Aleiha's parabolic solar cooker/Bếp nấu ăn bằng năng lượng mặt trời hình parabol của Aleiha

Hình paraboloid là một hình dạng thú vị với một số đặc tính đáng kinh ngạc. Nó có khả năng hội tụ ánh sáng, sóng điện từ, âm thanh, v.v. về tiêu điểm ở trung tâm. Để tìm tiêu điểm của một hình paraboloid, người ta phải sử dụng công thức:y=P*x2Trong đó p là một hằng số. Biến y là độ sâu của chảo, và x đo khoảng cách từ trục trung tâm đến chu vi lớn nhất của chảo. Bạn phải giả định rằng có một trục x đi qua tâm của đáy chảo và một trục y vuông góc đi từ tâm của đáy chảo đến tiêu điểm. Hai số x và y biểu thị một điểm trên paraboloid, và từ đó, bạn có thể xác định vị trí của tiêu điểm (xem tính toán hình dạng parabol).

Bếp nấu bằng gương parabol đã được sử dụng hàng thế kỷ nay. Ý tưởng tập trung ánh sáng bằng gương cong được phát triển bởi người Hy Lạp, Aztec, Inca, La Mã và Trung Quốc. Người Inca sử dụng đồng và vàng cho gương của họ và họ đã xây dựng những công trình cao nhiều tầng. Công nghệ này dường như xuất hiện cùng thời điểm ở mỗi nền văn minh. Người ta cho rằng Archimedes đã tận dụng công nghệ ^này để bảo vệ Syracuse khỏi hạm đội La Mã xâm lược vào năm 212 trước Công nguyên.

Ban đầu, tôi sẵn sàng thử bất cứ phương án nào để chế tạo bếp năng lượng mặt trời . Tôi đã nghĩ đến việc làm một chiếc paraboloid bằng đất sét trộn rơm rồi gắn những mảnh kính nhỏ vào đó như tôi đã thấy những người khác làm. Tuy nhiên, việc thu thập vật liệu đất sét trộn rơm và làm một chiếc paraboloid từ đó tốn rất nhiều thời gian, chưa kể đến việc làm sao để có được tiêu điểm chính xác. Một chiếc chảo thu năng lượng mặt trời được tặng cũng khả thi, nhưng sẽ không có khả năng giữ nhiệt như tôi mong muốn, vì vậy tôi bắt đầu tìm kiếm một chiếc chảo khác. Một ngày nọ, khi đang lục lọi ở cửa hàng phế liệu Arcata Scrap and Salvage , tôi tình cờ tìm thấy một chiếc chảo vệ tinh lưới cũ và tôi biết mình đã tìm thấy chiếc bếp của mình. Người hướng dẫn của tôi, Bart Orlando , và tôi đã cùng nhau khiêng nó đến Thư viện Xe đạp, nơi chiếc bếp của tôi bắt đầu hình thành.

Hầu hết quá trình chế tạo và thử nghiệm diễn ra tại Thư viện Xe đạp Arcata với sự giúp đỡ của Bart Orlando . Tuy nhiên, tôi đã thực hiện phần lớn việc cắt tấm kim loại tại phòng thí nghiệm điêu khắc của HSU. Chúng tôi cũng sử dụng các dụng cụ chạy bằng bàn đạp ở đó để chế tạo giá đỡ vỉ nướng.

• Ăng-ten vệ tinh (đường kính 6 feet)
• Tấm nhôm
• Ống dẫn
• Vành xe đạp
• Đinh tán và vòng đệm nhôm
• Ốc vít và bu lông

Ý tưởng cơ bản là sử dụng một cái chảo vệ tinh và tán đinh các tấm nhôm vào đó. Điều này là bởi vì chảo vệ tinh vốn đã có hình dạng paraboloid với tiêu điểm khá chính xác. Các tấm nhôm sẽ được cắt thành các mảnh hình tam giác và sau đó được khoan ở 3-5 vị trí để tán đinh. Chúng sẽ phù hợp với hình dạng của paraboloid và không làm giảm độ chính xác của điểm tiêu cự. Chúng tôi muốn tấm nhôm càng chính xác càng tốt để đảm bảo nó phản chiếu đủ ánh sáng để chiên khoai tây. Tôi muốn làm được nhiều hơn là chỉ đun nước bằng bếp của mình.

Bếp nướng điện sẽ được chế tạo từ ống dẫn điện và vành xe đạp. Chúng tôi sẽ làm phẳng hai đầu ống dẫn điện để dễ dàng gắn vào ống trung tâm và vành xe, sau đó bắt vít tất cả lại với nhau. Chúng tôi quyết định rằng một giá đỡ xoay sẽ là lựa chọn tốt nhất cho dự án này, để có thể di chuyển chảo (hoặc nồi) theo bất kỳ hướng nào cần thiết để thu được ánh sáng mặt trời tối ưu. Đây là một thiết kế phức tạp hơn, nhưng nó mang lại cho món ăn sự linh hoạt hơn và khả năng làm nóng cao hơn.

