Tutorial de Girard15 | Categories : Tools
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 conçu pour avoir un faible impact carbone.
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 conçu pour avoir un faible impact carbone.
Numérique, smartphone, Dominik, photovoltaïque, internet, énergie
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/
Pourquoi 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 face à la crise écologique, le numérique semble faire partie du problème mais surtout de la solution. Selon L'ADEME, le numérique représente à l'échelle mondiale 4 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde et pourrait connaitre une croissance de + 60 % d’ici à 2040 si rien n'est fait. Or, dans la stratégie du gouvernement français, la transformation numérique est présentée comme nécessaire et évidente, malgré un réelle prise de conscience et une mise en place d'une stratégie de communication et de bonnes pratiques sur les usages du numérique.
Et pourtant, malgré un aveuglement de l'immense majorité de la société face à cette question, le numérique se dirige inexorablement vers un mur, celui des limites planétaires. Que ce soit sur le plan des ressources, de l’énergie, de la sécurité ou même du bien-être mental, le numérique dépasse aujourd’hui des drapeaux rouges dans de nombreux aspects. 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.
En parallèle de la montée des questionnements écologiques, l'apparition de la philosophie low-tech n'est pas passé inaperçue. Le terme low-tech est utilisé pour qualifier des objets, des systèmes, des techniques, des services, des savoir-faire, des pratiques, des modes de vie et même des courants de pensée, qui intègrent la technologie selon trois grands principes : UTILE, ACCESSIBLE et DURABLE. Cette philosophie, qui souhaite reconnecter l'humain à la technologie qu'il utilise au sein d'une planète finie, apparait désormais de plus en plus dans la sphère publique, au sein d'appels à projets de l'ADEME ou dans des médias comme ARTE.
Même si le numérique n'est pas le domaine le plus simple à repenser au prisme du low-tech, il n'en reste pas néanmoins primordial de s'attaquer dès maintenant à repenser un numérique pertinent dans le monde d'aujourd'hui et de demain. Au milieu de ces enjeux immenses, construire un projet n'est pas chose aisée. Après plusieurs temps de créativité et de réflexion, notre groupe est arrivé à imaginer un système qui répond à des besoins variés dans des mondes avec des contraintes croissantes : le système DOMINIK !
Quel est le système ?
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,...) 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.
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.
Comment ça marche ?
Si votre communauté n’a pas encore de Dominik, une série de tutoriels est à disposition sur notre propre site pour vous permettre de la construire de A à Z ainsi que de la prendre en main. L’apprentissage lors de l’utilisation peut aussi se faire par des échanges oraux, ce qui permet de renforcer la convivialité de ce système, et privilégier les liens humains. Par exemple, si vous arrivez dans un lieu ou une communauté munie d’une Dominik, un utilisateur vous expliquera alors comment s’en servir pour recharger votre téléphone, vous connecter au WIFI, partager des informations sur le réseau local, publier un article sur un site, ou encore stocker des données sur la carte SD de Dominik.
A qui s'adresse-t-il ?
Pour la partie serveur :
Pour la partie auto-alimentation :
Pour la partie caisson de transport :
Pour la partie auto-alimentation :
Pour la partie caisson de transport :
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.
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⌚ Durée : 2h (+10h récupération de matériel)
$$ Coût : environ 45€
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 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 :
La première étape est de dimensionner au mieux les composants pour qu'ils soient adaptés à l'utilisation. Assez puissants pour assurer un service correct, mais pas trop pour le pas faire monter les prix et le volume/poids de l'installation. Le but ici est de choisir la structure de votre circuit, puis lister les hypothèses et données utiles, et enfin définir la caractéristique des composants grâce à la méthode de calcul que nous avons développé. Voici 2 méthodologies pour 2 cas d'usages :
Vous trouverez un tutoriel pas à pas dans le fichier : "Calcul_dimensionnement"
Voici quelques TIPS pour récupérer les différents composants nécessaire à votre installation. pistes sont à explorer :
Voici ensuite des conseils plus spécifiques pour notre cas d'utilisation
Si vous ne trouvez pas facilement de petits panneaux solaires auprès de votre entourage, site de seconde main ou autres contacts (pro, associatif, etc), certaines entreprises qui changent leurs panneaux donnent les anciens, qui parfois marchent bien.
