Περιβάλλον:

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

Ο ήλιος είναι ο βασικός τροφοδότης ενέργειας της γης και συνεπακόλουθα κύρια αιτία της ύπαρξης ζωής στον πλανήτη. Πολλοί λαοί αντιλαμβανόμενοι τη ζωτική σημασία του ήλιου έφτασαν να τον θεοποιήσουν και να τον λατρέψουν. Αρχαιολογικές σκαπάνες στον Ελλαδικό χώρο έφεραν στο φως σπίτια που χτίστηκαν τον 5ο π.Χ. αιώνα και είχαν συγκεκριμένο προσανατολισμό, ώστε να αξιοποιούν τις αχτίδες του ήλιου τον χειμώνα.

Η συνειδητοποίηση της χρησιμότητας του ήλιου οδήγησε στη χωροθέτηση πόλεων όπως η Όλυνθος και την κατασκευή σπιτιών βάσει συγκεκριμένου σχεδίου. Η χρήση του ήλιου στην αρχιτεκτονική των κτισμάτων εξελίχθηκε περαιτέρω στην Αρχαία Ρώμη και έκτοτε πολλοί λαοί ανεγείρουν όλο και πιο εξελιγμένα κτίσματα λαμβάνοντας υπ’ όψιν τους τον ήλιο.

Στο βόρειο ημισφαίριο, ο ήλιος ανατέλλει στα νοτιοανατολικά και δύει νοτιοδυτικά τους χειμερινούς μήνες. Τους θερινούς μήνες ανατέλλει στα βορειοανατολικά και δύει νοτιοδυτικά ενώ το μεσημέρι βρίσκεται ψηλά στον ουρανό.

Πέραν όμως από την άμεση χρήση της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση των κτισμάτων, Έλληνες, Κινέζοι και Ρωμαίοι τη χρησιμοποίησαν συγκεντρωμένη και για άλλες εργασίες, όπως ο καυτηριασμός πληγών και το άναμμα φωτιάς. Με χρήση κυρτών φακών και κοίλων κατόπτρων κατάφερναν να συγκεντρώνουν τις αχτίνες του ήλιου και με τον τρόπο αυτό να προσδώσουν μεγάλη θερμότητα σ’ ένα συγκεκριμένο σημείο. Τα κάτοπτρα αυτά φτιάχνονταν από φυσικό κρύσταλλο. Η πρώτη καταγεγραμμένη αναφορά στη λειτουργία και τη χρήση κοίλων ηλιακών κατόπτρων έγινε από τον Ευκλείδη τον 3ο π.Χ. αιώνα. Με το άναμμα φωτιάς με κάτοπτρα πρωτοχρησιμοποιήθηκε η ηλιακή ενέργεια για την παρασκευή φαγητού. Ιστορικά στοιχεία αποδεικνύουν πως τον 13ο αιώνα χρησιμοποιήθηκε η ηλιακή ενέργεια μ’ ένα νέο τρόπο, για την ξήρανση φρούτων, λαχανικών, ψαριών και κρέατος ώστε να διατηρούνται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Τον 16ο αιώνα άρχισαν να διαδίδονται τα πρώτα θερμοκήπια (χώροι όπου σ’ έναν κλειστό όγκο εισάγεται ηλιακή ενέργεια χωρίς να υπάρχει συναλλαγή αέρα με το περιβάλλον). Η τεχνολογία αυτή, αν και ήταν γνωστή από τα Ρωμαϊκά χρόνια, δεν ήταν διαδεδομένη, καθώς το κόστος του γυαλιού που χρησιμοποιούνταν για την απομόνωση του εσωτερικού από τον εξωτερικό αέρα ήταν μεγάλο.   

Τον 17ο αιώνα, ο Γερμανός φυσικός E.W. von Tschirnhousen, χρησιμοποιώντας με­γάλους φακούς κατάφερε να βράσει νερό μέσα σε πήλινο δοχείο, πράγμα που έκανε φανερό το γεγονός πως η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια επαρκεί για το μαγείρεμα φαγητού. Η πρώτη καταγεγραμμένη προσπάθεια «ηλιακού μαγειρέματος» ανήκει στον Horace de Saussure, ο οποίος χρησιμοποιώντας την τεχνολογία του θερμοκηπίου (πα­γίδα θερμότητας) μαγείρεψε φρούτα. Συγκεκριμένα τοποθέτησε τα φρούτα μέσα σε 5 στρώσεις γυαλιού πάνω σ’ ένα μαύρο τραπέζι. Η θερμοκρασία στη μαύρη επιφάνεια έφτασε τους 109 ˚C. Ο Saussure πειραματίστηκε, επίσης, χρησιμοποιώντας μονωτικά υλικά, μαγειρεύοντας σε διαφορετικό ύψος, κ.α.

Τις δεκαετίες του 1860-70 ο Γάλλος μαθηματικός Augustin Mouchot κατασκεύασε έναν πολύ πιο αποδοτική εστία συνδυάζοντας τόσο την τεχνολογία των κατόπτρων όσο και αυτή του θερμοκηπίου. Ανέπτυξε την τεχνολογία, αντιλαμβανόμενος το μεγάλο ηλιακό δυναμικό των γαλλικών αποικιών στη Βόρεια Αφρική και την Ασία. Κατάφερε να κατα­σκευάσει μία ηλιακή εστία με μεταλλικό κάτοπτρο, που έψηνε ψωμί για τους Γάλλους στρατιώτες στην Αλγερία σε 3 ώρες και ατμομηχανή που λειτουργούσε με ηλιακή ενέρ­γεια. Με την εξομάλυνση των σχέσεων μεταξύ Αγγλίας και Γαλλίας και την τροφοδότηση της Γαλλίας με αγγλικό γαιάνθρακα, το ενδιαφέρον για την ηλιακή ενέργεια έφθινε και ο Mouchot επέστρεψε στη διδασκαλία μαθηματικών. Άφησε, όμως, παρακαταθήκη το πρώτο βιβλίο για την ηλιακή ενέργεια και τις βιομηχανικές της εφαρμογές.

