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Cocinando en el mayor reflector solar de Europa

14 de mayo, 2010, Terrassa, Barcelona .- Algunos domingos especiales en el Museu Nacional de la Ciència i la Tècnica de Catalunya - mNACTEC  situado en Terrassa (cerca de Barcelona) se hacen demostraciones culinarias con el mayor reflector Scheffler instalado en un espacio público al sur de Europa. Es una ocasión ideal para ver un espejo enorme formado por más de dos cientos pequeños espejos que son capaces de concentrar el sol en un sólo punto y aportar una energía que supera los 2.000 watios de potencia solar. En fin, un fogón gigantesco que se alimenta con energía renovable, y en el que algún que otro cocinero famoso se ha quedado alucinado de lo potente que es.

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Imagen completa del reflector Scheffler de la Fundación Tierra en Terrassa. Foto: Romain Boussaud.

Así que, en un domingo soleado y casi primaveral, me he colado en una de estas demostraciones que corren a cargo de técnicos de la Fundación Tierra y en las que colabora el restaurante La Terrassa del Museu y, lógicamente, el propio museo. Este reflector solar propiedad de Fundación Tierra, está cedido a este espectacular museo de arquitectura modernista, que en su tiempo había sido una fábrica textil. La historia de este reflector solar es también curiosa: en el año 2003, a raíz de la exposición de la obra del artista Andreas Wegner en el centro Conde Duque, se montó en Madrid este reflector Scheffler de ocho metros cuadrados de superficie como parte de una performance del autor de la obra. En esta exposición colaboró el inventor de estos reflectores solares que portan su nombre, Wolfgang Scheffler y su pareja, Heike Hoedt. Al terminar la exposición, el reflector fue cedido a la Fundación Tierra para que lo instalara de forma permanente como aparato de demostración solar en nuestro país. Así fue como la Fundación Tierra estableció relaciones con el Museo Nacional de la Ciencia y la Técnica de Catalunya, situado en Terrassa, con el objetivo de instalar este reflector en la azotea del edificio modernista del Museo. La instalación final y el ensamblado de la superfície reflectora quedó definitivamente instalada a mediados del 2006.

El reflector Scheffler instalado en el mNACTEC tiene una superficie reflectora de 8 m2 y conforma aproximadamente una elipse de 3,8 x 2,8 metros. La instalación, además, dispone de una puerta metálica protectora y de un mecanismo fotovoltaico de seguimiento solar diario. Desde 2006, este reflector Scheffler opera algunos días del año en demostraciones que sorprenden al público.

¿Qué tiene de singular este tipo de espectacular reflector?
Ahí los técnicos explican que la tecnología de este reflector solar destinado inicialmente a solucionar la cocción solar comunitaria, fue concebida en Alemania en 1982 por su inventor Wolfgang Scheffler. Sus aplicaciones han sido implementadas con éxito a nivel institucional en cocinas comunitarias y cantinas, sistemas de esterilización de material hospitalario, potabilización de agua, lavanderías y tintorería, e instalaciones funerarias. Y que hay más de 1.000 reflectores Scheffler repartidos en India, América Latina, África Occidental. Además de representar una alternativa eficiente y cómoda a dichas aplicaciones, una de las principales ventajas que aporta la tecnología Scheffler es que ha sido diseñada para que su construcción se pueda realizar con materiales e instrumentos asequibles, incluso en zonas remotas de países en vías de desarrollo. La inversión económica en cuestión de materiales para su construcción es muy razonable, y no se requiere instrumental de alta tecnología, aunque sí una gran inversión en horas de trabajo, precisión en su mantenimiento y ciertos conocimientos de física, geometría, matemáticas y algo de astronomía. De hecho, su construcción es factible en cualquier taller rural de soldadura básica en cualquier país, después de un cierto periodo de formación y entrenamiento en la construcción de la tecnología. Aunque el reflector Scheffler ubicado en las cercanías de Barcelona, en el mNACTEC, es el único que hay en todo el sur de Europa en un espacio público.

