A Scuola di Cucina Solare 2018- 2019 - Lezione di Teoria

15/11/2018 Liceo Classico "Mamiani" di Pesaro 1
Sentinelle dell'Energia
“A SCUOLA DI CUCINA SOLARE”
LEZIONE DI TEORIA

Indice
●
Presentazione dell'associazione
●
Introduzione alla cucina solare
●
Ora capiamoci di più!
●
Alcune nostre video ricette
●
Anticipazioni della lezione pratica
●
Ringraziamenti

Presentazione
dell'associazione

Chi siamo
Piccola associazione ambientalista di Pesaro
Circa 40 soci, di tutte le età
Ci occupiamo di molti temi tra cui:
Energie rinnovabili, efficienza energetica, ecologia
(rispetto dell'ambiente) e riduzione della povertà
Sito internet: www.grupposelene.net
Pagina cucina solare: https://www.grupposelene.net/cucina-solare/
Facebook: Sentinelle Dell'energia – Selene
Twitter: @grupposelene
You Tube: Gruppo SELENE
Mail: grupposelene@gmail.com, Tel: 3407711315

Le nostre esperienze di cucina solare
https://www.grupposelene.net/cucina-solare
/

Il progetto “A scuola di cucina solare”
Lezione di teoria in classe
Laboratorio di
autocostruzione dei forni
Prova pratica di cucina

Introduzione alla cucina solare

(1) Che cos'è la cucina solare?
La cucina solare è
una pratica di cucina
che utilizza come
fonte di energia la
radiazione solare
Domande per iniziare

(2) A che ci serve conoscere la
cucina solare?
Al posto di questa domanda se ne potrebbero fare altre simili:
A che ci serve conoscere lo studio di funzione in matematica?
A che ci serve conoscere la legge fondamentale della
calorimetria in fisica?
Quando facevo il liceo classico come voi, ci capitava di fare
queste domande ai professori di matematica e scienze.
Una risposta per me è che molti di voi in ambito lavorativo
potranno trovarsi a dover utilizzare le conoscenze di
matematica e fisica acquisite a scuola.

(2) A che ci serve conoscere la
cucina solare?
Conoscere la cucina solare a partire dai principi fisici
su cui si basa e dalle equazioni che permettono di
descriverla, può essere quindi un buon esempio di
come sia importante la teoria studiata a scuola per
quello che poi andremo a fare praticamente e
nell'ambito lavorativo.

(3) Quali sono i benefici
ambientali della cucina solare?
Riduzione delle emissioni di gas a efetto serra e di altre emissioni
inquinanti legate al consumo di elettricità e gas in cucina.
Effetto serra combustione gas naturale
1 mc di gas naturale → risparmio di 0,25 kg CO2eq
Risparmio gas naturale con la cucina solare
30 cucine solari/anno/famiglia → risparmio di 3 mc/anno di gas naturale
→ risparmio di 0,75 kg di CO2eq
Famiglie Pesaro 41'083 → risparmio 30'812 kg di CO2eq
Emissioni CO2 2005 (Patto dei Sindaci del Comune di Pesaro) →
542'703'000 kg di CO2eq
Riduzione del 40% al 2030 → circa 217'081'200 kg di CO2eq

(3) Quali sono i benefici
ambientali della cucina solare?
Risparmio emissioni di gas serra con cucina solare
Famiglie Pesaro 41'083 → risparmio 30'812 kg di CO2eq
Emissioni CO2 2005 → 542'703'000 kg di CO2eq
Riduzione del 40% al 2030 → circa 217'081'200 kg di CO2eq
30'812/217'081'200 = 0,142/1000
Il risparmio ottenibile sarebbe pari a poco più dello 0,1 per mille
dell'obiettivo di riduzione delle emissioni. Quindi alle nostre
latitudini è più importante rivolgersi all'efficienza delle abitazioni e
alla produzione di elettricità da rinnovabili!

(3) Quali sono i benefici ambientali
della cucina solare?
La cucina solare ci permette di risparmiare
nei consumi di gas e elettricità per cucinare
e quindi ci permette di ridurre le emissioni
di gas a effetto serra e di altri inquinanti
prodotti quando cuciniamo.
Alle nostre latitudini i benefici ambientali comunque
sono relativamente piccoli, soprattutto rispetto a
quelli che potremmo ottenere riducendo i consumi
domestici necessari per riscaldare la casa.

