Forno Solar
Kuzundututu, minúscula aldeia perdida no meio de África…
Mamazulu, mãe de mais filhos do que desejaria, acorda pouco depois das cinco da madrugada. Depois de ter bebido dois golos de uma água barracenta, inicia uma caminhada que durará todo o dia. Durante esse tempo, os flhos mais velhos tomam conta dos mais novos, já que o pai tem que ir trabalhar para o campo.
Por volta do meio-dia, Mamazulu, mulher rija, abriga-se do sol a pique por baixo de uma das poucas árvores que encontrou pelo caminho. Aproveita a ocasião para comer umas raízes que tinha guardadas.
Um par de horas depois, chega finalmente ao seu destino: um pequeno aglomerado de árvores raquíticas. Já andavam por lá outras mulheres oriundas de aldeias vizinhas, a apanhar ramos secos. Mamazulu faz o mesmo. Depois de os colocar às costas, inicia a longa viagem de regresso.
Chegada a casa, reúne os ramos numa fogueira e cozinha a refeição diária da família.
Amanhã, Mamazulu levantar-se-á à mesma hora e fará exactamente a mesma coisa…
Infelizmente esta história não é fictícia nem sequer pontual. Actualmente 70% (!!) da madeira usada a nível mundial destina-se a cozinhar alimentos. o que provoca desflorestações alarmantes.
Em zonas sem acesso a electricidade ou gás parece impossível encontrar alternativas ao consumo de madeira. Não necessariamente... Curiosamente, grande parte dos países subdesenvolvidos dispõe de uma radiação solar intensa e constante, durante quase todo o ano. O desafio é então encontrar uma maneira prática e económica de cozinhar recorrendo unicamente à energia do Sol.
É esse justamente o objectivo do meu trabalho final de curso (Engª Física Tecnológica, no IST): criar um forno solar. Isto permitirá uma subida fantástica do nível de vida de dezenas de milhares de famílias, ao permitir que a mulher se possa dedicar a outras tarefas. Permitirá também diminuir os problemas respiratórios e visuais que afectam grande parte da população, devidos à exposição excessiva ao fumo. Finalmente, dificultará também a propagação de doenças, ao permitir esterilizar água em cerca de um quarto de hora.
História do forno solar
O forno solar foi criado no final do século passado por um naturalista suiço. Na sua versão mais simples, consiste numa caixa rectangular isolada e com a parte de cima envidraçada. A tampa da caixa, reflectora, encarrega-se de concentrar a radiação dentro da caixa. Quando essa radiação entra na caixa, é absorvida pelo seu fundo, pintado de preto mate, Quando é libertada por este, já tem um comprimento de onda infravermelho, o que não permite que volte a passar pelo vidro (este é opaco aos infravermelhos).
Este aparelho atinge cerca de 150ºC, conseguindo cozer ou assar qualquer alimento.
Como vêem, um forno solar é um aparelho bastante simples de fazer e de utilizar, mas espectacularmente eficaz. Porque é que não foi então ainda utilizado em grande escala nos países subdesenvolvidos? Já foram realmente feitas algumas tentativas nesta direcção, mas sem grande sucesso, já que sempre foi visto como um aparelho feio e artesanal, concebido para pessoas que não podem ter um fogão convencional.
Uma das directivas prioritárias na concepção de um forno solar é dar-lhe um look hi-tech, uma imagem de alternativa do futuro ao fogão. Terá, contudo, de ser altamente resistente e facilmente transportável, mantendo a simplicidade de utilização e o baixo custo.
A solução é construir o forno solar em plástico, permitindo formas fluidas e cores intensas. Será o swatch dos fogões…
OK, tudo isso é muito giro, mas, perguntam vocês, estás a acabar um curso de design, ou de física?
Aí é que está. Embora o forno solar tradicional funcione bem, sei agora que pode ser muito melhorado, tanto do ponto de vista óptico, como do térmico.
Física do forno solar
Um dos aspectos que pode sofrer mais melhorias é a óptica concentradora. Naturalmente que se consegue arranjar qualquer coisinha melhor do que um espelho plano…
Uma das primeiras soluções que apareceu foi o forno parabólico, em que o recipiente com a comida é posto no foco de uma parábola espelhada. A eficiência desta solução é similar à de um fogão convencional. O problema é que além de ser uma solução dispendiosa, exige um constante reposicionamento ao longo do dia. Também pode ser perigoso para o utilizador, já que existe o risco de queimaduras e encadeamento.
Esta não é portanto a solução a adoptar num produto deste tipo. O ideal seria uma óptica concentradora que permitisse manter o forno sempre fixo, mas que colocasse a radiação solar dentro da caixa ao longo de todo o dia. Naturalmente, um sistema deste tipo não pode ter o mesmo rendimento que um sistema parabólico, mas consegui chegar a uma solução que não deverá ficar muito longe…
Infelizmente não vos posso adiantar muito sobre esta solução, já que se destina a um produto comercial. Posso no entanto dizer-vos que usa e abusa dos chamados CPC´s (Compound Parabolic Concentrators). Um CPC não é mais que dois arcos de parábola truncados e rodados que permitem, para um certo intervalo de ângulos de aceitação, concentrar todos os raios incidentes na sua abertura.
Esta óptica será construída num tipo especial de alumínio espelhado, com uma alta reflectividade (92%) e boa resistência.
Em relação ao formato da caixa porque que é que havemos de fazer uma coisa rectangular? A óptica concentradora e a optimização do comportamento térmico vão obrigar a um formato estranho para a caixa, dando ainda mais um aspecto de OVNI ao forno…
Outro aspecto a considerar é o isolamento. A solução mais elegante seria fazer o invólucro de plástico transparente e arranjar um isolamento transparente. Isto permitiria que o Sol entrasse por todos os lados da caixa, e não só por cima. Infelizmente os isolamentos transparentes são muito caros, o que inviabiliza imediatamente a sua utilização neste projecto. A alternativa é usar qualquer coisa mais ortodoxa, como a cortiça ou o poliestireno expandido.
O vidro que forra o topo da caixa irá ser duplo. Este tipo de solução, embora duplique as perdas por absorção, em relação ao vidro simples, é bastante vantajoso, porque reduz consideravelmente as perdas por condução e convecção. Para as temperaturas que o forno solar atinge, a razão ideal entre perdas por absorção e ganhos por redução da condução e convecção é atingida curiosamente com um vidro triplo. Contudo esta solução não será utilizada pelo seu maior custo, peso e volume.
O protótipo com todas estas modificações (e com mais algumas de que não posso falar…) ainda não está pronto, mas posso-vos mostrar os resultados de um dos protótipos anteriores, para uma carga (peso do recipiente e conteúdo) de 2,00 kg, num típico dia de Inverno frio e de céu claro:
Como vêem, o contéudo (temp. água) atinge os 80ºC (temperatura a que se inicia a cozedura da maior parte dos alimentos) antes de duas horas de exposição ao Sol, mantendo-se acima dessa temperatura mais de uma hora depois do Sol desaparecer.
E qual será a aspecto do forno? Isso é surpresa!
Mas se não vivem num país de terceiro mundo e quiserem comprar um forno solar não se preocupem, porque ele estará também à venda em Portugal. Isto porque estudos de mercado revelaram que, com mais algumas "mariquices", o forno solar será ideal para o mercado de lazer dos países desenvolvidos, numa utilização em férias, fins de semana, no campismo ou na praia.
Os sócios da AJC até podem ter um desconto (só os que têm as quotas em dia, claro…).
Romeu Gaspar
