Dernière modification le 18/01/2023
Difficulté
Difficile
Durée
20 heure(s)
Coût
50 EUR (€)
Description
Ce tutoriel a pour but de présenter la construction de A à Z d'un système modulable et mobile d'alimentation, d'hébergement et de partage numérique bas carbone, à base de matériaux de récupération abritant un site internet web écoconçu.
Sommaire
Sommaire
- 1 Description
- 2 Sommaire
- 3 Introduction
- 4 Introduction pratique du tutoriel
- 4.1 Étape 1 - Module électronique central - Smartphone
- 4.2 Étape 2 - Module énergétique
- 4.3 Étape 3 - Module de mobilité
- 4.4 Étape 4 - Module de mobilité - Fabrication d'une structure en bois pour l'intérieur de la glacière
- 4.5 Étape 5 - Module de mobilité - Création du passage de câble
- 4.6 Étape 6 - Module de mobilité - Fixation du panneau solaire sur le couvercle
- 4.7 Étape 7 - Module de mobilité - Création des cales d'orientation
- 4.8 Étape 8 - Module de mobilité - Fixation du panneau à distance de la glacière
- 4.9 Étape 9 - Module de mobilité - Câblage électrique
- 4.10 Étape 10 - Module de mobilité - Aspect budgétaire
- 4.11 Étape 11 - Module éco-conception web
- 4.12 Commentaires
Introduction
Objectif de ce tutoriel
L'objectif de ce tutoriel est de documenter la réalisation d'un système Low-tech de numérique minimal. Un exemplaire a déjà été construit par les auteurs de ce tutoriel et il sert d'hébergement pour un site internet low-tech sur lequel vous pourrez trouver des informations complémentaires sur ce projet ainsi que des ressources supplémentaires : http://lowtechnumerique.mooo.com/
Dans quel contexte s'inscrit ce système ?
A la fin du 20ème siècle, le numérique connait un essor remarquable à travers un développement des technologies de l'information et de la communication, régulièrement qualifié de troisième révolution industrielle. Ces technologies ont radicalement changé notre monde et leur progression semble inarrêtable. Même dans la stratégie du gouvernement français, la transformation numérique est présentée comme nécessaire et évidente.
Seulement, le numérique se dirige inexorablement vers un mur, celui des limites planétaires.
Selon L'ADEME, le numérique représente à l'échelle mondiale 4 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, mais ce chiffre augmente de 9% tous les ans.
Les appareils électroniques nécessitent de nombreux matériaux (dont des terres rares), qui sont jugés comme des matériaux critiques par les institutions internationales. Ces matériaux sont déjà source de dégâts sociaux (exploitation par des travailleurs mineurs et/ou sous-payés) et vont probablement manquer dans les prochaines années.
Ainsi, que ce soit sur le plan des ressources, de l’énergie, mais aussi de la sécurité ou même du bien-être mental, le numérique dépasse aujourd’hui des drapeaux rouges dans de nombreux domaines. Bien qu’étant un moyen de communication très efficace et parfois indispensable dans certains secteurs, il faut aujourd’hui le remettre en cause, penser son démantèlement et inventer son devenir dans un contexte de décroissance de la production électrique et d’extraction des ressources.
Dans ce cadre contextuel, en lien avec le laboratoire d'informatique de Grenoble (LIG) et le Low-Tech Lab de Grenoble, il a été demandé à notre groupe de 5 étudiants grenoblois de penser un système low-tech, c’est-à-dire qui est utile, accessible, et durable, et qui permet de satisfaire des besoins essentiels du numérique, tout en remettant en question les usages superflus dont nous sommes actuellement entourés. Après plusieurs semaines de travail, ce système, c’est DOMINIK.
Quel est le concept théorique du système Dominik ?
L'idée de ce système est d'avoir un système modulable, afin que ce dernier soit pertinent pour des utilisateurs différents, des besoins singuliers et dans des mondes variés.
Au cœur de ce système, un appareil électronique central (smartphone, ordinateur, raspberry pi, ...) de récupération peut jouer plusieurs rôles.