(4) Quali sono i benefici della
cucina solare nei Paesi in via di
sviluppo?
Circa 3 miliardi di persone nel mondo
cucinano con forni e combustibili
inefficienti, bruciando combustibili solidi
come legna, carbone vegetale, letame
animale, residui colturali e carbone.
Nel mondo, circa 4 milioni di persone muoiono ogni
anno a causa di malattie attribuibili all'inquinamento
dell'aria.
Clean Cooking Alliance, Factsheet: climate change and environment,
http://cleancookstoves.org/resources/416.html

sviluppo?
Fino al 34% del combustibile raccolto non è sostenibile,
contribuendo alla degradazione delle foreste e ai
cambiamenti climatici.
L'uso di sistemi di cottura più efficienti ha il potenziale
di ridurre fino al 17% le emissioni globali dei
combustibili solidi.
Grazie al lavoro di più dei 1'800 partner che formano la Global Alliance
for Clean Cookstoves (Clean Cooking Alliance), dalla fine del 2016
sono più di 80 milioni le abitazioni che utilizzano forni solari puliti e/o
efficienti.

sviluppo?
Gli Obiettivi dello Sviluppo Sostenibile
La cucina solare può contribuire a raggiungere alcuni
dei 17 Obiettivi dello Sviluppo Sostenibile al 2030
dell'ONU e in particolare all'obiettivo nr. 13.
Più di 50 Paesi nel Mondo hanno inserito la cucina
pulita all'interno dei propri Nationally Determined
Contributions.

(5) Ci sono delle possibilità di
lavoro nell'ambito della cucina
solare?
5.1. Produzione e vendita di forni e cucine solari
Biogri
(http://www.biogri.com/index.php)
Barberino di Val d'Elsa (Fi)
Griglia per carne e verdure.
ID Cook
(https://www.idcook.com/)
Parigi, Francia
Biogri
(http://www.biogri.com/index.php)
Barberino di Val d'Elsa (Fi)
Negozio online con cucina solare
a parabola e moltissimi altri
prodotti per la cucina solare.

(5) Ci sono delle possibilità di lavoro nell'ambito della cucina
solare?
5.1. Produzione e vendita di forni e cucine solari
Il Portale del Sole (http://www.shop.ilportaledelsole.com/)

solare?
5.2. Attività ristorative di cucina solare (anche stagionali)
Delicias del Sol, Villaseca, Cile
(http://solarcooking.wikia.com/wiki/Delicias_del_Sol)
Iniziato come progetto di ricerca universitario con l'Università del Cile
Villaggio con 310 giorni di sole all'anno
Inizialmente il ristorante aveva solo 16 posti a tavola, ora ne conta 120!
http://solarcooking.wikia.com/wiki/Delicias_del_Sol

solare?
5.2. Attività ristorative di cucina solare (anche stagionali)
Cucina Solare di Auoville, Tamil Nadu, India
(http://solarcooking.wikia.com/wiki/Auroville_Solar_Kitchen)
- Iniziato nel dicembre del 1997.
- Cucina più di 1'000 pasti al giorno utilizzando un grande concentratore
solare parabolico posto sul tetto dell'edificio.
- Il concentratore solare produce il vapore che viene impiegato per
cucinare
http://solarcooking.wikia.com/wiki/Auroville_Solar_Kitchen
https://www.youtube.com/watch?v=F8-Hwb3qfm8
https://www.youtube.com/watch?v=5Rlxdmu-gzc

solare?
5.2. Attività ristorative di cucina solare
Chiosco solare, Argentina, several cities
(http://solarcooking.wikia.com/wiki/Kiosco_SOLAR)
Utilizzati durante le celebrazioni del carnevale di Puna.
Sono dotati di una cucina solare a parabola e di un carretto con tetto
impermeabile.
Vengono cucinati il filetto, gli hamburger, gli hot dog, le pannocchie
arrosto, le tortilla, le torte fritte e le ciambelle.