Una instalación de reflectores Scheffler en India para la producción de vapor para la cantina de un centro espiritual en Tirupati, en el estado de Andhra Pradesh. Tirumala Tirupati Devasthanams

La idea básica que motivó a su inventor Wolfgang Scheffler a desarrollar esta tecnología, fue la de conseguir un concentrador  que permitiera que la cocción solar fuera igual de cómoda que cocinar con leña o gas. Por eso, el dispositivo fue diseñado de manera que la cocción se puede realizar en el interior de un edificio, a la sombra. El reflector queda situado en el exterior, pero concentra la luz solar reflejada en la cocina, por ejemplo, a través de una apertura en la pared. Ahí es donde se situa el reflector secundario, que redirige el foco solar hacia la olla o recipiente de cocción.

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El reflector secundario que calienta la paella en la instalación del Museo de la Ciencia y la Técnica de Catalunya.

El sistema de cocción solar Scheffler esta diseñado en base a un reflector de radiación solar con forma parabólica y de alto rendimiento, que concentra la radiación solar en el punto focal, alcanzando temperaturas superiores a 1.000 ºC y, algo importante, es que realiza el seguimiento celeste del Sol sin desplazar el foco de lugar. El hecho de que el foco donde se concentra la radiación solar reflejada no se desplace, sinó que gire sobre sí mismo, permite hacer un agujero en la pared de una edificación y que a través del mismo llegue este poderoso calor solar.

En comparación a otras tecnologías aplicadas al procesado solar de alimentos, la tecnología Scheffler aporta tres factores innovadores:

• la energía capturada se transmite siempre en el mismo punto y en el interior de la edificiación (cantina, panadería, etc),

• el reflector se orienta automáticamente y sigue la trayectoria solar utilizando una pequeña célula fotovoltaica que alimenta un motor eléctrico sencillo, o un sistema de contrapeso, y

• las altas temperaturas alcanzadas pueden ser almacenadas durante el día y utilizar este calor retenido para su uso incluso durante la noche, permitiendo la cocción nocturna.

Espectáculo y diversión culinaria en el Festival Jazz Terrassa

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Una instalación solar para cocinar con lujo renovable y sostenible. El reflector Scheffler de Fundación Tierra en el Museo de la Ciencia y la Técnica de Catalunya, en Terrassa (Barcelona)

En fin, que en este espectacular reflector solar se ha cocinado hoy domingo un arroz de lujo así como algunos otros platillos de diseño culinario como unas habitas con pulpitos. Mientras los músicos del New Orleans Hot 5 del Festival de Jazz tocaban y amenizaban la velada en la terraza del museo, el equipo de cocina del restaurante alimentaba los estómagos con un arroz solar exquisito. Aquí una galería de imágenes del evento para dar fe de la movida solarculinaria del fin de semana. Para las demostraciones escolares en el museo, el tema se limita a unas palomitas solares cocinadas en el reflector, que aunque no serían una exquisitez del arte culinario, si resulta muy vistosa y demostrativa su preparación. Estas visitas escolares, que después de realizar el recorrido por los diferentes artilugios que se disponen a lo largo de toda la Terraza del Sol del mNACTEC (prismas de difracción de la luz, motores Stirling, heliógrafos, etc.) terminan en el reflector Scheffler, pueden solicitarse al servicio pedagógico del propio museo.

Algo más difícil que comerse unas palomitas solares, es entender la física que hay detrás del invento para que este impresionante espejo concentrador solar mantenga el foco fijo en el mismo lugar a pesar del movimiento del Sol sobre la bóveda celeste. Así que transcribo sus explicaciones:

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El reflector secundario refleja los rayos del foco hacia la base de la olla, calentándola a más de 300 ºC.

"El reflector es una sección lateral pequeña de un paraboloide mucho más grande. El corte inclinado produce la forma elíptica típica del reflector Scheffler. La luz del Sol que cae hacia esta sección del paraboloide se refleja indirectamente al punto focal localizado a cierta distancia del reflector." Es en este punto donde situaremos la olla o el recipiente de cocción.

Seguimos. "El eje de rotación diaria se localiza exactamente en la dirección norte-sur, paralelo al eje de la tierra y pasa a través del centro de gravedad del reflector. Así, el reflector siempre se mantiene en equilibrio gravitatorio (es más fácil moverlo cuando está en equilibrio gravitacional, ya que pesa menos) y el dispositivo de seguimiento mecánico (el mecanismo de relojería o el mecanismo fotovoltaico) no necesita realizar mucha fuerza para que el reflector ruede de forma sincrónica con el movimiento del Sol. El foco se localiza en el eje de rotación para evitar su desplazamiento cuando el reflector rueda. La distancia entre el foco y el centro del reflector depende de la parábola seleccionada. En función del tamaño del reflector y de la distancia del punto focal que se desee, se escogerá una parábola u otra. Durante el día, la luz concentrada rodará sólo alrededor de su propio centro y no se desplazará hacia ninguna otra dirección. Así la localización del foco permanece fija, lo cual es muy útil porque significa que la olla donde se cocina no tiene que ser movida".