D'abord, il peut servir de box internet afin de fournir un accès internet aux personnes environnantes.
Ensuite, il peut permettre à du contenu qu'il héberge d'être publié sur Internet.
Il peut également créer un réseau local auquel des smartphones ou ordinateurs peuvent se connecter lorsqu'ils sont à proximité de l'appareil électronique central, afin de pouvoir y stocker et y échanger des fichiers avec les utilisateurs également à proximité.
Enfin, cet appareil électronique central permet de stocker physiquement des données essentielles d'Internet afin d'y avoir accès même sans Internet.
Cet appareil électronique central sera alimenté par une source d'énergie renouvelable (panneaux solaires, petite éolienne, petite hydraulique, dynamo...) construite grâce à des matériaux de récupération.
L'ensemble de ce système sera encapsulé dans un support de mobilité (sac à dos, glacière, caisse,...) afin de le protéger et de le rendre mobile. Cette caractéristique l'inscrit partiellement dans une optique de Sneakernet, c'est-à-dire le transfert de fichiers hors réseau informatique, comme lorsqu’on se passait des clés usb avec des films ou des CD avec des jeux vidéos.
Quel est l'interprétation concrète présentée dans ce tutoriel ?
Afin de prouver que ce système conceptuel est faisable, nous avons voulu interpréter concrètement une version de ce système : c'est notre Dominik. Au cœur de notre Dominik, un smartphone de récupération joue plusieurs rôles.
D'abord, il sert de box internet grâce à une carte SIM prépayée et la fonctionnalité "Partage de connexion".
Ensuite, il héberge un site internet que l'on a conçu selon de nouveaux principes d’écoconception numérique afin d'être ultra économe en taille et en consommation énergétique. Ce site sert à fournir la documentation et les ressources nécessaires pour permettre à d'autres utilisateurs de créer leur propre Dominik.
Enfin, il est également possible de se connecter à un réseau local créé par le téléphone central lorsqu'on est à proximité de ce dernier, afin de pouvoir y stocker et y échanger des fichiers avec d’autres utilisateurs à proximité.
Ce téléphone sera alimenté par des panneaux solaires associés à une batterie, provenant de matériel de récupération. Il sera donc aussi possible de recharger votre propre téléphone.
L'ensemble de ce système sera mobile, encapsulé dans un caisson de protection et de transport, qui est une glacière de camping de récupération.
A qui s'adresse Dominik ?
Le système permet de répondre à des besoins variés. Il propose un accès à internet plus économique, plus indépendant. Il permet le stockage et le partage local d'informations et de fichiers, mais permet également la transmission de ces fichiers par la mobilité intrinsèque de son design. Ces caractéristiques rendent le système pertinent dans des lieux où l’accès au réseau, aux ressources ou à l’électricité n’est pas garanti. Dans le monde actuel, on peut citer le Liban, dont les habitants n'ont que quelques heures d'électricité par jour. Cela peut aussi être les Zones à Défendre (appelées ZAD), qui n'ont pas d'accès à l'électricité et des problématiques d'organisation interne et de visibilité externe. Ce sont dans ces lieux, qui reflètent probablement un monde de demain en contraction, que le numérique low-tech prend son sens. Et pourquoi pas dans un imaginaire futur, on trouverait des Dominik sur un bateau à voile, dans une bibliothèque, dans un jardin partagé, sur un vélo et à pleins d’autres endroits qu’il ne reste qu’à inventer.
Il est important de comprendre que la version de Dominik présentée dans ce tutoriel est celle qui correspondait le mieux à nos besoins. Il ne tient qu'à vous et votre imagination d'adapter toute ou partie du système pour créer votre propre Dominik.