solare?
5.3. Altre opportunità di lavoro
Solar Cookers International Association
Associazione con sede a Sacramento (Stati Uniti)
impegnata nel promuovere la cucina solare nel Mondo.
Sul sito, alla voce “career opportunities”, è possibile
trovare le posizioni di lavoro disponibili:
https://www.solarcookers.org/about/get-involved.
L'associazione gestisce anche la wiki del Solar Cookers International
Network (http://solarcooking.wikia.com/wiki/Solar_Cooking_Wiki_(Home))
Qui è possibile trovare altre informazioni relative alle opportunità di lavoro
con la cucina solare. Ad esempio, per i ristoranti e i forni, è possibile vedere:
http://solarcooking.wikia.com/wiki/Solar_restaurants_and_bakeries.
Produzione e vendita dei forni solari,
http://solarcooking.wikia.com/wiki/Category:Manufacturers_and_vendors.

(6) Vantaggi e svantaggi della cucina solare
VANTAGGI SVANTAGGI
Risparmio energia e riduzione deforestazione
Tutela dell'ambiente
Risparmio denaro
Possibilità di lavoro
Cottura a bassa potenza più salutare
Possibilità autocostruzione con materiali poveri o di
recupero
Cucina solo quando c'è il sole
(tranne per modelli innovativi e tecnologicamente
avanzati)
Cucina all'aperto (alcuni modelli anche alla finestra
e al terrazzo)
Alcuni modelli poco potenti, quindi tempi di cottura
più lunghi
Quando è freddo, alcuni modelli non si possono
utilizzare
Alcuni modelli ingombranti
Per famiglie numerose, usare più forni o fare più
cotture consecutive

(7) Quanto vale (in W) la potenza della
radiazione solare alle soglie dell'atmosfera
terrestre per m2 di superficie?
(a) in media circa 150 W/m2
(b) in media circa 20'200 W/m2
(c) in media circa 1'300 W/m2

(7) Quanto vale (in W) la potenza della
radiazione solare alle soglie dell'atmosfera
terrestre per m2 di superficie?
(c) in media circa 1'300 W/m2
La potenza della radiazione solare, ovverosia la
quantità di energia solare, per unità di tempo (s)
e di superficie (m2
) che arriva alle soglie
dell'atmosfera terrestre vale in media 1367 W/m2
ed è detta costante solare.

(8) Come si comporta la radiazione solare
all'interno dell'atmosfera terrestre?
(a) viene potenziata e concentrata dall'atmosfera in
uno spazio più piccolo
(b) viene attenuata e in parte è diffusa e riflessa
(c) viene concentrata dall'atmosfera in uno spazio
più piccolo e in parte viene riflessa

(8) Come si comporta la radiazione solare
all'interno dell'atmosfera terrestre?
(b) viene attenuata e in parte è diffusa e riflessa
Attraversando l'atmosera terrestre, la radiazione
solare viene attenuata e quindi l'energia radiante
che arriva al suolo è minore della costante solare.
Inoltre, l'interazione con l'atmosfera fa si che la
radiazione solare venga suddivisa in una
componente diretta, una diffusa e una riflessa.

Confronto fornelli a gas - sole
800 W/m2
Da 800 W (piccoli)
a 1 kW, 1,5 kW,
2 kW, 3 kW
ma l'efficienza è del
50% - 65%
Per concentrarla in
uno spazio più piccolo
in cui cucinare,
usiamo i forni e le
cucine solari!
La potenza (in ingresso)
fornita dal sole
La potenza
che ci da il
sole è poco
concentrata
Potenza (in ingresso)
dei fornelli a gas

La variazione oraria e mensile
della potenza (in ingresso) fornita dal sole
Radiazione solare oraria media mensile (W/m2), fonte dati PVGIS
(http://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html).
Altre informazioni su https://www.grupposelene.net/impianti-fotovoltaici/, al box
“Dall'energia del sole alla produzione dell'impianto fotovoltaico”.
Ordinate (y)
Potenza media
della radiazione
solare (W/m2)

Le componenti della radiazione solare
Radiazione solare diretta
Radiazione solare riflessa
top dell'atmosfera
Radiazione solare diffusa
Forno solare

Quali raggi solari usiamo nella cucina solare?
Soprattutto i raggi diretti
Scaldano direttamente la pentola
(cucine a parabola),
oppure
scaldano la camera o il contenitore dove avviene
la cottura del cibo (forni a scatola e a pannello)
Raggi diffusi e riflessi usati poco
quasi solo per aumentare la temperatura vicino
al forno (temperatura ambiente)
e quindi vicino alla pentola

Quali temperature per la cottura degli alimenti?
●
Pasta e riso 80° C -100 ° C
●
Uova 65° C (alla coque morbide) – 85° C (sode)
●
Patate arrosto almeno 180 ° C
●
Verdure lesse o al vapore 100 ° C
●
Verdure alla griglia almeno 180° C

Come sono fatti i forni e le cucine solari?
Esistono 3 tipi di forni e cucine solari:
Forni a scatola
(es. Heaven's Flame)
Cucine a parabola
Forni a pannello
(es Copenhagen)

Ora capiamoci di più!