Chúng tôi bắt đầu dự án bằng cách thử nghiệm một chiếc chảo mà Bart có ở Thư viện Xe đạp. Nó hơi thuôn dài và không lõm nhiều, vì vậy chúng tôi quyết định kiểm tra độ chính xác của tiêu điểm. Tôi dán vài miếng màng mylar lên đó và Bart cùng tôi mang nó ra ngoài nắng. Hóa ra chiếc chảo có nhiều tiêu điểm do hình dạng thuôn dài của nó. Tôi phải tìm một chiếc chảo khác nếu muốn dùng nó để chiên thức ăn. Chiếc chảo chúng tôi đang có không đáp ứng được yêu cầu. Đó là lúc tôi đến Arcata Scrap and Salvage và tìm thấy chiếc chảo hoàn hảo cho dự án của mình.

Chúng tôi bắt đầu bằng việc tháo rời phần trung tâm của ăng-ten. Có một cái cột khá vướng víu nhô ra ở giữa, không phù hợp với thiết kế mà chúng tôi đang hướng tới. Chúng tôi dùng máy mài để cưa xuyên qua kim loại để có thể uốn cong ống thành một vỉ nướng. Vì cái cột bị cong gần đế, chúng tôi nghĩ rằng nó có thể không phù hợp với thiết kế của mình. May mắn thay, chúng tôi phát hiện ra rằng có thể tháo cái cột bằng cách nới lỏng một con bu lông ở đế, và điều đó cho phép nó trượt ra dễ dàng. Sau đó, chúng tôi đã tìm được một cái cột dài hơn, nhưng lúc đó, chúng tôi dự định sử dụng cái cột đi kèm với ăng-ten. Chúng tôi cũng phải tháo bỏ một loạt các ống và phụ kiện linh tinh nhô ra ở phía sau ăng-ten. Chúng là những thứ giúp giữ cho ăng-ten cân bằng nhưng không cần thiết trong thiết kế của chúng tôi. Sau đó, ăng-ten đã sẵn sàng để được biến đổi.

Bước tiếp theo là chế tạo một vỉ nướng điện. Tiêu điểm ban đầu nằm ở đâu đó giữa 27-31 inch nhưng chúng tôi đã quên mất chính xác. Để làm giá đỡ, chúng tôi cần biết chiều dài của nó, vì vậy tôi quyết định tìm tiêu điểm lý thuyết bằng cách sử dụng công thức:x2=4*P*y. Kết quả đo được là 29 3/4 inch. Chúng tôi quyết định rằng tốt nhất là nên dùng ống dẫn điện để tạo hình chữ "V" rồi gắn thêm vài vành xe đạp để làm bếp điện. Chúng tôi phải làm phẳng hai đầu ống dẫn điện và đảm bảo chúng có góc phù hợp với tiêu điểm. Việc này được thực hiện bằng cách sử dụng kẹp và chúng tôi có thể uốn cong cả hai đoạn ống dẫn điện cùng một lúc. Các ống dẫn điện hơi dài nên chúng tôi phải cắt ngắn chúng bằng máy cưa Sawz-All tại Thư viện Xe đạp. Sau khi đo kích thước, đã đến lúc khoan một số lỗ bằng máy khoan bàn đạp . Chúng tôi phát hiện ra rằng ống trung tâm mà chúng tôi muốn sử dụng ngắn hơn một chút so với mong muốn, nhưng vì đang ở một khu vực có nhiều vật liệu sẵn có, chúng tôi đã tìm kiếm và tìm thấy một ống có kích thước và chiều rộng hoàn hảo. Bước tiếp theo là khoan lỗ trên các mặt đã được làm phẳng của ống dẫn điện và ống mới tìm được, sau đó ghép các mảnh lại với nhau. Chúng khớp khá tốt. Chúng tôi phải đảm bảo rằng cả hai ống dẫn điện đều được uốn cong ở cùng một góc, nếu không cấu trúc sẽ bị lệch. Không ổn định. Bước tiếp theo là khoan lỗ trên vành xe đạp để chúng ta có thể bắt vít nó vào cấu trúc giá đỡ vừa tạo ra. Chúng tôi đã khoan các lỗ bằng máy khoan bàn tại phòng thí nghiệm điêu khắc của HSU và nó đã sẵn sàng để được bắt vít lại với nhau.

