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Il existe plein de manières différentes de préparer du café, dont certaines s’avèrent plus économes en énergie que d’autres.  À ce jour, il n’existe pourtant aucune cafetière conçue pour être alimentée par un petit panneau solaire. À titre d’exemple, une cafetière filtre 12V DC – modèle classique disponible sur le marché – nécessite un panneau solaire de 300 watts pour faire du café et le maintenir chaud.

Pour réduire la consommation d’énergie d’une cafetière, la clé réside dans l’isolation. Quel que soit le modèle de cafetière standard que vous achetiez, elle ne sera généralement que peu voire pas isolée thermiquement, de sorte que la majeure partie de la chaleur générée par la source d’énergie sera dissipée dans l’air ambiant, autrement dit gaspillée. C’est pourquoi nous avons décidé de fabriquer nous-mêmes une cafetière électrique à énergie solaire dotée d’une isolation thermique.

Notre cafetière fonctionne sur le même principe que notre cuiseur à énergie solaire. Elle est alimentée par un panneau solaire 100W. Nous avons intégré une cafetière italienne – aussi appelée « cafetière moka » – dans un socle en mortier, entouré d’une isolation en liège et d’une finition en carreaux de céramique.

Nous avons intégré une cafetière italienne – aussi appelée « cafetière moka » – dans un socle en mortier, entouré d’une isolation en liège et d’une finition en carreaux de céramique.

Le système de chauffe dispose d’une résistance électrique intégrée, directement connectée au panneau solaire sans l’intermédiaire d’une batterie, d’un contrôleur de charge ou d’un régulateur de tension. Bien qu’alimentée à l’énergie solaire, la cafetière peut très bien être installée dans votre cuisine ou votre chambre – seul le panneau solaire doit se trouver à l’extérieur.

Bien qu’alimentée à l’énergie solaire, la cafetière peut très bien être installée dans votre cuisine ou votre chambre – seul le panneau solaire doit se trouver à l’extérieur.

La cafetière moka a été inventée en 1933 et utilise la pression, plutôt que la gravité ou un système de presse manuelle, pour faire infuser le café. Elle comporte une chambre inférieure (réservoir faisant office de base), un filtre en entonnoir avec une grille et un joint d’étanchéité en caoutchouc, ainsi qu’une chambre supérieure (verseuse) où se déverse le café infusé. Juste avant que l’eau n’arrive à ébullition, la vapeur fait augmenter la pression en partie basse, poussant l’eau vers le haut à travers le filtre et le café moulu. La cafetière moka est un appareil peu énergivore, comparable à une cocotte-minute utilisée pour la cuisson des aliments.

Comment faire du café à l’énergie solaire

Dès que le panneau solaire reçoit les premiers rayons de soleil, la cafetière commence à chauffer. Ainsi, en installant la cafetière déjà remplie d’eau la veille au soir, le soleil se chargera de préparer votre café le matin suivant. Le café est souvent un breuvage collectif et notre cafetière convient plutôt à un usage pour plusieurs personnes. Le premier café nécessite environ une heure et quart pour être prêt. Toutefois, une fois la sole montée en température, les suivants ne prennent que 20-25 minutes.

La préparation est similaire à celle d’une cafetière moka classique. Il faut d’abord dévisser la partie haute et retirer le filtre entonnoir, remplir le réservoir d’eau jusqu’au niveau de la valve, puis remettre le filtre en place, le remplir de café moulu, et enfin revisser la partie haute. Pour servir le café, il suffit de dévisser la partie haute en utilisant le manche que nous avons fixé à la cafetière. Celui-ci est inspiré du rakweh arabe.

Cette cafetière est le premier appareil de cuisson avec isolation que nous ayons fabriqué, des améliorations futures seront donc possibles. Par exemple, elle ne produit pas les bruits de gargouillis caractéristiques quand le café est prêt, probablement car la température interne n’est pas assez élevée.