Il existe 2 principaux types de régulateurs de panneaux solaire (https://allo.solar/base-de-connaissances/quelles-differences-entre-pwm-et-mppt.html):
Vous pouvez peut-être en trouver sur des sites d'annonces de seconde main (cela a été notre cas pour un PMW à 12 euros). Vous pouvez également en acheter un neuf dans des magasins d'électronique.
Nous vous conseillons d'acheter une batterie Lithium-ion 12V ou 24V. En effet, les tensions 12V ou 24V s'adaptent très souvent au régulateur de tension. De plus, la technologie lithium-ion permet la décharge profonde, et vous n'aurez pas de problème de défaillance de batterie si elle plus assez alimentée.
Pour la récupération, pensez à tous les appareils que vous n'utilisez plus, ou que votre entourage ou contacts n'utilisent plus. Sinon, il y a les sites de d'annonces de seconde main, les casses de voitures (avec souvent des grosses batteries qui peuvent être chères et/ou au plomb par contre), et en dernier recours l'achat en neuf.
Dans le cas d'un convertisseur DC/DC pour une sortie USB, vous pouvez utiliser un adaptateur allume-cigare USB, à trouver chez vous, votre entourage, ou sites d'annonces de seconde main. Dans le cas d'un convertisseur DC/AC, c'est très utilisé dans les campings-car. Encore une fois, demandez à votre entourage fan de camping ou un site de seconde main.
Cela ne concerne que les intéressés pour créer un serveur. Le smartphone est la chose la plus facile à trouver, tout le monde en a chez soi dans un tiroir. C'est d'ailleurs pour cette raison que nous avons centré ce tutoriel autour de la récupération d'un smartphone.
Vous pouvez en trouver en ressourcerie, sur des sites de seconde main, via votre entourage, ou même en acheter neufs.
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 :
Les prix ajustés ont été calculé par la méthode du document Calcul_budget.
Lorsque vous aurez récupéré l'ensemble du matériel, il vous faudra réaliser les connections. Il est très dangereux de connecter les fils directement en les soudant entre eux, car vous n'aurez pas la possibilité de les déconnecter en cas de problèmes. Il faut alors trouver des systèmes de connexion adaptés. Pour cela trois méthodes possibles :
Imaginons que les composants que vous avez récupérés ont tous des systèmes de connexion incompatibles entre eux, comme sur l'exemple de l'image 1.
Une solution pour vous est la suivante :
Il est cependant possible que certains systèmes soient compatibles entre eux mais placés au mauvais endroit, comme sur l'exemple de l'image 6.
Ici, il est possible d'interchanger le système de connexion Type A - M du panneau solaire et Type B - M su régulateur. Pour ce faire :
Une fois votre produit fini, il est utile de le tester pour être sûr qu'il marche bien. Nous voulons voir si le système répond globalement aux attente, et non vérifier l'état physique de chaque composant. La démarche est la suivante :
⌚ Durée : 4h
$$ Coût : environ 7€
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 :
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 :
Des bretelles seront ajoutées ainsi qu'un système de support et d'orientation du panneau solaire (voir illustrations Image 2).
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
Image 6
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.
Image 12
Image 14
Image 15
Pour fixer le panneau solaire, nous vous proposons 2 solutions :
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
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.
Pour moins d'encombrement, il est possible d'utiliser une seule cale pour deux inclinaisons différentes. Par exemple, notre cale 30°/50° permet, selon la direction de la hanse, de réaliser les angles de panneau 30° ou 50° (voir Image 1).
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.
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.
Pour utiliser ce support de fixation vous pouvez vous référer aux images 4 et 5.
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.
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 :
Les prix ajustés ont été calculé par la méthode du document du fichier "Calcul_budget"
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