• 
  Khoan lỗ trên ống dẫn bằng sức đạp bàn đạp.
• 
  Đảm bảo ống dẫn được uốn cong ở góc độ chính xác.
• 
  Thu nhỏ kích thước cột đỡ.
• 
  Giờ chúng ta chỉ cần bắt vít các bộ phận lại với nhau thôi.

Bart đã thu thập được một đống tấm kim loại mà anh ấy định dùng cho một dự án trước đó, nhưng quyết định rằng tôi có thể dùng chúng cho cái chảo thu sóng của mình. Không có đủ mảnh cắt để phủ kín toàn bộ bề mặt chảo, vì vậy tôi phải mang một ít nhôm tấm vụn đến phòng thí nghiệm điêu khắc của trường HSU để cắt chúng thành hình tam giác. Sau khi cắt xong, chúng cần được chuẩn bị để tán đinh. Mất khoảng nửa giờ để khoan lỗ trên tất cả các mảnh và chúng nhanh chóng sẵn sàng để được gắn vào chảo. Trong khi đặt các mảnh vào vị trí, chúng tôi nhận thấy rằng các lỗ chúng tôi đã khoan không phải lúc nào cũng khớp với hoa văn của lưới, và có những khu vực lưới bị che phủ bởi các mảnh kim loại đặc. Những khu vực này cần được xử lý khác nhau. Ở một số khu vực, chúng tôi có thể khoan lỗ xuyên qua kim loại để tán đinh, và ở những khu vực khác, chúng tôi nghĩ ra cách sử dụng một sợi dây mỏng để gắn các mảnh lại với nhau. Tôi đã dùng một chiếc kẹp giấy nhặt được trên mặt đất và luồn nó qua lỗ, rồi xuyên qua lưới ngay phía trên hình tam giác. Tôi dùng kìm để xoắn hai đầu kẹp giấy để tạo độ bám chắc vào kim loại; cách này khá hiệu quả. Tôi cũng tìm được loại đinh tán có phạm vi kẹp lớn hơn, giúp ích rất nhiều ở những khu vực dày hơn. Sau khi các mảnh được tán đinh vào đúng vị trí, chúng tôi nhận thấy có một khoảng trống - không đủ tấm kim loại để phủ kín toàn bộ chảo. Tôi khoan thêm vài lỗ trên các mảnh kim loại thừa và gắn chúng vào chảo. Vẫn còn một khoảng trống nhỏ, nhưng điều đó không thành vấn đề vì chảo khá lớn và hầu hết bề mặt đều được phủ lớp bảo vệ. Bước cuối cùng là đánh bóng nhôm cho đến khi đạt được độ hoàn thiện đẹp mắt.

Giờ thì chảo đã sẵn sàng để nấu. Có thể cần đánh bóng một chút bằng Citra-Sol hoặc thứ gì đó tương tự, nhưng ngay cả khi không đánh bóng, chảo cũng khá nóng. Về việc đặt chảo, tất cả những gì chúng ta cần là tựa nó lên một vật gì đó. Có một giá đỡ ở phía sau có thể được cố định xuống đất. Để làm điều đó, tôi cần tìm một đoạn ống dài khoảng 3 1/2 inch đường kính và ít nhất 1/4 inch dày.

• 
  Sản phẩm cuối cùng.
• 
  Bếp nướng điện đã hoàn thiện.

Bếp năng lượng mặt trời của tôi rất tuyệt vời để nấu bánh mì kẹp chay và đậu. Vào lúc 1 giờ chiều, chảo nóng lên đến 400 ^độ F. Khoảng 2-3 giờ chiều, chảo nóng lên đến 350 ^độ F. Tôi thấy rằng bếp này không dễ làm cháy thức ăn. Khi tôi quên mất món gì đó đang nấu, mặt trời di chuyển trên bầu trời. Điều đó tự động làm giảm nhiệt độ tại điểm tập trung. Thức ăn có thể bị cháy xém, nhưng rất khó để bị cháy.

Tất cả những thứ khác chúng tôi đều có sẵn ở thư viện xe đạp và đều miễn phí (ví dụ như ốc vít, vành xe đạp, ống dẫn, dụng cụ). Bart đã cho tôi tấm kim loại mà anh ấy định dùng để làm một món ăn khác để tôi có thể tự làm món của mình.