Par ailleurs, toute l’eau ne s’évapore pas. Par conséquent, pour nettoyer la cafetière, il faut placer le socle sous le robinet, faire couler de l’eau, remuer un peu, puis retourner le retourner pour vider le réservoir. Ce n’est pas très pratique, l’ensemble pesant environ 10 kg.

Enfin, le café infusé étant collecté en partie haute, il n’est pas maintenu au chaud par la sole et l’isolation en liège. Nous avons résolu ce problème en enveloppant la verseuse d’une ou plusieurs serviettes pour la garder au chaud. Une autre solution consisterait à intégrer l’isolation thermique au design de l’objet, par exemple en utilisant un couvre-théière.

Ce dont vous avez besoin

• Une cafetière moka. Choisissez la taille adaptée à votre besoin. Si vous l’achetez d’occasion, vérifiez que le joint d’étanchéité est en bon état. Par ailleurs, vous pouvez facilement retirer la poignée d’origine pour la remplacer par un manche horizontal de plus grande longueur.

• Du mortier. N’importe quel mortier de construction fera l’affaire. Attention toutefois à ce qu’il ne soit pas trop granuleux. Plus d’information sur le mortier dans notre cuiseur à énergie solaire.

• Une armature métallique. Le socle étant formé d’un assez gros volume de mortier, il est plus prudent de le renforcer avec une armature métallique afin de limiter le risque de fissuration. Nous utilisons une écumoire pour cela. Du grillage à poules ou tout autre treillis en métal de forme circulaire pourront aussi faire l’affaire.

• Du liège. Pour l’isolation thermique, nous utilisons des plaques de liège, disponibles en magasin de bricolage.

• Des carreaux de céramique. Lire la section consacrée à ce sujet dans le manuel de construction de notre cuiseur à énergie solaire.

• Un tube métallique. Le réservoir de la cafetière étant scellé dans le mortier, il faut laisser à la valve la possibilité d’évacuer la pression en cas de surchauffe. Nous avons utilisé l’embout en métal d’une poche à douille de pâtisserie, mais cela fonctionnera avec n’importe quel tube métallique. Vous pouvez aussi découper un morceau de canette en aluminium et l’enrouler sur lui-même.

• Du fil de nichrome, un câble électrique résistant à la chaleur. Ce sont les composants nécessaires pour fabriquer un élément chauffant à résistance électrique (voir notre manuel dédié).

Étape 1 : Masse thermique et résistance électrique

• fig. 1 — Commencez par réaliser un moule pour la base du mortier. La cafetière moka étant ronde, nous avons choisi d’intégrer la résistance chauffante dans un cylindre de plus grand diamètre. Prenez une planche de bois. Utilisez une feuille de plastique pour former un cylindre et scotchez-le à la planche avec du ruban adhésif. Nous avons utilisé une pochette de bureau en plastique, enroulée autour d’un dessous de plat en liège pour lui donner sa forme cylindrique, puis scotchée sur une planche de bois.

• fig. 2 — Préparez du mortier et versez-en une couche d’environ 2 cm au fond du moule. Laissez-le faire sa prise pendant quelques heures.

• Pendant ce temps, préparez votre circuit de résistance électrique à partir des instructions de notre manuel dédié. Nous avons réalisé un circuit avec deux fils de nichrome en parallèle (2 x 64 cm) pour une résistance finale de 3.2 Ohms à 18V. Elle n’utilise que 5.5 Amps environ.

• fig. 3 — Percez deux trous dans le moule en plastique pour faire passer les câbles électriques. Répartissez les câbles de résistance électrique de manière uniforme sur la couche de mortier déjà coulée. Faites attention à ce qu’il n’y ait pas de contacts entre eux.

• fig. 4 — Préparez une nouvelle fois du mortier et versez-le dans le moule, de sorte que le circuit de chauffe soit entièrement recouvert.