Introduction pratique du tutoriel
Ce tutoriel est divisé en différents modules qui peuvent être suivis indépendamment. Pour éviter trop de lourdeur de ce tutoriel, les modules sont rédigés sur des tutoriels à part entiers sur le wiki du low-tech lab. Vous trouverez le liens de ces tutoriels dans les différentes parties
- Module électronique central (smartphone)
L'objectif de ce module central est d'obtenir un smartphone fonctionnel permettant l'hébergement de fichiers sur un serveur local qu'il contient, l'hébergement d'un site web ainsi que sa mise en ligne par une WIFI extérieure et le partage de connexion pour permettre l'accès à internet. Il permettra aussi de créer autour de lui un réseau local auquel d'autres appareils électroniques environnants pourront se connecter.
- Module énergétique (alimentation photovoltaïque)
L'objectif de ce module énergétique est d'obtenir une alimentation photovoltaïque connecté à une batterie et un régulateur afin d'alimenter au maximum le module central.
- Module de mobilité (glacière de transport)
L'objectif de ce module de mobilité est d'obtenir un caisson de protection et de transport pour permettre le déplacement de tous les modules précédents et rendre le système global mobile. Il sera construit à partir d'une glacière de récupération.
- Module éco-conception web
Matériaux
Pour la partie serveur :
- Smartphone avec entrée carte SD
- Carte SD (taille adaptée à vos besoins)
- Une carte SIM et un forfait Internet
Pour la partie auto-alimentation :
- 1 panneau solaire
- 1 régulateur solaire
- 1 batterie
- 1 allume-cigare USB
- 15m de câble (1,5mm²)
- Scotch isolant
- Cosses + dominos
Pour la partie caisson de transport :
- Une petite glacière (17 cm x 23 cm x 24 cm dans notre cas)
- Planches de bois
- Colle à bois
- 2 charnière
- Plaque de plexiglass
- Un passe câble
- 2 petites vis
- Scotch double face
- Super glue
- Papier de verre
- Scotch velcro
- Une chambre à air
- Une petite plaque d'acier
Outils
Pour la partie auto-alimentation :
- Pince multifonction de câblage
- Un poste à souder
Pour la partie caisson de transport :
- Un mètre
- Une règle
- Un stylo
- Une perceuse
- Foret cloche
- Une scie circulaire ou manuelle à défaut
- Une perceuse
- Lime à bois
Étape 1 - Module électronique central - Smartphone
Tutoriel complet ici
L'objectif de ce module central est d'obtenir un smartphone fonctionnel permettant l'hébergement de fichiers sur un serveur local qu'il contient, l'hébergement d'un site web ainsi que sa mise en ligne par une WIFI extérieure et le partage de connexion pour permettre l'accès à internet. Il permettra aussi de créer autour de lui un réseau local auquel d'autres appareils électroniques environnants pourront se connecter.
Étape 2 - Module énergétique
Voir le tutoriel complet sur ce lien
Un système complet d'accès au numérique de façon low-tech doit permettre aux utilisateurs de ne pas dépendre (ou le moins possible) du réseau électrique national, mais de pouvoir être tout de même être alimenté en énergie, et ceci de la façon la plus fiable et éco-responsable possible. Au regard de ces exigences, différents systèmes d'alimentation peuvent être envisagés :
- Une alimentation classique au réseau électrique
- Une auto-alimentation par système photovoltaïque
- Une auto-alimentation par système éolien
- Une auto-alimentation par un vélo-générateur électrique
Une analyse multi-critère hiérarchique (fichier choix_alim) nous a permis de définir le système photovoltaïque comme le plus pertinent pour ce projet.
Dans ce module, nous vous proposons alors :
- Une méthode de dimensionnement de votre installation
- Des astuces pour récupérer les composants nécessaires
- Un tutoriel de câblage de votre installation pas à pas
Étape 3 - Module de mobilité
Voir le tutoriel complet sur ce lien
Pour continuer dans le développement de ce système, il est pertinent de lui offrir un caisson de transport et protection, afin de pouvoir déplacer le système. Cette mobilité ne sert pas uniquement à rendre toutes les utilités précédentes mobiles, mais elle permet une utilité en elle-même dans une optique de Sneakernet (https://fr.wikipedia.org/wiki/Sneakernet).
