Берёте картонную коробку.
Ту самую, которую обычно жалко выбросить, из серии «вдруг пригодится». И вот в этот момент она действительно пригождается:
Вы варите в ней борщ. Без газа. Без электричества. Без угрызений совести перед соседями, которые только что купили новую духовку.
И это не шутка. Это физика.
Краткий рецепт (подробнее разберу далее в статье):
Картонную коробку обклейте изнутри фольгой. Накройте полиэтиленом и поставьте на солнце.
Через несколько часов можно получить горячий борщ или тушёное блюдо.
Температура внутри — обычно 90–130°C, иногда до 150°C при идеальном Солнце. Картон при этом не вспыхивает. Так работает термодинамика.
Почему картонная печь не сгорает
Первый вопрос, который возникает у любого нормального человека: почему коробка не сгорает? Ответ простой, но неочевидный.
Бумага и картон самовоспламеняются при 230 градусах — это установленный факт пожарной науки, который попал в массовую культуру благодаря роману Рэя Брэдбери «451 градус по Фаренгейту» (это как раз 233°C).
Солнечная печь из коробки работает при 120–150 градусах, то есть с запасом в 80 градусов ниже критической отметки. Картон просто не успевает достичь опасного состояния.
Важна и конструкция. Самое горячее место внутри печи — чёрный металлический поддон, а не сам картон. Стенки коробки отделены от нагревательного ядра слоем газет или соломы.
Пока внутри 140 градусов, внешняя стенка остаётся тёплой — около 50 градусов, как хорошо прогретый радиатор.
У картона всегда есть остаточная влажность — 5–8% даже у «сухого» куска. Испарение этой воды поглощает часть тепловой энергии и само по себе защищает материал от перегрева. Плюс алюминиевая фольга отражает большую часть солнечного излучения, не давая ему поглощаться картонными стенками. За три сезона использования на даче ни одна из тысяч задокументированных картонных солнечных печей в мире не вспыхнула от солнечного нагрева.
Два с половиной века истории
В 1767 году швейцарский натуралист Орас де Соссюр построил первую задокументированную солнечную печь: пять стеклянных ящиков, вложенных один в другой, на чёрной подставке.
Стёкла пропускали свет, нижняя поверхность накапливала тепло. Внутри самого маленького ящика приготовились фрукты. Де Соссюр тестировал устройство на разных высотах и с разными материалами — и заложил принципы, которые работают до сих пор.
Через сто лет французский математик и инженер Огюстен Мушо объединил идею теплоловушки с системой отражательных зеркал. На Парижской выставке 1878 года он получил первый приз за солнечную печь из изолированного ящика с зеркалами.
Тогда это посчитали любопытным курьёзом — уголь к тому времени подешевел, и интерес к солнечным технологиям угас почти на сто лет. Историки сегодня называют это упущенным шансом.
В 2009 году норвежец Йон Бёмер, живший в Кении, получил международную премию и 75 000 долларов за устройство под названием Kyoto Box — солнечную печь из двух вложенных картонных коробок стоимостью 6 долларов.
Назвали в честь Киотского протокола о климате. Сотни тысяч таких коробок сейчас работают в Восточной Африке.
Физика в трёх слоях
Солнечная печь от солнца — это парниковый эффект в миниатюре.
Прозрачная крышка из стекла или плёнки пропускает короткие волны видимого света внутрь. Чёрная поверхность поглощает этот свет и превращает его в тепло — длинноволновую часть инфракрасного излучения. А вот обратно через крышку это тепло уже не уходит: стекло и плёнка плохо пропускают длинноволновое ИК и снижают теплопотери.
Тепло накапливается внутри, как в машине, припаркованной летом на солнце.
К этому добавьте фольгу на откидной крышке-отражателе, которую поднимают под углом для концентрации лучей, и изоляцию из газет между двойными стенками. Вот и всё устройство. Никаких движущихся частей, никакой электроники, ничего, что могло бы сломаться.
Промышленные версии того же принципа работают куда серьёзнее. Советский гелиокомплекс «Солнце» под Ташкентом, построенный с в 1987 году, имеет параболическое зеркало высотой 54 метра и 12 090 отдельных зеркальных элементов.
Температура в фокусе превышает 3000 градусов. Там испытывают материалы для ядерных реакторов. Картонная коробка на даче использует тот же физический принцип, только без ядерных амбиций.
Собрать за час
Солнечную печь легко сделать своими своими руками - собирается она из того, что найдётся на любой даче или в ближайшем хозяйственном магазине.
Понадобятся две картонные коробки — большая и маленькая, которая помещается внутрь с зазором 5–7 сантиметров.
Внутреннюю коробку красят чёрной краской или выстилают чёрной бумагой.
Внешнюю изнутри — алюминиевой фольгой, разглаженной до блеска.
Пространство между стенками набивают газетами — чем плотнее, тем лучше изоляция.
Лучший вариант чем газеты (они же горючие) — солома, вермикулит или пенопласт.