"En el curso de las estaciones el ángulo incidente de la radiación solar varía + / - 23,5° en relación con la perpendicular al eje terrestre. El paraboloide tiene que realizar el mismo cambio de inclinación para quedarse dirigido al Sol. Sino no sería posible obtener un punto focal concentrado. Pero el centro del reflector y la posición del foco no se pueden mover. Para solucionar esta variación del ángulo de incidencia solar, es necesario deformar el reflector en otra parábola para cada ángulo de inclinación estacional del sol, es decir para cada día del año. Esto significa que el reflector tiene que cambiar su forma. El marco del reflector tiene la forma de parábola adecuada para el equinoccio. Inclinando y deformando elásticamente el marco del reflector todas las otras parábolas puede lograrse con la exactitud suficiente para mantener un foco adecuado". 

Cambiando la inclinación y deformando del reflector con un juego de palancas con barras telescópicas situadas a cada extremo del elipse, se consigue un cambio en su profundidad, el centro del reflector se alza (el radio más grande en los travesaños) o es empujado hacia abajo (el radio más pequeño en los travesaños) en relación al marco del reflector. El ajuste de la forma del reflector debe realizarse manualmente cada 2-3 días. Cuando toda la luz concentrada entra en la apertura del lugar de cocción instalado en el punto focal, se ha conseguido la forma correcta en el reflector.

Después de pasar por la apertura de la pared, la luz es redirigida por un reflector pequeño (el reflector secundario) al fondo negro de la olla de cocción. Allí la luz es absorbida y transformada en calor. La eficiencia de la luz para cocinar, por ejemplo calentar agua de 25°C a 100°C, puede alcanzar un 57% y depende de la limpieza de la superficie del reflector y el estado de aislamiento de la olla de cocción. El 57% de la energía que se captura en el reflector está calentando la olla, no toda la luz que recoge el reflector se transforma en energía para calentar la olla. En el mismo punto focal, nosotros hemos medido la eficiencia óptica de más de 75% (con espejos de vidrio ordinarios de 2 mm).

Dependiendo de la estación un reflector elíptico de 2,8m x 3.8m (el tamaño normal del reflector Scheffler de 8m²) recoge la luz del sol de una área de 4,3m² x 6,4m², medido perpendicularmente a la dirección de la luz incidente (la abertura). De esta manera el poder de la cocción varía con la estación. Como promedio, un reflector de 8m² puede llevar 22 litros de agua fría a temperatura de ebullición en una hora (con 700W/m² radiación solar directa).

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El plato exquisito preparado con el impresionante reflector Scheffler de la Fundación Tierra instalado en la terraza del mNACTEC.

En fin, el reflector Scheffler instalado en Terrassa no es sólo un ingenio de demostración culinaria sino que a su vez permite comprobar de forma práctica su potencia solar y, por tanto, imaginar otras aplicaciones como hemos comentado ya existen en otros lugares del planeta. Es una tecnología libre de patentes que el inventor, Wolfgang Scheffler ofrece al mundo. En cualquier caso, de momento nos hemos degustado un arroz delicioso mientras tocaba el conjunto de jazz que interpretaba sus obras bajo el sol, en la terraza del restaurante, con motivo del 29ª Festival de Jazz de Terrassa. Esta cata solar popular del Museo Nacional de la Técnica y la Ciencia de Catalunya, se repite cada año los domingos del fin de semana del Festival de Jazz de Terrassa durante el mes de marzo, y de la Fira Modernista de la ciudad de Terrassa durante el mes de mayo. La Fundación Tierra y el restaurante "La Terrassa" colaboran para que la degustación solar sea un éxito de público cada año.

> Fotos de la cata solar del Festival Jazz Terrassa 2010 en el mNACTEC

 

actualizado: 
14/03/2010