En plus de la farine et de l'eau, l'énergie est également indispensable pour la cuisson des biscuits. Imaginez si vous n'aviez pas d'électricité... pourrions-nous construire un four solaire pour notre moule à gâteau ?
C'est toujours le bon moment pour faire ses propres cookies ! Avant, je pensais que c'était fantastique de pétrir la pâte dans les formes les plus folles et avec le plus amusant à la fin :la décoration avec des boules à facettes ! Pour cuire tous les goodies, l'énergie est également indispensable. Imaginez qu'il n'y a pas d'électricité, que vous vivez dans un endroit désert ou que le courant est coupé depuis on ne sait combien de temps. Habituellement, vous pouvez toujours compter sur le soleil comme source d'énergie. Pouvons-nous faire cuire nos biscuits avec le soleil ?
Pour obtenir des biscuits savoureux, il faut les faire cuire 15 à 20 minutes dans un four préchauffé à 170°C. Un four classique à la maison a une puissance d'environ 2000 à 2500 W. Un énergivore qui a besoin d'environ 60 (!!) fois plus d'énergie qu'un téléviseur LED. Heureusement, le soleil est une source d'énergie majeure avec une température de surface d'environ 6000°C. Plus qu'assez pour faire des cookies, n'est-ce pas ?
Le rayonnement émis par unité de surface du soleil est de 6,32.10 W/m², soit 3,86 10W pour l'ensemble du soleil. Malheureusement, lorsque la lumière du soleil traverse l'atmosphère, le soleil perd une grande partie de son énergie. Cependant, l'intensité du rayonnement peut atteindre environ 1000 W/m² l'après-midi. C'est plus que suffisant pour simuler notre four à énergie solaire.
L'énergie du soleil nous parvient principalement sous forme de lumière. Tout comme le son voyage à travers les ondes sonores, la lumière voyage à travers les ondes lumineuses, appelées ondes électromagnétiques. Nous pouvons voir certains des rayons lumineux à l'œil nu, que nous appelons la lumière visible. Cette lumière visible a un spectre entre les couleurs rouge et bleu, les couleurs de l'arc-en-ciel. De plus, des rayons ultraviolets (UV) et infrarouges (IR) sont également émis que nous ne pouvons pas voir avec nos yeux. Nous connaissons ces rayons comme les rayons « dangereux » du soleil, qui peuvent vous brûler. La lumière infrarouge peut être vue comme les rayons de chaleur du soleil.
L'une des propriétés les plus importantes d'une onde électromagnétique est sa longueur d'onde. Les ondes lumineuses, les ondes radio, les ondes infrarouges… forment un motif caractéristique lorsqu'elles voyagent dans l'espace. Chaque vague a une certaine forme et longueur. La distance entre deux pics de l'onde est appelée longueur d'onde. Plus la longueur d'onde est courte, plus l'onde transporte d'énergie et plus l'onde est dangereuse.
Les rayons du soleil nous donnent non seulement de la lumière, mais aussi de la chaleur… une chaleur que nous pouvons ressentir lors d'une chaude journée d'été, mais aussi la chaleur que nous pouvons utiliser pour réchauffer nos biscuits !
L'énergie du soleil est très forte mais il y a un hic… Seule une petite partie de cette énergie émise tombe sur le bord extérieur de l'atmosphère. Et la moitié de cette petite partie est réfléchie dans l'espace ou absorbée par le ciel et les nuages. L'autre moitié atteint effectivement notre terre. Ces rayons solaires à la surface de la Terre sont partiellement absorbés et convertis en chaleur. Selon l'endroit où vous vous trouvez sur notre globe, plus ou moins d'énergie est absorbée. Sur les surfaces de neige et de glace, la lumière est largement réfléchie, sur les surfaces sombres telles que les océans ou l'asphalte, la lumière est absorbée et la surface se réchauffe.
Vous pouvez facilement essayer vous-même l'effet d'absorption :placez une boîte noire fermée pour un moment au soleil et vous remarquerez bientôt que l'intérieur de la boîte chauffe. Avec cette chaleur solaire, vous pouvez atteindre une température de 70°C. Chaud, mais pas assez chaud pour cuire des biscuits.
Comment augmenter la température dans la box à au moins 180°C ? Première idée :on concentre juste plus les rayons du soleil sur la box ! Ceci peut être réalisé grâce à une construction mécanique avec un matériau réfléchissant tel que des miroirs, ou simplement avec une feuille d'aluminium. C'est le concept d'un concentrateur solaire avec lequel la lumière du soleil est collectée et rassemblée dans une petite zone. Aussi petit qu'une ligne fine ou un point. Cette méthode est également appliquée aux grandes centrales solaires ou centrales solaires afin de pouvoir générer un maximum d'électricité sur la plus petite surface possible.
Pour comprendre comment cela fonctionne, il est important de savoir qu'il existe deux types de systèmes solaires :les cellules solaires thermiques et les cellules solaires photovoltaïques. Dans le système thermique, la lumière du soleil est convertie en chaleur, par exemple pour chauffer de l'eau ou de l'huile à grande échelle pour entraîner une turbine à vapeur.
Les cellules solaires photovoltaïques convertiront la lumière du soleil en électricité. C'est aussi le genre de cellules solaires que l'on retrouve sur nos toits.
Dans les deux systèmes, des concentrateurs solaires peuvent être utilisés pour collecter la lumière du soleil et la rassembler dans une petite zone. Le réservoir d'eau ou d'huile peut alors être placé sur cette petite surface dans un système thermique, ou les cellules solaires dans un système photovoltaïque.
Les concentrateurs en forme de cuvette parabolique sont utilisés pour rassembler la lumière en une ligne. Cela peut être utilisé pour chauffer de l'eau dans un tuyau, qui est ensuite utilisée pour produire de l'électricité via une turbine.
Les concentrateurs en forme de parabole concentrent la lumière du soleil en un point. Si la cellule solaire est placée à cet endroit, un nombre maximum de particules lumineuses peut être absorbé par la cellule solaire, ce qui se traduit par un courant électrique maximum. À ce point, elle peut monter jusqu'à 350° à 1000°C ! Et avec cela, nous pouvons certainement commencer à faire des cookies !
Nous savons que nous pouvons faire cuire des biscuits avec la lumière du soleil. Peut-on aussi cuire un pain frais croustillant ? Une miche de pain a besoin d'un temps de cuisson plus long, et de plus, le soleil tourne constamment. Ne serait-il pas formidable que notre système de capteurs puisse suivre le soleil comme les tournesols suivent le soleil ? Ensuite, nous obtiendrions le maximum d'énergie pour une journée entière. Nous pouvons imiter cela en construisant un système de suivi solaire. Ces systèmes peuvent tourner avec la direction des rayons du soleil et assurer ainsi un rendement énergétique optimal.
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