Lần đầu tiên chế tạo bếp năng lượng mặt trời, bạn sẽ học được rất nhiều điều về phương pháp và vật liệu cần sử dụng. Chiếc bếp tiếp theo tôi làm có lẽ sẽ dễ dàng hơn nhiều vì tôi đã có kinh nghiệm rồi. Lần tới, tôi muốn sử dụng loại nhôm nhẹ hơn cho lớp phủ gương. Chiếc chảo tương đối nhẹ so với kích thước của nó, nhưng chắc chắn là khó thao tác một mình. Tôi cũng sẽ xem xét một chiếc chảo không có cấu trúc gia cố. Chúng gây cản trở khi tôi tán đinh, và khiến tôi không thể gắn nhôm ở một số khu vực. Nói chính xác hơn, lớp phủ gương cần phủ toàn bộ bề mặt của chảo. Điều này làm tăng khả năng giữ nhiệt. Nhưng xét đến kích thước của chiếc chảo, tôi không nghĩ rằng nó sẽ gặp khó khăn trong việc đạt được nhiệt độ cao. Và thực tế là không. Tôi đã nấu bữa trưa bằng nó trong vài ngày qua, mà không cần đánh bóng tấm nhôm.

Dự án này là điều tuyệt vời nhất tôi làm được trong cả năm nay. Nấu ăn bằng bếp năng lượng mặt trời của mình là cảm giác tuyệt vời nhất trên đời. Thật tuyệt khi thấy thứ mình tạo ra hoạt động tốt đến vậy. Điều tôi muốn bổ sung là một thanh đỡ cho mặt sau của chảo thu năng lượng. Tôi có thể dựa nó vào ghế hoặc những thứ tương tự, nhưng nếu phải đặt nó ở góc nghiêng khó, tôi có thể gặp chút khó khăn. Vì vậy, đó là điều tôi cần phải suy nghĩ, nhưng hiện tại, tôi đang rất vui vẻ vào buổi chiều khi nấu món bánh mì kẹp rau củ và khoai tây chiên.

• Hãy cẩn thận với những tia sáng phản chiếu từ bếp nấu. Chúng có thể gây cháy nếu bạn không cẩn thận. Điều này không quá đáng lo ngại nếu chảo của bạn có hình dạng lõm, nhưng chảo càng phẳng thì khả năng có tia sáng phản chiếu càng cao.
• Hãy đeo kính râm khi nấu ăn vì ánh sáng sẽ rất chói và gây hại cho mắt.
• Hãy sử dụng nồi/chảo gang hoặc loại nồi/chảo màu đen khác. Bất kỳ màu nào khác có thể phản chiếu ánh sáng và đó không phải là điều bạn muốn. Màu đen hấp thụ ánh sáng và làm tăng nhiệt độ trong nồi/chảo.

Phân tích bếp nấu ăn bằng năng lượng mặt trời dạng hộp có cửa sổ nghiêng.

Có thêm một chiếc hộp đựng năng lượng mặt trời

Paraboloid cân bằng tiêu điểm dùng cho bếp năng lượng mặt trời

Khai thác năng lượng mặt trời (USAID tại châu Phi - Những câu chuyện thành công)

Bếp năng lượng mặt trời hình lục giác

Cách làm bếp năng lượng mặt trời "Sunbrella".

Cách chế tạo bếp năng lượng mặt trời hình parabol kép

Cách làm bếp năng lượng mặt trời chỉ với một tấm giấy.

Hướng dẫn cách làm bếp năng lượng mặt trời hình parabol nhỏ (Trung tâm cộng đồng Jefferson)

Cách làm lò nướng năng lượng mặt trời (Trường Cao đẳng Sierra Nevada)

Cách làm lò nướng năng lượng mặt trời cho trẻ em (Locally Delicious)

Cách làm lò nướng bowling năng lượng mặt trời

Lò nướng năng lượng mặt trời dành cho trường học, chuyên phục vụ các món ăn địa phương ngon miệng.

Lò nướng năng lượng mặt trời Locally Delicious dành cho trẻ em và người lớn.

Nhà toán học cơ học chuyên về paraboloid

Bếp nấu ăn bằng năng lượng mặt trời kiểu ghế Papasan

Bếp năng lượng mặt trời hình parabol và lon thiếc

Máy nấu sáp bằng năng lượng mặt trời SCRAP Humboldt với khuôn in 3D

Lò nướng năng lượng mặt trời dựa trên gương

Dự án nghiên cứu về bếp nấu ăn bằng năng lượng mặt trời dạng hộp

• Bộ tập trung parabol kép
• Gương phản xạ parabol kép dùng cho bếp năng lượng mặt trời
• Bếp nấu ăn bằng năng lượng mặt trời hình parabol
• Cách dựng hình paraboloid: Vẽ sơ đồ cần thiết để dựng hình paraboloid từ một mặt phẳng, biết khoảng cách từ đỉnh đến tiêu điểm.

• Các dự án với Bart
• Bản thiết kế bộ tập trung năng lượng mặt trời hình parabol tự chế đơn giản và miễn phí
• Cách khai thác năng lượng mặt trời bằng cách chế tạo bộ tập trung năng lượng mặt trời.
• Cách làm lò nướng năng lượng mặt trời