Pour ce caisson, il existe plusieurs possibilités :
- Caisson auto-construit à partir de matériaux bruts de récupération
- Récupération d'une boite type glacière de camping
- Sac à dos de récupération
Pour se fixer sur un choix pertinent, nous avons réalisé une analyse hiérarchique multi-critères. (voir le fichier "choix_caisson")
Celle-ci nous a permis de réaliser que l'utilisation d'une glacière de camping récupérée était le choix le plus pertinent pour notre cas d'utilisation. Ce choix peut être différent dans d'autres cas d'utilisation. Nous présenterons ici uniquement le tutoriel associé à la solution "glacière".
Nous avons donc aménagé cette glacière dans le but de lui donner un aspect esthétique convivial, mais aussi et surtout pour qu'elle puisse accueillir et transporter de façon pratique et simple les différents composants de notre système connectés entre eux.
Avant d'attaquer la conception en elle-même, nous nous sommes demandé si la surchauffe de la glacière pouvait comporter un risque pour l'ensemble du système. Une analyse théorique nous a permis de conclure que la température à l'intérieur de la glacière resterait acceptable, et qu'il n'était donc pas utile de pense à ajouter un système de ventilation (voir le fichier "ventilation").
Ce module contiendra donc une notice détaillée pour la fabrication d'un caisson hébergeant un serveur local alimenté au solaire : Dominik. Ce serveur internet sera hébergé sur un smartphone de récupération. Le caisson est prévu pour être mobile, étanche, pratique et convivial. Ce caisson s'appuiera sur la récupération d'une glacière aménagée, à l'intérieur de laquelle se trouve des compartiments. Dans les différents compartiments se trouveront :
- La batterie
- Le régulateur de tension
- Le smartphone
- Des cales
- La longueur de câble inutilisée
Des bretelles seront ajoutées ainsi qu'un système de support et d'orientation du panneau solaire (voir illustrations Image 2).
Étape 4 - Module de mobilité - Fabrication d'une structure en bois pour l'intérieur de la glacière
Principe
On va fabriquer une structure en bois pour caler les composants de l'alimentation du serveur. Un premier compartiment au fond sera divisé en deux pour accueillir respectivement le régulateur et la batterie. Un étage intermédiaire servira à accueillir du fil électrique et des cales pour le panneau solaire. Un dernier étage en haut servira à accueillir le smartphone.
voir Image 1
Préparation
- Prendre les mesures intérieures du fond de la glacière. On notera L la longueur et l la largeur. Prendre la mesure de la mesure de l'épaisseur de la planche de bois que vous allez utiliser. On la notera e.
Réalisation
- Tracer ces mesures sur des planches de bois. Pour cela, définir une hauteur h des cales (qui peuvent correspondre à environ 1/3 de la hauteur totale de la glacière). Dessiner deux rectangles de longueur L et largeur h, puis un rectangle de longueur l-2e et de largeur h. Attention à ne pas coller les rectangles pour prendre en compte la largeur du découpage avec votre scie (voir photo). Sur le schéma ci-dessous, les pointillés doivent avoir la largeur de votre scie lorsque vous tracez vos traits. Image 2 Vous pouvez ensuite les découper à la scie (circulaire ou classique)
- Arrondir les angles de la structure pour qu'elle s'adapte à l'intérieur de la glacière. Image 3
- Percer un trou dans la petite planche du milieu de la structure, dans le but de laisser passer les câbles reliant le régulateur et la batterie (voir partie 5 câblage électrique).
Attention : il faut que le trou soit assez gros pour faire passer le connecteurs associés au régulateur et à la batterie. Il faut donc au préalable définir quels types de connecteurs vous allez utiliser.
- Les assembler en "I" (voir schéma) avec de la colle spéciale pour le bois. Laisser reposer une vingtaine de minute serré par un étau ou un serre-joint si possible. Image 4
- Sur une planche de bois plus fine, reporter les dimensions de la glacière (rectangle de 17 cm x 23 cm dans notre cas), la découper puis percer 2 trous à l'aide d'une scie cloche pour laisser passer les doigts et les câbles du régulateurs et de la batterie, ainsi que leur connecteurs associés. Cette planche aura pour rôle de refermer le compartiment du fond de la glacière pour protéger un peu plus les composants en son sein. Image 5
- De la même manière que pour l'étage du bas, vous pouvez réaliser un deuxième étage séparé pour compartimenter les cales du panneau solaire et la longueur de câble excédentaire. La structure ne sera plus en I mais en U (voir photo).
