Ciao ciao, bruciatori. brizmaker / iStock / Getty Images Plus

Per frenare il cambiamento climatico, molti esperti hanno chiesto un massiccio passaggio dai combustibili fossili all'elettricità. L'obiettivo è quello di elettrificare processi come il riscaldamento delle case e l'alimentazione delle auto, quindi generare l'aumento del fabbisogno di energia elettrica utilizzando fonti a basse o zero emissioni di carbonio come l'energia eolica, solare e idroelettrica.

Più di 30 città della California, comprese Berkeley ed San Francisco, si sono mossi in questa direzione vietando il servizio di gas naturale nella maggior parte dei nuovi edifici. Attualmente il consumo di energia negli edifici genera oltre il 40% delle emissioni di gas serra di San Francisco.

Esistono semplici opzioni elettriche per riscaldare edifici, acqua calda e asciugare i vestiti, ma il passaggio all'elettricità potrebbe essere più controverso in cucina. Le stufe elettriche tradizionali sono notoriamente lente a riscaldarsi e raffreddarsi. Pongono anche problemi di sicurezza perché le loro serpentine di riscaldamento possono rimanere calde per decine di minuti dopo essere state spente.

Cosa deve fare un cuoco serio? Un'alternativa high-tech è l'induzione magnetica. Questa tecnologia è stata proposta per la prima volta oltre 100 anni fa e dimostrato alla Fiera Mondiale di Chicago del 1933. Oggi le stufe e i piani cottura a induzione magnetica sono comuni in Europa e in Asia, ma rimangono una tecnologia di nicchia negli Stati Uniti As più città e stati si stanno muovendo verso l'elettrificazione, ecco uno sguardo a come funziona l'induzione magnetica e ai suoi pro e contro per cucinare.

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L'ingegnere elettrico Bill Kornrumpf descrive come funziona la cottura a induzione magnetica.

Riscaldamento senza fiamma

Sono un ingegnere elettrico specializzato in ricerca sul campo elettromagnetico. Gran parte del mio lavoro si concentra sulle applicazioni della terapia medica, ma sia che tu esponga tessuti umani o una padella su un piano cottura a campi elettromagnetici, i principi sono gli stessi.

Per capire cosa sono i campi elettromagnetici, il principio chiave è che una carica elettrica crea un campo attorno ad essa - essenzialmente, una forza che si estende in tutte le direzioni. Pensa all'elettricità statica, che è una carica elettrica spesso prodotta dall'attrito. Se strofini un palloncino sui capelli, l'attrito caricherà il palloncino con una carica elettrica statica; poi quando sollevi il palloncino dalla testa, i tuoi capelli si alzeranno, anche se il palloncino non lo tocca. Il palloncino ti sta tirando i capelli con una forza elettrica attraente.

Le cariche elettriche in movimento, come l'elettricità che scorre attraverso il filo, producono campi magnetici, zone di forza magnetica attorno al percorso della corrente. La Terra ha un campo magnetico perché le correnti elettriche fluiscono nel suo nucleo fuso.

I campi magnetici possono anche produrre campi elettrici ed è per questo che usiamo il termine campi elettromagnetici. Questo concetto fu scoperto nel 1830 da Lo scienziato inglese Michael Faraday, che ha dimostrato che se un materiale elettricamente conduttivo, come un filo, viene posto in un campo magnetico in movimento, viene creato un campo elettrico nel conduttore. Chiamiamo questa induzione magnetica. Se il conduttore è formato in un loop, una corrente elettrica scorrerà attorno al loop.

La scoperta di Faraday ha costituito la base per il sviluppo di motori elettrici. Il suo lavoro ha anche dimostrato un modo per riscaldare i materiali senza utilizzare una fonte di calore tradizionale come il fuoco.

Da dove viene il calore?

Tutti i materiali hanno resistenza, il che significa che quando la corrente elettrica scorre attraverso di loro, il flusso sarà ostacolato almeno un po '. Questa resistenza causa la perdita di parte dell'energia elettrica: l'energia si trasforma in calore e di conseguenza il conduttore si riscalda. Nella mia ricerca biomedica studiamo l'utilizzo di campi magnetici a radiofrequenza per riscaldare i tessuti del corpo aiutare il tessuto a guarire.