• Ajoutez l’armature métallique. Appuyer doucement pour l’immerger dans le mortier frais. Assurez-vous qu’elle n’entre pas en contact avec le fil de nichrome, et qu’il reste suffisamment de place pour intégrer la cafetière au centre. Ajoutez un peu de mortier si nécessaire : à ce stade, l’armature doit être entièrement recouverte au fond du moule. Attendez quelques heures que le mortier fasse sa prise.

• fig. 5 — Découpez le tube métallique en biais, de sortie qu’il épouse le plus possible la surface de la cafetière autour de la valve, tout en étant dirigé vers le haut. Le fixer à la cafetière avec de la colle chaude ou de l’argile, afin qu’il reste bien en place au moment de verser le mortier. Il sera ensuite enrobé de mortier.

• fig. 6 — Disposez la cafetière dans le moule. Retirez la poignée ; sans quoi, son extrémité basse se retrouvera prise dans la prochaine couche de mortier. Elle sera remplacée par un autre manche lors d’une prochaine étape.

• fig. 7 — Préparez une nouvelle quantité de mortier et versez-la dans le moule, autour de la cafetière. Remplissez le moule jusqu’à atteindre le filetage du réservoir. Laissez le mortier durcir pendant au moins 24 heures.

• fig. 8 — Une fois qu’il a fini sa prise, retirez la feuille de plastique.

• fig. 9 — Laissez le socle durcir pendant 48 heures supplémentaires. L’idéal est de la placer sur une surface ajourée (grille ou autre) pour permettre au dessous du socle de sécher correctement.

Étape 2 : L’isolation

La base du mortier est isolée par une couche de 2 cm de liège sur toutes ses faces (y compris le haut et le dessous). Nous utilisons des plaques de liège rectangulaires et circulaires de 4 mm d’épaisseur, soit cinq couches au total.

• fig. 10 — Disposez 5 couches de liège de forme circulaire en dessous de la sole. Utilisez de la colle à bois pour les solidariser entre elles.

• fig. 11 — Utilisez cinq autres couches de liège pour la face du dessus. Découpez un trou au centre, environ 2 cm plus large que la cafetière, afin de laisser de la place pour ajouter une couche d’enduit qui protègera le liège. Collez-les ensemble.

• fig. 12 — Commencez à couper et disposer les couches de liège autour du cylindre, en utilisant de l’adhésif de masquage (utilisé en peinture) pour le maintenir en place. À chaque couche, percez deux petits trous afin de faire passer les câbles électriques à l’extérieur.

• fig. 13-15 — Avant de disposer la dernière couche, il faut décider par où faire passer les câbles de la résistance électrique. Vous pouvez effectuer une petite saignée dans l’avant-dernière couche de liège, où intégrer les câbles. Nous les avons fait sortir en partie basse du socle. Ajoutez la dernière couche de liège (fig. 15). Utilisez de l’adhésif pour la maintenir en place.

• À ce stade, vous pouvez réaliser un premier test. Nous n’avons utilisé que de l’eau, pour éviter de tâcher le liège avec du café. En particulier, observez combien de temps il faut pour que l’eau atteigne la partie haute.

Étape 2 : La pose des carreaux

Nous avons choisi de recouvrir notre cafetière de carreaux vernissés. Ils sont étanches à l’eau, faciles à nettoyer, et couramment utilisés pour les meubles de cuisine, les plans de travail, crédences ou murs. Les carreaux de céramique s’adaptent facilement à des formes très variées, en plus d’être esthétiques. Ils sont faciles à trouver dans le commerce, et les outils nécessaires à leur pose sont très abordables.

• fig. 16 — Tout d’abord, préparez la surface du cylindre pour recevoir les carreaux. Le mortier-colle n’adhère pas très bien au liège, c’est pourquoi une sous-couche en plâtre en nécessaire. Nous avons utilisé des bandes de plâtre, similaires à celle utilisées pour les plâtres médicaux. Ces bandes aident aussi à maintenir les plaques de liège ensemble, et à combler les petits interstices entre elles. Lors de cette étape, il est conseillé de protéger la cafetière avec du ruban adhésif afin d’éviter les traces de plâtre.