Premessa
In tutti i forni e le cucine solari, abbiamo un bilancio di potenza
dato da:
Pin = Pdiss + Pabs
(1) Pin = Potenza entrante, ovverosia potenza proveniente dalla
radiazione solare;
(2) Pdiss = Potenza dissipata dal forno verso l'ambiente esterno;
(3) Pabs = Potenza assorbita dal cibo, dalla pentola e dalla
camera di cottura per raggiungere la temperatura di cottura;

Premessa
(1) Potenza entrante (Pin), ovverosia potenza proveniente dalla
radiazione solare. Per ipotesi consideriamola costante.
La potenza entrante serve per riscaldare il forno e per cuocere il
cibo.

Premessa
(2) Potenza dissipata dal forno (Pdiss) verso l'ambiente esterno.
Aumenta all'aumentare della temperatura interna del forno:
Pdiss = k*ΔT,
k dipende da conducibilità termica, superficie e spessore,
ΔT = Tf - Tamb è la differenza fra la temperatura finale interna e la
temperatura esterna al forno.

Premessa
(3) Potenza assorbita dal cibo, dalla pentola e dalla camera di
cottura (Pabs) per raggiungere la temperatura di cottura.
Diminuisce all'aumentare della temperatura del forno:
Pabs = (m1*cp1*ΔT1 + m2*cp2*ΔT2+ … + m_n*cp_n*ΔT_n)/t,
m è la massa dell'elemento considerato (cibo, pentola, camera di
cottura), cp è il suo calore specifico
ΔT = Tf-Tamb è la differenza fra la sua temperatura finale e la
temperatura esterna al forno, t è il tempo necessario per portare
tutti i corpi alla temperatura finale desiderata
Assorbendo potenza, il cibo prima si riscalda e poi si cuoce.

Premessa
Quindi in pratica il sole fa aumentare la temperatura interna del forno (o
della pentola nel caso di cucina solare) e cuoce il cibo.
Questo aumento di temperatura fa aumentare anche le dissipazioni di
calore verso l'esterno e quindi il forno si scalda più lentamente.
Ad un certo punto la potenza proveniente dal sole sarà uguale a quella
dissipata dal forno e quindi il forno avrà raggiunto la sua temperatura
massima.
http://solarcooking.wikia.com/wiki/File:Pejack_on_solar_cooker_technology.pdf

Il forno a scatola
Pannelli riflettenti
Isolante termico
(es. giornale,
sughero, ecc) Pentola scura
griglia scura
Vetro
trasparente
Pareti interne
scure o
riflettenti
Temperature: 100 ° C – 240 ° C
Effetto serra ! Dipende molto
dalla temperatura ambiente
Istruzioni di costruzione: https://www.grupposelene.net/forni-solari-a-scatola/
Prezzo: pochi euro se autocostruito, altrimenti 210 – 370 euro a seconda del modello

Effetto serra
L'effetto serra permette al forno a scatola di aumentare la propria temperatura
interna.
I raggi solari sono assorbiti dalla pentola scura, dal fondo scuro e eventualmente
dalle pareti scure.
Quindi vengono convertiti in infrarossi e rimangono intrappolati nella scatola (il
vetro è opaco per la radiazione infrarossa).
Così piano piano la scatola si riscalda.
30° C 60° C 90° C 100° C
5 minuti 10 minuti 20 minuti 30 minuti
I valori di temperatura e di tempo sono solo indicativi, ciascun modello di
forno a scatola ha le proprie prestazioni.