Invece dei bruciatori convenzionali, i punti di cottura sui piani cottura a induzione sono chiamati piani cottura e sono costituiti da bobine di filo incorporate nella superficie del piano cottura. Per la massima efficienza, gli ingegneri desiderano che il più possibile l'energia del campo magnetico prodotta da ciascun piano di cottura venga assorbita dalle pentole su di esso. Il campo magnetico creerà un campo elettrico sul fondo della pentola e, a causa della resistenza, la padella si riscalderà, anche se il piano di cottura no.

Le bobine magnetiche sotto la superficie in vetroceramica del piano di cottura generano un campo magnetico che invia impulsi direttamente alle pentole. Questi impulsi magnetici sono ciò che riscalda le pentole. Città di San Jose

Per ottenere le migliori prestazioni, le stufe a induzione magnetica e i piani cottura devono funzionare a un'elevata frequenza di campo magnetico, generalmente 24 KHz. Richiedono anche pentole realizzate con materiali che i campi magnetici non passano facilmente. I metalli con un alto contenuto di ferro o nichel assorbono i campi magnetici, quindi sono le opzioni più efficienti per la cottura a induzione. Il ferro assorbe i campi magnetici più facilmente del nichel ed è molto meno costoso, quindi i materiali a base di ferro sono più comunemente usati per le pentole a induzione magnetica.

Più reattivo e più sicuro, ma più costoso

Poiché i piani cottura a induzione richiedono qualcosa per assorbire i campi magnetici per produrre calore, sono intrinsecamente più sicuri di un piano cottura elettrico tradizionale. Posizionare la mano sul piano cottura non la riscalda in modo evidente. E poiché questi sistemi riscaldano le pentole senza riscaldare direttamente il piano cottura, i piani cottura si raffreddano rapidamente dopo che la pentola è stata rimossa, riducendo il rischio di ustioni.

La pentola stessa tende a riscaldarsi e raffreddarsi rapidamente e il controllo della temperatura è molto accurato, una delle proprietà chiave che dà valore alle stufe a gas. Un altro vantaggio è che i piani cottura a induzione hanno comunemente superfici lisce, spesso in vetro o ceramica, quindi sono facili da pulire.

I moderni piani cottura a induzione sono efficienti dal punto di vista energetico come le stufe elettriche tradizionali e circa il doppio delle stufe a gas. Ma questo non significa necessariamente che siano meno costosi da utilizzare. In molte parti degli Stati Uniti il gas naturale è molto più economico dell'elettricità, a volte di un fattore tre o quattro. Ciò spiega in parte la più ampia accettazione dei piani cottura a induzione in Europa, dove fino a tempi recenti il ​​gas naturale era molto più costoso dell'elettricità.

Un altro fattore che ha influenzato l'adozione è che tipicamente stufe a induzione e piani cottura costano di più rispetto alle tradizionali stufe a gas o elettriche, sebbene non sostanzialmente così. E i cuochi dovranno sostituire l'alluminio, il rame, l'acciaio inossidabile amagnetico e le pentole in ceramica, nessuna delle quali funziona efficacemente sui piani di cottura a induzione. Un rapido controllo è che se un magnete si attacca al fondo di una pentola, la pentola funzionerà su un piano cottura a induzione.

Nonostante questi fattori, mi aspetto che le ordinanze sulla riduzione dell'uso di gas naturale porteranno a un uso notevolmente esteso di stufe e piani cottura a induzione magnetica. Queste misure si concentrano tipicamente su edifici di nuova costruzione, quindi non richiedono costose conversioni di abitazioni esistenti.

I giovani single e le famiglie che si trasferiscono in queste nuove residenze potrebbero non aver ancora acquistato molte pentole ed è probabile che apprezzino la sicurezza associata all'induzione magnetica, soprattutto se hanno bambini. E i primi utenti che sono disposti a pagare di più per l'elettricità da fonti verdi, o per un'auto ibrida o elettrica, potrebbero non essere arrabbiati per aver pagato qualche centinaio di dollari in più per un piano cottura a induzione magnetica e pentole che funzionano con esso.

A livello nazionale, gli Stati Uniti potrebbero adottare una qualche forma di tariffazione del carbonio nel prossimo futuro, il che aumenterebbe il costo del gas naturale. E c'è anche una crescente preoccupazione in merito inquinamento dell'aria interna da apparecchi a gas. Più di un secolo dopo la sua prima proposta, potrebbe essere arrivato il giorno della cottura a induzione magnetica al sole.

L'autore

Kenneth McLeod, Professore di Scienza dei Sistemi e Direttore, Laboratorio di ricerca scientifica e ingegneria clinica, Binghamton University, State University di New York

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.