Αντίο, καυστήρες. brizmaker / iStock / Getty Images Plus

Για τον περιορισμό της αλλαγής του κλίματος, πολλοί ειδικοί ζήτησαν μια μαζική μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα στην ηλεκτρική ενέργεια. Ο στόχος είναι η ηλεκτροδότηση διεργασιών όπως η θέρμανση σπιτιών και η τροφοδοσία αυτοκινήτων, και στη συνέχεια η παραγωγή αυξημένων αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας πηγές χαμηλής ή μηδενικής περιεκτικότητας σε άνθρακα όπως αιολική, ηλιακή και υδροηλεκτρική ενέργεια.

Περισσότερες από 30 πόλεις στην Καλιφόρνια, συμπεριλαμβανομένων Berkeley και Σαν Φρανσίσκο, έχουν κινηθεί προς αυτή την κατεύθυνση απαγορεύοντας την υπηρεσία φυσικού αερίου στα περισσότερα νέα κτίρια. Σήμερα παράγεται ενεργειακή χρήση στα κτίρια πάνω από το 40% των εκπομπών αερίων θερμοκηπίου του Σαν Φρανσίσκο.

Υπάρχουν απλές ηλεκτρικές επιλογές για θέρμανση κτιρίων και ζεστό νερό και στεγνωτήριο ρούχων, αλλά η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να είναι πιο αμφιλεγόμενη στην κουζίνα. Οι παραδοσιακές ηλεκτρικές σόμπες είναι εξαιρετικά αργές για να ζεσταθούν και να κρυώσουν. Θέτουν επίσης ζητήματα ασφαλείας, διότι τα θερμαντικά πηνία τους μπορούν να παραμείνουν ζεστά για δεκάδες λεπτά μετά το κλείσιμο.

Τι πρέπει να κάνει ένας σοβαρός μάγειρας; Μία εναλλακτική λύση υψηλής τεχνολογίας είναι η μαγνητική επαγωγή. Αυτή η τεχνολογία προτάθηκε για πρώτη φορά πάνω από 100 χρόνια και αποδείχθηκε στην Παγκόσμια Έκθεση του Σικάγο του 1933. Σήμερα, οι μαγνητικές σόμπες και οι μαγειρικές εστίες είναι κοινές στην Ευρώπη και την Ασία, αλλά παραμένουν μια εξειδικευμένη τεχνολογία στις ΗΠΑ As περισσότερες πόλεις και πολιτείες κινούνται προς την ηλεκτροδότησηΑκολουθεί μια ματιά στο πώς λειτουργεί η μαγνητική επαγωγή και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της για το μαγείρεμα.

{vembed Y=glH71fM9Oe4}
Ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Bill Kornrumpf περιγράφει πώς λειτουργεί το μαγνητικό επαγωγικό μαγείρεμα.

Θέρμανση χωρίς φλόγα

είμαι ένας ηλεκτρολόγος μηχανικός που ειδικεύεται στην έρευνα ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Μεγάλο μέρος της δουλειάς μου επικεντρώνεται σε εφαρμογές ιατρικής θεραπείας - αλλά αν εκθέτετε ανθρώπινο ιστό ή ένα ταψί σε μια εστία σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, οι αρχές είναι οι ίδιες.

Για να καταλάβουμε τι είναι τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, η βασική αρχή είναι ότι ένα ηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί ένα πεδίο γύρω από αυτό - ουσιαστικά, μια δύναμη που εκτείνεται σε όλες τις κατευθύνσεις. Σκεφτείτε τον στατικό ηλεκτρισμό, που είναι ένα ηλεκτρικό φορτίο που παράγεται συχνά από τριβή. Εάν τρίψετε ένα μπαλόνι στα μαλλιά σας, η τριβή θα φορτίσει το μπαλόνι με στατικό ηλεκτρικό φορτίο. τότε όταν σηκώνετε το μπαλόνι μακριά από το κεφάλι σας, τα μαλλιά σας θα σηκωθούν, ακόμα κι αν το μπαλόνι δεν το αγγίζει. Το μπαλόνι τραβάει τα μαλλιά σας με μια ελκυστική ηλεκτρική δύναμη.

Η κίνηση ηλεκτρικών φορτίων, όπως η ηλεκτρική ενέργεια που ρέει μέσω καλωδίων, παράγει μαγνητικά πεδία - ζώνες μαγνητικής δύναμης γύρω από την πορεία του ρεύματος. Η Γη έχει ένα μαγνητικό πεδίο επειδή τα ηλεκτρικά ρεύματα ρέουν στον τετηγμένο πυρήνα της.

