 |
El Sol és una font d’energia inesgotable i el seu aprofitament es presenta com un dels principals reptes energètics del futur amb tecnologies i aplicacions molt diverses. A La terrassa del Sol hi podem trobar algunes d’aquestes tecnologies sostenibles: des de fer funcionar un motor; el motor Stirling Solar, escalfar aigua per al consum domèstic o cuinar, tant en petites cuines domèstiques com a gran escala amb el reflector solar Scheffler de grans dimensions.
El mNACTEC manté una línia continuada d’activitats relacionades amb l’energia del Sol. Dins els seus plans estratègics va apostar per la instal·lació de la Façana Fotovoltaica (una de les més grans d’Europa dins un nucli urbà) i anualment organitza el Curs d’Energies Renovables, en col·laboració amb el Departament d’Educació.
Alguns dels objectes interactius es permetran saber com hem aprofitat el Sol per mesurar el temps: els rellotges solars i els calendaris solars. També podrem saber per què l’orientació del Sol varia al llarg de l’any o com s’obtenen els colors de l’arc de Sant Martí i farem servir aparells per mesurar la insolació i la radiació diàries.
L’objecte estrella de La terrassa del Sol és el reflector solar Scheffler de grans dimensions, l’únic reflector d’aquestes característiques a Catalunya, que permet cuinar per a moltes persones. El reflector té una superfície reflectora de 8 m2 i conforma una el·lipse de 3,8 x 2,8 m. Aquest objecte ha estat instal·lat gràcies a la donació i col·laboració de la Fundació Terra.
EL REFLECTOR SOLAR SCHEFFLER
foto_reflector
El reflector Scheffler és un enginy de concentració de la llum solar que permet, entre altres possibles aplicacions, cuinar amb l’energia del Sol. L’objectiu que va conduir al desenvolupament d’aquests reflectors fou fer la cocció solar de la manera més còmoda possible. Amb aquesta idea, el físic Wolfgang Scheffler va dissenyar una cuina solar que permetés que el "fogó" de cocció quedés immòbil mentre el Sol seguia la seva trajectòria celeste.
L’estructura consta de 5 parts:
- (1), estructura de recolzament
- (2), reflector
- (3), mecanisme de rotació diària
- (4), mecanisme d’ajustament estacional
- (5), focus de cocció.
El reflector es composa de peces de ferro i vidres de mirall. Per als models europeus s’utilitza un mecanisme de seguiment fotovoltaic que alimenta un petit motor elèctric, perfilaria d’alumini i fil de subjecció dels miralls d’acer inoxidable.
El 1986, el físic Wolfgang Scheffler va construir el seu primer reflector al Nord de Kènia. Després de vint anys de desenvolupament tecnològic ha aconseguit un aparell que capta de forma efectiva i còmode l’energia solar per a la cocció d’aliments. L’objectiu principal s’ha centrat en la construcció de cuines solars per a col•lectius, com cantines d’escoles, hospitals, o altres institucions. En aquests moments existeixen uns 720 reflectors en 21 països. La cuina solar més gran del món es troba a Abu Road, Rajasthan, (Índia) on es pot cuinar per a 18.000 persones.
La tècnica. Per aconseguir que la cuina solar fos pràctica, s’havia de procurar d’integrar el reflector en l’edifici. Això s’aconsegueix amb un mirall parabòlic, excèntric i deformable, que gira de manera sincronitzada amb el Sol al voltant d’un eix paral•lel a l’eix polar de la Terra. Gràcies a aquesta capacitat de deformació es pot ajustar per adaptar-lo a la trajectòria solar de les diferents estacions de l’any.
Com funciona? El reflector reflecteix els raigs solars i els concentra davant seu. És una secció lateral d’un paraboloide o paràbola de revolució. El tall inclinat crea un marc el·líptic que dóna al reflector la seva forma característica. La llum reflectida per aquesta secció es concentra en el focus de la paràbola que es troba a determinada distància del reflector primari o principal. L’eix de rotació del reflector per al seguiment solar es troba en direcció Nord-Sud, paral·lel a l’eix terrestre i passant pel centre de gravetat del reflector. Així està en equilibri rotacional i el mecanisme de rellotgeria per al seguiment solar no cal que faci gaire força per estar sempre sincronitzat amb el Sol.
CUINES I FORNS SOLARS
Cuinar amb el Sol. Els primers forns solars es van construir a finals del s.XVII i, avui dia, la cuina solar es presenta com una alternativa a la crisi dels combustible i permet reduir les emissions de gasos amb efecte d’hivernacle. Existeixen dues formes d’aprofitar la radiació solar i convertir-la en calor útil per a cuinar: l’acumulació i la reflexió.