Сверху натягивают прозрачную плёнку без морщин и фиксируют скотчем. Плёнка должна быть термостойкой
Крышка — ещё один лист картона в фольге: она откидывается вверх и направляет дополнительные лучи через прозрачную крышку на чёрное дно.
Кастрюлю или горшок внутрь тоже нужно покрасить чёрным или взять тёмный металлический поддон. Нагревается именно он, а не воздух вокруг него — и именно в нём готовится еда.
Стоимость при самостоятельной сборке: 500–1200 рублей. Если добавьте хорошую термостойкую плёнку — максимум 1500.
Борщ к обеду, хлеб к ужину
Теперь главное: что и сколько готовится.
Рис (два стакана на четыре стакана воды) доходит за 90–120 минут. Кладёте в 10 утра — к полудню готово. Картошка целиком весом 200–250 граммов печётся 3 часа: в итоге кожица нежная и съедобная, мякоть кремовая, вкус слаще обычного — крахмал успевает медленно превратиться в сахар. Борщ со свёклой, капустой и мясом варится 3–4 часа; бульон получается насыщеннее и глубже, чем при быстрой готовке на газу, потому что все компоненты успевают обменяться вкусами. Фасоль (предварительно замоченная) — 4–6 часов, при этом зёрна не трескаются и не расползаются.
В картонной солнечной печи выпечка хлеба возможна, но требует больше времени и стабильного солнечного света. В отличие от духовки на 160–180 °C, такой хлеб пропекается медленно и получается ближе к формату плотной, слегка влажной выпечки, чем классической хрустящей буханки.
Куриные бёдра в солнечной печи обычно готовятся 1,5–2,5 часа в зависимости от температуры и интенсивности солнца. Мясо получается мягким и сочным благодаря медленному нагреву: волокна постепенно размягчаются, и влага лучше сохраняется внутри.
В обычной духовке при 200 °C тот же результат достигается куда быстрее, но и риск пересушить мясо выше. А главное - духовка требует электричества.
Практический ритм на даче прост: утром закладываете борщ, в полдень докладываете хлеб, к шести вечера накрываете стол. Всё это время вы занимаетесь грядками, принимаете гостей или лежите в гамаке — печь работает сама. Солнечная печь не умеет делать быструю жарку и яичницу за три минуты, и это честно. Она для медленной готовки, как мультиварка, только без розетки.
Работает ли это под Москвой
Да, с мая по сентябрь.
Москва и Подмосковье получают около 4 гигаджоулей солнечной радиации на квадратный метр в год. В июне, июле и августе в регионе насчитывается от 12 до 17 солнечных дней в месяц — то есть примерно каждый второй день подходит для готовки без газа.
В ясный летний день солнечная печь на подмосковной даче работает почти с той же отдачей, что и в Средиземноморье.
Краснодар и Сочи — ещё лучше: 4,9 гигаджоуля в год, солнечные дни с апреля по октябрь, в пиковые летние месяцы — по 6,1 кВт·ч на квадратный метр в сутки. Поволжье, Урал, западная Сибирь — тоже рабочий вариант с сезоном июнь–август.
В Омске конструкторское бюро «ВоДОмёт» разработало гелиопечь для лесостепной зоны с аккумулятором тепловой энергии. Там готовят корм для животных, пастеризуют воду, коптят колбасу. Принцип тот же самый — просто масштаб другой.
Еда из солнечной печи вкуснее
По результатам сравнительных исследований еда из солнечной печки оказалась вкуснее.
Учёные сравнили продукты из прямой солнечной печи и из обычной электродуховки. Токоферолы (витамин E) в солнечной печи сохранились полностью. Содержание антиоксидантов в баклажанах после солнечной готовки оказалось на 38% выше, чем после электрической. Перец, кабачки и курица показали более высокую антиоксидантную активность в «солнечном» варианте.
Субъективные оценки совпадают с данными. Мясо называют «сочным», «нежным», некоторые добавляют - «невозможно пересушить» — и это правда: при 120–130 градусах белки денатурируют медленно, сок остаётся в волокнах. Хлеб сохраняет мягкость дольше магазинного. Борщ, тушившийся четыре часа при низкой температуре, получает ту самую «глубину», за которую в ресторане берут тройную цену.
Единственный нюанс: каротиноиды — бета-каротин в моркови и тыкве — при наличии ультрафиолета частично разрушаются. Чтобы этого избежать, достаточно накрыть горшок крышкой или использовать плёнку с УФ-фильтром.
Сколько сэкономит солнечная печь
Проведу приблизительные расчеты.
Один газовый баллон для дачной плиты весит 5 кг и стоит 500–700 рублей. Час работы горелки на среднем режиме сжигает 300–500 граммов пропана. Приготовление борща занимает 1,5–2 часа — это 150–300 рублей за одну готовку.
За дачный сезон семья, активно использующая дачу, готовит 30–50 раз. Если треть готовок приходится на солнечные дни и переводится на солнечную печь — экономия составит 2500–5000 рублей за лето. Стоимость самой печи из картона — 1000–1500 рублей. Окупаемость — первый же солнечный борщ.
Технология существует 250 лет — просто ее редко применяют на шести сотках под Москвой.