Image 6
Étape 5 - Module de mobilité - Création du passage de câble
Principe
Nous allons fixer un passe-câble dans la glacière pour laisser passer le câble du panneau solaire en lui faisant garder son étanchéité et son isolation thermique.
Réalisation
- Percer la glacière sur sa partie latérale haute (voir images) avec une scie cloche ou un foret du diamètre de la partie "vis". Image 13
- Insérer votre passe câble par l'intérieur de votre glacière.
- Si vous ne pouvez pas visser le l'écrou en plastique extérieur, utiliser une scie cloche de diamètre supérieur pour pouvoir faire passer l'écrou et le serrer.
Image 14
Image 15
Étape 6 - Module de mobilité - Fixation du panneau solaire sur le couvercle
Principe
Pour fixer le panneau solaire, nous vous proposons 2 solutions :
- Une solution directement sur la glacière.
- Une solution où le panneau solaire est loin de la glacière.
Dans cette partie, on se penche sur la première solution : on va fixer le panneau solaire sur le couvercle en laissant un axe de rotation pour changer le positionnement du panneau en fonction du soleil.
Image 1
Réalisation
- Fixation d'une charnière sur le couvercle : avec de la colle forte, on fixe une charnière sur la tranche et au centre du couvercle. Pour s'assurer que ça tienne, on ajoute 2 vis.
- Ajout d'une plaque de plexiglass : afin d'avoir une surface de fixation plus grande pour le panneau, il faut ajouter une plaque de plexiglass elle-même fixée sur la charnière. Pour se faire, couper une plaque de plexiglass (environ 5 cm x 10 cm). Coller cette plaque à la charnière avec du scotch double face. Image 2
- Fixation du panneau solaire : Il est intéressant de fixer à la plaque de plexiglass avec du scotch velcro pour une raison pratique : pouvoir le décrocher facilement, lorsqu'on bouge la hanse pour le transport par exemple. Pour cette manipulation, coller le velcro mâle sur la plaque de plexi et le velcro femelle au dos du panneau solaire.
Le velcro ne doit pas être fixé au centre du panneau, mais un peu en bas du centre. Cela permet à son centre de gravité d'être en haut de l'axe de rotation de la charnière, et donc facilité le réglage de l'angle (voir la phase d'utilisation). Image 3
Étape 7 - Module de mobilité - Création des cales d'orientation
Principe
Comme le suggérait le premier schéma de la partie 2.3, la hanse de la glacière sert de support d'orientation pour le panneau. Or pour que celle si reste dans la position souhaitée, nous utilisons différentes cales en bois pour la maintenir dans des orientations précises (voir ce même schéma).
Calculer la hauteur des cales pour différentes orientations du panneau solaire, nous avons testé une approche théorique par trigonométrie.
Cependant, en vue de la complexité de la solution pour la simplicité de la question, nous avons préféré changer de méthode et de réaliser cela de manière empirique comme la méthode qui suit.
Réalisation
- Réaliser des mesures de hauteurs de cales pour différentes orientation du panneau solaire.
- Découper des cales correspondantes aux différentes hauteurs mesurées.
- Marquer sur les cales l'angle de panneau auxquelles elles correspondent.
Utilisation
Grâce au logiciel Calsol (http://ines.solaire.free.fr/gisesol_1.php), et en jouant sur l'inclinaison, vous trouverez l'inclinaison optimale pour votre mois et votre localisation.
Pour utiliser les cales, il suffit de les placer sous la hanse blanche, et d'appuyer le panneau sur cette hanse.
Image 2
Lorsque vous voulez déplacer votre système, dé-scratcher le panneau pour le faire passer sous la hanse. Vous avez alors un système compact facilement transportable.