Τα μαγνητικά πεδία μπορούν επίσης να παράγουν ηλεκτρικά πεδία και γι 'αυτό χρησιμοποιούμε τον όρο ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Αυτή η ιδέα ανακαλύφθηκε το 1830 από Άγγλος επιστήμονας Michael Faraday, ο οποίος έδειξε ότι εάν ένα ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό, όπως ένα καλώδιο, τοποθετηθεί σε ένα κινούμενο μαγνητικό πεδίο, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο στον αγωγό. Αυτό το ονομάζουμε μαγνητική επαγωγή. Εάν ο αγωγός διαμορφωθεί σε βρόχο, ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει γύρω από τον βρόχο.

Η ανακάλυψη του Faraday αποτέλεσε τη βάση για το ανάπτυξη ηλεκτρικών κινητήρων. Το έργο του έδειξε επίσης έναν τρόπο θέρμανσης υλικών χωρίς να χρησιμοποιεί μια παραδοσιακή πηγή θερμότητας όπως η φωτιά.

Από πού προέρχεται η θερμότητα;

Όλα τα υλικά έχουν αντίσταση, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω αυτών, η ροή θα είναι εμπόδισε τουλάχιστον κάπως. Αυτή η αντίσταση προκαλεί απώλεια μερικής ηλεκτρικής ενέργειας: Η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα και ως αποτέλεσμα ο αγωγός θερμαίνεται. Στη βιοϊατρική μου έρευνα ερευνούμε τη χρήση μαγνητικών πεδίων ραδιοσυχνοτήτων για τη θέρμανση ιστών στο σώμα Βοηθήστε τον ιστό να επουλωθεί.

Αντί των συμβατικών καυστήρων, τα σημεία μαγειρέματος στις επαγωγικές εστίες ονομάζονται εστίες και αποτελούνται από συρματόσχοινα που είναι ενσωματωμένα στην επιφάνεια της εστίας. Για μέγιστη απόδοση, οι μηχανικοί θέλουν όσο το δυνατόν περισσότερο την ενέργεια μαγνητικού πεδίου που παράγεται από κάθε εστία να απορροφηθεί από τα μαγειρικά σκεύη που βρίσκονται πάνω του. Το μαγνητικό πεδίο θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό πεδίο στο κάτω μέρος των μαγειρικών σκευών, και λόγω της αντίστασης το τηγάνι θα ζεσταθεί, παρόλο που η εστία δεν το κάνει.

Τα μαγνητικά πηνία κάτω από την κεραμική γυάλινη επιφάνεια της κουζίνας παράγουν ένα μαγνητικό πεδίο που στέλνει παλμούς απευθείας στο σκεύος. Αυτοί οι μαγνητικοί παλμοί είναι αυτό που θερμαίνει το σκεύος. Πόλη του Σαν Χοσέ

Για την καλύτερη απόδοση, οι μαγνητικές ηλεκτρικές σόμπες και οι εστίες μαγειρέματος πρέπει να λειτουργούν με υψηλή συχνότητα μαγνητικού πεδίου - συνήθως, 24KHz. Απαιτούν επίσης δοχεία κατασκευασμένα από υλικά που τα μαγνητικά πεδία δεν περνούν εύκολα. Τα μέταλλα με υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο ή νικέλιο απορροφούν μαγνητικά πεδία, έτσι είναι οι πιο αποτελεσματικές επιλογές για επαγωγικό μαγείρεμα. Ο σίδηρος απορροφά τα μαγνητικά πεδία πιο εύκολα από το νικέλιο και είναι πολύ λιγότερο ακριβό, έτσι τα υλικά με βάση το σίδηρο χρησιμοποιούνται συνήθως για μαγνητικά επαγωγικά σκεύη.

Πιο ευαίσθητο και ασφαλέστερο, αλλά πιο ακριβό

Δεδομένου ότι οι επαγωγικές εστίες απαιτούν κάτι για να απορροφήσουν μαγνητικά πεδία για την παραγωγή θερμότητας, είναι εγγενώς ασφαλέστερα από μια παραδοσιακή ηλεκτρική εστία. Η τοποθέτηση του χεριού σας στην εστία δεν θα ζεσταθεί το χέρι σας σε αξιοσημείωτο βαθμό. Και δεδομένου ότι αυτά τα συστήματα θερμαίνουν τα μαγειρικά σκεύη χωρίς να θερμαίνουν άμεσα την εστία, οι εστίες κρυώνουν γρήγορα μετά την αφαίρεση του μαγειρικού σκεύους, γεγονός που μειώνει τον κίνδυνο εγκαυμάτων.