El forn solar 30-60. En els forns solars, l’aprofitament de l’energia és per acumulació a través de l’efecte d’hivernacle. Es poden obtenir temperatures entre els 80 i els 160 graus centígrads. Aquest forn s’anomena així perquè es pot utilitzat en dues posicions diferents segons com es recolzi a terra. La posició 30 és idònia quan els raigs de sol són molt inclinats (matí, capvespre o hivern). En canvi, en la posició 60 ens serveix quan els raigs són menys inclinats (al migdia o a l’estiu).
foto_cuinar_sol
La cuina parabòlica. És un exemple de cuina de concentració que aprofita les propietats de reflexió d’una paret parabòlica, de manera que es dirigeixen els raigs solars a un punt determinat. Poden arribar a temperatures de més de 200 graus centígrads. Està formada per una paràbola profunda d’alumini, que permet reflectir la radiació solar cap a un punt focal, on se situarà el recipient amb el que es vulgui cuinar.
ELS INTERACTIUS I ENGINYS SOLARS
foto_Terrassa_sol
1. Quina hora solar és?
Rellotge solar. El recorregut del Sol pel firmament es pot dividir en espais iguals (les hores) i es pot observar projectant l’ombra d’una vareta anomenada gnòmon o estilet sobre una superfície (quadrant solar) on hi ha assenyalades les hores adaptades a la posició del rellotge. La inclinació del gnòmon depèn de la latitud.
2. Quin dia és?
Calendari solar. La combinació de la variació diària de l’alçada del Sol amb el seu recorregut d’Est a Oest ens indica, aproximadament, el dia en què ens trobem. El mínim d’alçada es produeix en el solstici d’hivern (21 de desembre) i la màxima té lloc al solstici d’estiu (21 de juny). Els mesos solars o zodiacals comencen el dia 21 de cada mes.
3. On ets ara Sol?
Gnòmon d’azimuts. La direcció del gnòmon d’azimuts serveix per mesurar la direcció (azimut) en la què es troba el Sol en cada moment. Surt per l’Est (llevant) amb un marge de variació d’uns 30º i es dirigeix cap a l’azimut Sud per on passa al migdia, després segueix camí cap a l’Oest (ponent). Els punts de sortida i posta són variables durant l’any. Al solstici d’hivern, a la nostra latitud, el recorregut del Sol és de 120º i al d’estiu de 240º.
Gnòmon d’alçades. La llargada de l’ombra del gnòmon ens indica on es troba el Sol en cada moment. El Sol augmenta d’alçada durant el matí, arribant al seu màxim al migdia, per després tornar a davallar. Aquest màxim varia: l’alçada mínima es produeix en el solstici d’hivern (a la nostra latitud 25º) i la màxima, al solstici d’estiu (72º).
4. Observem el Sol
Heliògraf de Campbell-Stokes. Aparell meteorològic que serveix per mesurar la insolació diària. L’esfera de vidre concentra els raigs solars sobre una tira de cartolina que es crema en el punt en què es concentren els raigs de sol. Si el Sol llueix tot el dia es forma un carbonitzat continu, sinó se sumen les longituds de les parts carbonitzades per conèixer la insolació.
Telescopi solar. En el telescopi reflector la llum solar és dirigida per l’objectiu cap a un mirall convex que reflecteix i augmenta la imatge del Sol. D’aquesta manera, es poden observar les taques solars, trànsits de planetes i eclipsis sense cap risc per als ulls. És útil per a mesurar magnituds: velocitat de rotació o inclinació de l’eix de la Terra, etc.
5. Els colors de la llum
Difracció. La llum és una barreja de colors de diferents longituds d’ona. Si fem incidir un raig de llum a través d’un prisma, pel fenomen de la difracció, la llum blanca es descompon en els diferents colors de l’arc de Sant Martí.
Absorció i reflexió. Un cos en ser il·luminat absorbeix una part de les radiacions solars (amb una longitud d’ona determinada) i en reflecteix unes altres. Les ones reflectides són analitzades per l’ull i interpretades com a color. Els cossos de colors foscos, absorbeixen longituds d’ona properes a l’infraroig, fent que s’escalfin més que els colors clars.
6. La calor del Sol
L’increïble enginy Stirling. Motor inventat el 1816, que funciona gràcies a la diferència de temperatura de l’aire creada a l’interior d’una cambra de compressió. La pantalla concentra la radiació solar per escalfar l’aire, el qual s’expandeix i empeny el pistó. El desplaçador impulsa l’aire cap a l’extrem fred, on la disminució de la pressió fa pujar el pistó i torna a començar el cicle. Per a raons de seguretat el motor només es posa en funcionament a les demostracions.
Efecte d’hivernacle. El terme efecte d’hivernacle es refereix al paper que tenen els gasos de l’atmosfera en la retenció de l’escalfor del Sol. Si mesurem la temperatura i la pressió atmosfèrica en un entorn tancat per un vidre on s’hi ha fet el buit i fem el mateix en un entorn obert, per què els valors són diferents?
|