Étape 8 - Module de mobilité - Fixation du panneau à distance de la glacière
Principe
Nous allons maintenant réaliser une support de fixation permettant de régler l'inclinaison du panneau solaire lorsque celui-ci est situé loin du système central.
Réalisation
- Découper une plaque d'acier d'une largeur d'environ 1-2 cm et d'une longueur correspondant à un peu moins que la moitié de la longueur du panneau.
- Fixer une charnière avec du scotch double face à l'extrémité de cette plaque.
- Placer du scotch velcro mâle sur l'autre partie de la charnière, et du velcro femelle sur le panneau solaire (un peu en dessous de la moitié du panneau, de telle sorte que le panneau puisse reposer en position quasi-verticale (voir images 1 et 2)).
- Vous pouvez découper une chambre à air et coller à la colle forte des petites bandes adhérentes sur les extrémités du panneau et de la plaque de support. Image 3
Utilisation
Pour utiliser ce support de fixation vous pouvez vous référer aux images 4 et 5.
- Si le panneau glisse, utiliser ce que vous trouver pour le caler (exemple des poids en fonte sur les photos).
- Selon l'inclinaison désirée, n'hésitez pas a faire pivoter le panneau pour que le scratch se retrouve "au dessus" du milieu (voir la deuxième photo).
Étape 9 - Module de mobilité - Câblage électrique
Principe
Nous allons ici câbler notre installation selon le schéma de la partie 5.1.1. en plaçant la batterie dans un compartiment et le régulateur dans l'autre. Le panneau solaire sera connecté au régulateur via un câble de plusieurs mètres pour permettre au panneau d'être mobile par rapport à la glacière pour certains cas d'utilisation.
Réalisation
- Connecter les différents composants grâce au tutoriel de la partie 2.3. La longueur de câble à laisser entre le panneau solaire et le régulateur dépend de votre usage du système. Dans notre cas, nous avons laissé 6m de câble.
- Placer les composants en faisant passer les câbles dans les différents passe-câbles pour avoir un câblage propre.
- Branchez le tout.
- Réalisez un test pour vérifier que tout fonctionne. S'il y a des dysfonctionnements, détecter l'origine du problème à l'aide de tests avec un voltmètre.
Étape 10 - Module de mobilité - Aspect budgétaire
Il est possible que vous n'arriviez pas à récupérer les matériaux. Que ce soit en seconde main ou en neuf, il vous sera utile d'avoir une idée des prix des composants. Vous trouverez ci-dessous pour chaque composant :
- Prix max neuf (Pmax) : correspond au prix moyen de la gamme haute de l’article considéré.
- Prix moyen neuf (Pm) : correspond au prix moyen de la gamme basse/moyenne de l’article considéré.
- Récupérabilité (r) : Note /5 caractérisant la facilité d’un article à être récupéré gratuitement.
- Opportunité de seconde-main (o) : Note /5 caractérisant la facilité d’un article à être acheté en seconde-main, en prenant en compte la récupérabilité.
- Facteur de prix d’occasion (f) : correspond au facteur par lequel il faut multiplier le prix neuf pour trouver le prix moyen sur le marché de l’occasion. N’ayant trouvé aucune donnée statistique à ce sujet, il sera calculé en faisant la moyenne de ce facteur sur 5 produits (pour l’article considéré, en les rapportant au prix de l’article neuf correspondant) pour 5 villes différentes en France.
- Prix max neuf ajusté (Pmax,ajust) : correspond au prix moyen ajusté de la gamme haute de l’article considéré.
- Prix moyen neuf (Pm,ajust) : correspond au prix moyen ajusté de la gamme basse/moyenne de l’article considéré.
Les prix ajustés ont été calculé par la méthode du document du fichier "Calcul_budget"
Étape 11 - Module éco-conception web
Voir le tutoriel complet sur ce lien
L'objectif de ce module numérique est d'obtenir un site web conçu de zéro ("from scratch") en HTML et CSS en suivant les concepts de la conception numérique faible carbone.
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