Το ίδιο το σκεύος τείνει να ζεσταθεί και να κρυώσει γρήγορα και ο έλεγχος της θερμοκρασίας είναι πολύ ακριβής - μία από τις βασικές ιδιότητες που μαγειρεύουν την αξία σε σόμπες αερίου. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι οι επαγωγικές εστίες έχουν συνήθως λείες επιφάνειες - συχνά γυαλί ή κεραμικά - έτσι είναι εύκολο να καθαριστούν.

Οι σύγχρονες επαγωγικές εστίες είναι τόσο ενεργειακά αποδοτικές όσο οι παραδοσιακές ηλεκτρικές σόμπες και περίπου δύο φορές πιο αποτελεσματικές από τις ηλεκτρικές σόμπες αερίου. Αλλά αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι είναι λιγότερο ακριβό να λειτουργούν. Σε πολλά μέρη των ΗΠΑ το φυσικό αέριο είναι πολύ φθηνότερο από την ηλεκτρική ενέργεια, μερικές φορές με συντελεστή τριών ή τεσσάρων. Αυτό εξηγεί εν μέρει την ευρύτερη αποδοχή των επαγωγικών εστιών στην Ευρώπη, όπου μέχρι πρόσφατα το φυσικό αέριο ήταν πολύ πιο ακριβό από την ηλεκτρική ενέργεια.

Ένας άλλος παράγοντας που επηρέασε την υιοθέτηση είναι ότι συνήθως οι επαγωγικές σόμπες και οι εστίες μαγειρέματος κοστίζουν περισσότερο από το παραδοσιακό αέριο ή ηλεκτρικές σόμπες, αν και όχι ουσιαστικά. Και οι μάγειρες θα πρέπει να αντικαταστήσουν αλουμίνιο, χαλκό, μη μαγνητικό ανοξείδωτο χάλυβα και κεραμικά δοχεία, κανένα από τα οποία δεν λειτουργεί αποτελεσματικά σε επαγωγικές εστίες. Ένας γρήγορος έλεγχος είναι ότι εάν ένας μαγνήτης κολλήσει στο κάτω μέρος μιας κατσαρόλας, το δοχείο θα λειτουργήσει σε μια επαγωγική εστία.

Παρά αυτούς τους παράγοντες, αναμένω ότι οι διατάξεις μείωσης της χρήσης φυσικού αερίου θα οδηγήσουν σε πολύ εκτεταμένη χρήση μαγνητικών επαγωγικών σόμπων και μαγειρικών εστιών. Αυτά τα μέτρα επικεντρώνονται συνήθως σε νεόκτιστα κτίρια, οπότε δεν θα απαιτηθούν ακριβές μετατροπές υπαρχόντων σπιτιών.

Τα νεαρά singles και οι οικογένειες που μετακινούνται σε αυτές τις νέες κατοικίες μπορεί να μην έχουν αποκτήσει ακόμη πολλά μαγειρικά σκεύη και είναι πιθανό να εκτιμήσουν την ασφάλεια που σχετίζεται με τη μαγνητική επαγωγή, ειδικά εάν έχουν παιδιά. Και οι πρώτοι υιοθέτες που είναι πρόθυμοι να πληρώσουν περισσότερα για ηλεκτρική ενέργεια από πράσινες πηγές, ή για ένα υβριδικό ή ηλεκτρικό αυτοκίνητο, μπορεί να μην αναστατωθούν για την πληρωμή μερικών εκατοντάδων δολαρίων για μια μαγνητική επαγωγική εστία και ταψιά που λειτουργούν με αυτό.

Σε εθνικό επίπεδο, οι ΗΠΑ μπορούν υιοθετήστε κάποια μορφή τιμολόγησης άνθρακα στο εγγύς μέλλον, κάτι που θα αυξήσει το κόστος του φυσικού αερίου. Και υπάρχει επίσης αυξανόμενη ανησυχία για ατμοσφαιρική ρύπανση εσωτερικού χώρου από συσκευές αερίου. Πάνω από έναν αιώνα μετά την πρώτη του πρόταση, η μαγνητική επαγωγική μαγείρεμα στον ήλιο μπορεί να έφτασε.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Kenneth McLeod, Καθηγητής Επιστημών Συστημάτων, και Διευθυντής, Εργαστήριο Κλινικής Επιστήμης και Μηχανικής, Πανεπιστήμιο Binghamton, Κρατικό Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.