• Laissez le plâtre sécher 24 heures.

• fig. 17 — Une fois que le plâtre est sec, vous pouvez commencer la pose des carreaux. Nous avons utilisé des carreaux vintage trouvés dans la rue, que nous avons découpés en bandes plus fines avant de poncer leurs arêtes pour en atténuer le tranchant. Pour la face du dessus, nous avons réutilisé les fragments issus de la découpe. Mélangez environ une tasse de mortier-colle mural (plus résistant que du mortier-colle pour sol). En utilisant une spatule, étaler un peu de mortier sur chaque carreau avant de l’appliquer sur le cylindre. Laissez un espace de quelques millimètres entre chaque carreau pour les joints de finition. Répétez le même procédé sur le dessus, en s’assurant que l’embouchure de la cheminée ne soit pas obstruée. Laissez sécher en se référant aux indications sur le sac de mortier.

• fig. 18 — C’est le moment de réaliser les joints les carreaux. L’objectif de cette étape est de sceller les joints entre les carreaux afin de protéger la sole contre l’humidité et la poussière. Mélangez le mortier de ragréage avec de l’eau conformément aux instructions sur l’emballage. Avec une petite spatule, une langue de chat ou une vieille carte en plastique, garnissez de mortier l’espace entre les carreaux. Après 20 minutes environ, nettoyez l’excédent de mortier avec une éponge humide. Laissez le tout sécher correctement.

Étape 4 : Les finitions

• fig. 19 — L’ajout du manche. Retirez la poignée d’origine de la cafetière moka : par sa forme verticale, elle se serait retrouvée inutilisable – car prise dans le mortier. La remplacer par un manche horizontal, plus long, qui offrira un bras de levier plus important pour visser et dévisser la verseuse, et permettra de servir le café. Nous avons fabriqué un manche en bois, fixé à la cafetière par un petit boulon (vis et écrou) au niveau de la patte de fixation de l’ancienne poignée, soudée à la partie haute. Une longueur de 20 cm est l’idéal pour le manche. Etant donné le poids de la cafetière pleine, le manche devra résister à des efforts mécaniques assez importants. Il faut donc impérativement utiliser un bois résistant.

• fig. 20 — Le câblage. Rallongez les petits câbles haute température avec du câble électrique 1.5 mm² standard. Utilisez de l’adhésif ou des tubes thermo-rétractables pour assurer l’étanchéité de la jonction, et ainsi éviter que les câbles ne soient en contact avec de l’eau ou du café.

• Le socle. Ajoutez un socle en bois d’épaisseur 20 mm et une couche de liège en dessous de l’ensemble. Cela améliore la prise lorsqu’il faut soulever la cafetière, et évite également que les carreaux n’abîment le plan de travail ou d’autres surfaces.

• fig. 21 — Ca y est! Vous pouvez faire infuser votre premier café à l’énergie solaire.

Autres idées

Plutôt que de fabriquer un moule sur mesure, il est également possible de sceller la cafetière moka au mortier dans une boîte déjà existante – comme une ancienne caisse en bois ou un fût en métal. Les carreaux de céramique peuvent quant à eux être remplacés par d’autres types de finitions enduites à base de ciment, de chaux ou de plâtre. On peut aussi imaginer d’intégrer la cafetière directement dans un meuble de cuisine.

Crédits

• Concept : Kris De Decker, Marie Verdeil.
• Design : Marie Verdeil, avec les suggestions d’Anna Mareschal de Charentenay.
• Construction & documentation : Marie Verdeil, avec l’aide d’Hugo Lopez.
• Merci à Akasha Hub Barcelona pour la mise à disposition de l’atelier. Merci également au Living Energy Farm & Cal Poly pour leurs travaux pionniers sur les cuiseurs solaires électriques isolés (ISEC).