La potenza disponibile in un forno a scatola
La potenza disponibile in un forno a scatola dipende da:
- estensione della superficie vetrata captante;
- vetro singolo, doppio vetro o triplo vetro (radiazione solare e isolamento);
- estensione della superficie dei pannelli riflettenti;
- isolamento delle pareti e del fondo del forno a scatola (Pdiss);
- quantità di cibo posto in cottura (Pabs);
A seconda delle caratteristiche sopra elencate, un
forno a scatola può raggiungere una potenza di 100
W, 200 W, 700 W.
Per esempi di modelli di forno a scatola da 100-150
W, 200 W e 700 W, vedi:
http://digilander.libero.it/giannicrovatto/index.htm

Forno a pannello (o ibrido)
Pannelli riflettenti per concentrare i raggi
solari.
Pentola scura e chiusura trasparente (in
plastica o in vetro) per effetto serra.
Temperatura 100° C – 195° C.
Più facili da costruire.
“Istruzioni di costruzione e prime indicazioni
di cucina”:
https://www.grupposelene.net/forni-solari-a-
pannello-2/
Prezzo: pochi euro se autocostruito, altrimenti circa 40 euro

Forno solare Copenhagen
Copenhagen Solar Cooker Light
Inventore: Sharon Clausson (Stati Uniti d'America)
Dimensioni nostro modello:
petali 50 cm x 50 cm;
base 30 cm x 30 cm;
mollette e lacci;
Temperature 100° C – 140° C
(fino a 190° C);
Potenza in ingresso 140 W – 180 W.

Cucina a paraboloide (a parabola)
Concentra i raggi nel punto focale.
Temperature da 100° C a 400° C
e oltre.
Si può cuocere di tutto e anche
friggere!
Attenzione a non scottarsi nel
punto focale e a non rovinarsi la
vista.
Prezzo: pochi euro se autocostruito, altrimenti da 16 euro
(Alibaba Cina) a circa 300 euro.

La concentrazione istantanea dei raggi solari
In un concentratore solare, i raggi in un dato
istante di tempo vengono riflessi e concentrati in
un punto o in una superficie molto piccola
Centinaia e centinaia di gradi!

La potenza in ingresso in una cucina a parabola
La potenza in ingresso Pin di una cucina solare a parabola è data da:
Pin = Pirr * A * f,
dove
- Pirr, potenza media della radiazione solare nelle ore considerate → W/m2;
- A, superficie di apertura della parabola (raggio*raggio*pi);
- f, efficienza ottica della superficie riflettente;
Es. Aap = 0,5*0,5*pi = 0,785 m2; eta = 0,85 (alluminio lucidato) ;
Ws = 800 W/m2; Pin = 800 * 0,785 * 0,85 = 533,8 W
Con una parabola di 2 m di diametro, abbiamo 1067,6 W!!

Alcune nostre
video ricette

Crepes (quasi) vegane
https://www.youtube.com/watch?v=M68VLBIXxHo

Cucina patate lesse
https://www.youtube.com/watch?v=Kx8Qscx9NeU

Anticipazioni della
lezione pratica

Cosa faremo nella lezione pratica
(1) Esercizio di calcolo relativo al riscaldamento di 1 litro di acqua con il
forno solare
Calcolo dell'energia necessaria per riscaldare un litro di acqua (legge
fondamentale della calorimetria), bilancio di potenza di un forno solare e
calcolo del tempo necessario per portare a 100° C la temperatura di 1 litro
di acqua scaldata con il forno solare.
(2) Dimostrazione pratica di riscaldamento di 1 litro di acqua con un forno a
pannello di tipo Copenhagen
Descrizione dell'utilizzo del forno solare a pannello di tipo Copenhagen.
(3) Semplici ricette di cucina solare
Presentazione di alcune semplici ricette di cucina solare con rimando al
nostro sito internet per altre informazioni.

Sentinelle dell'Energia
Tel: 3407711315
grupposelene@gmail.com

A Scuola di Cucina Solare 2018- 2019 - Lezione di Teoria

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Ähnlich wie A Scuola di Cucina Solare 2018- 2019 - Lezione di Teoria

Ähnlich wie A Scuola di Cucina Solare 2018- 2019 - Lezione di Teoria (20)

Mehr von Sentinelle dell'Energia - SELENE

Mehr von Sentinelle dell'Energia - SELENE (20)

A Scuola di Cucina Solare 2018- 2019 - Lezione di Teoria