour des produits de haute valeur (semences) ou lorsqu'il est absolument indispensable d'atteindre les 12 % d'humidité.

Ils signalent enfin que pour le séchage du mais, l'utilisation de feuille plastique est plus avantageuse que celle des séchoirs testés; le crib restant cependant le système le plus économique.

Conclusion

Le séchage par voie solaire est la méthode ancestrale la plus usitée pour stabiliser les produits agricoles. Toutefois, les méthodes traditionnelles doivent être améliorées par l'utilisation de séchoirs solaires. Ainsi, en protégeant les produits agricoles de la pluie, de la poussière, des différents déprédateurs, animaux, rongeurs, insectes, micro-organismes, les pertes après-récolte pourraient être réduites.

Il importe de se souvenir que les problèmes de séchage se posent en milieu tropical humide, où, si la température est élevée, l'humidité relative de l'air est grande. Des données météorologiques suffisamment ponctuelles sont à connaître, de même que les allures de séchage des produits agricoles tropicaux.

Il faut étudier des solutions polyvalentes utilisables pour différents produits.

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