Μέχρι το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα δεν εκδηλώθηκε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για το ηλιακό μαγείρεμα, αν και αναπτύχθηκε περαιτέρω η ηλιοθερμική τεχνολογία με την κατασκευή κινητήρων, αντλιών, θερμαντήρες νερού, κ.α. Μάλιστα, στα τέλη του 19ου αιώνα, ο Αμερικάνος Aubrey Eneas, παρακολουθώντας τη δουλειά του Mouchot, ίδρυσε εταιρεία παραγωγής ενέργειας, μέσω του ήλιου, χρησιμοποιώντας ένα τεράστιο παραβο­λικό κάτοπτρο. Παρόμοιες ενέργειες έγιναν και από άλλους επιστήμονες ανά τον κόσμο. Ο βασικότερος λόγος για τη μικρή διείσδυση της ηλιακής ενέργειας στην ενεργειακή κατανάλωση μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα είναι η «ψευδαίσθηση» της ανθρωπότητας και ιδιαίτερα των κυβερνώντων πως τα ορυκτά καύσιμα αποτελούν μια ανεξάντλητη και φθηνή πηγή ενέργειας, που δεν προκαλούν ιδιαίτερα προβλήματα στο περιβάλλον.

Επιπλέον, τα οικονομικά συμφέροντα που διαχειρίζονται τα ορυκτά καύσιμα είναι απρόθυμα να σταματήσουν αυτή την επικερδέστατη δραστηριότητα.

Στα τέλη του 1950, η επιστήμονας του MIT Maria Telkes, έφερε στο προσκήνιο το ηλιακό μαγείρεμα ως ένα από τα μέτρα για τη χρησιμοποίηση της ηλιακής ενέργειας και την εξοικονόμηση στα σπίτια. Κατασκεύασε μία ηλιακή εστία τύπου κουτιού με τέσσερα μεγάλα κάτοπτρα και δύο στρώματα γυαλιού για αύξηση της απόδοσης της ηλιακής παγίδας.

Από τότε πολλοί επιστήμονες και ομάδες πειραματίστηκαν και σχεδίασαν ηλιακές εστίες. Ο ΟΗΕ στήριξε εκείνη την προσπάθεια παρέχοντας ηλιακές εστίες σε υποανάπτυκτες χώρες με μεγάλη ηλιοφάνεια, ώστε να μειωθεί η αποψίλωση δασών. Το σχέδιο τελικά απέτυχε και καθώς η ενημέρωση ήταν ελλιπής σε πολλά μέρη οι εστίες χρησιμοποιήθηκαν ως καύσιμο, αποδεικνύοντας πως οι παραδοσιακοί μέθοδοι μαγειρέ­ματος ήταν βαθιά ριζωμένοι στην κουλτούρα ορισμένων πληθυσμών.

Το 1955 ιδρύθηκε η Ένωση για την Εφαρμοσμένη Ηλιακή Ενέργεια (Association for Applied Solar Energy) από την οποία προέκυψε αργότερα ο Διεθνής Όμιλος Ηλιακής Ενέργειας (International Solar Energy Society). Μετά την παγκόσμια πετρελαϊκή κρίση, η έρευνα γύρω από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έγινε εντονότερη. Γύρω από τους ηλιακές εστίες, επικεντρώθηκε στη χρήση νέων υλικών, τον σχεδιασμό νέων μο­ντέλων και την επίτευξη υψηλής απόδοσης με χαμηλό κόστος και ευκολία κατασκευής ακόμα και από τον χρήστη του φούρνου. Το 1987 ιδρύθηκε η Διεθνής των Ηλιακών Μαγείρων (Solar Cookers International) σε μια προσπάθεια διασύνδεσης όλων όσοι ασχολούνται με ηλιακές εστίες και την προώθησή των. Έκτοτε πολλές οργανώσεις έχουν δραστηριοποιηθεί στην προώθηση των ηλιακών εστιών ιδιαίτερα στις υποανά­πτυκτες και τις αναπτυσσόμενες χώρες.

Το γεγονός ότι τουλάχιστον 1 δις άνθρωποι θα μπορούσαν να επωφεληθούν από τη χρήση ηλιακών εστιών με μικρό πάγιο κόστος, αποφεύγοντας τη χρήση ορυκτών καυ­σίμων και την αποψίλωση δασών, τονίζει το περιβαλλοντικό όφελος που αυτή η τεχνο­λογία μπορεί να προσφέρει.

Αρχή λειτουργίας της ηλιακής εστίας

Οι βασική αρχή που διέπει τη λειτουργία της ηλιακής εστίας είναι

Η συγκέντρωση ηλιακής ακτινοβολίας: Κάποιο στοιχείο της κατασκευής μιάς της ηλιακής εστίας (καθρέπτης, μέταλλο ανακλαστικό κλπ) χρησιμοποιείται για να συγκεντρώ­σει την ηλιακή ακτινοβολία σε μία πιο περιορισμένη έκταση, την περιοχή του μαγειρέ­ματος, αυξάνοντας τη συγκέντρωση ισχύος στον χώρο αυτό.