Magnetisches Induktionskochen kann den COXNUMX-Fußabdruck Ihrer Küche verringern
Tschüss, Brenner.
brizmaker / iStock / Getty Images Plus

Um den Klimawandel einzudämmen, haben viele Experten gefordert eine massive Verlagerung von fossilen Brennstoffen zu Elektrizität. Ziel ist es, Prozesse wie das Heizen von Häusern und das Antreiben von Autos zu elektrifizieren und dann den erhöhten Strombedarf mit kohlenstoffarmen oder kohlenstofffreien Quellen wie Wind, Sonne und Wasserkraft zu erzeugen.

Mehr als 30 Städte in Kalifornien, einschließlich Berkeley und San Francisco, haben sich in diese Richtung bewegt, indem sie den Erdgasservice in den meisten neuen Gebäuden verboten haben. Derzeit erzeugt der Energieverbrauch in Gebäuden über 40% der Treibhausgasemissionen in San Francisco.

Es gibt unkomplizierte elektrische Optionen zum Heizen von Gebäuden und Warmwasser sowie zum Trocknen von Kleidung, aber in der Küche könnte es kontroverser sein, elektrisch zu fahren. Herkömmliche Elektroherde heizen und kühlen bekanntermaßen nur langsam ab. Sie stellen auch Sicherheitsprobleme dar, da ihre Heizschlangen nach dem Abschalten mehrere zehn Minuten lang heiß bleiben können.

Was kann ein ernsthafter Koch tun? Eine Hightech-Alternative ist die magnetische Induktion. Diese Technologie wurde erstmals vor über 100 Jahren vorgeschlagen und demonstriert auf der Chicago World Fair 1933. Heute sind magnetische Induktionsherde und Kochfelder in Europa und Asien üblich, bleiben aber bestehen eine Nischentechnologie in den USA As Immer mehr Städte und Bundesstaaten bewegen sich in Richtung ElektrifizierungHier sehen Sie, wie die magnetische Induktion funktioniert und welche Vor- und Nachteile das Kochen hat.

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Der Elektrotechniker Bill Kornrumpf beschreibt, wie das magnetische Induktionskochen funktioniert.


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Heizung ohne Flamme

Ich bin eine Elektrotechniker mit Spezialisierung auf elektromagnetische Feldforschung. Ein Großteil meiner Arbeit konzentriert sich auf Anwendungen der medizinischen Therapie - aber ob Sie menschliches Gewebe oder eine Pfanne auf einem Kochfeld elektromagnetischen Feldern aussetzen, die Prinzipien sind dieselben.

Um zu verstehen, was elektromagnetische Felder sind, besteht das Schlüsselprinzip darin, dass eine elektrische Ladung ein Feld um sie herum erzeugt - im Wesentlichen eine Kraft, die sich in alle Richtungen erstreckt. Denken Sie an statische Elektrizität, eine elektrische Ladung, die häufig durch Reibung erzeugt wird. Wenn Sie einen Ballon auf Ihr Haar reiben, lädt die Reibung den Ballon mit statischer elektrischer Ladung auf. Wenn Sie dann den Ballon von Ihrem Kopf abheben, steigen Ihre Haare, auch wenn der Ballon ihn nicht berührt. Der Ballon zieht mit einer anziehenden elektrischen Kraft an Ihren Haaren.

Sich bewegende elektrische Ladungen erzeugen wie durch Draht fließende Elektrizität Magnetfelder - Zonen magnetischer Kraft um den Stromweg. Die Erde hat ein Magnetfeld, weil in ihrem geschmolzenen Kern elektrische Ströme fließen.

Magnetfelder können auch elektrische Felder erzeugen, weshalb wir den Begriff elektromagnetische Felder verwenden. Dieses Konzept wurde in den 1830er Jahren von entdeckt Englischer Wissenschaftler Michael Faraday, der zeigte, dass ein elektrisches Feld im Leiter erzeugt wird, wenn ein elektrisch leitendes Material wie ein Draht in ein sich bewegendes Magnetfeld gebracht wird. Wir nennen das magnetische Induktion. Wenn der Leiter zu einer Schleife geformt ist, fließt ein elektrischer Strom um die Schleife.

Faradays Entdeckung bildete die Grundlage für die Entwicklung von Elektromotoren. Seine Arbeit zeigte auch einen Weg, Materialien zu erhitzen, ohne eine traditionelle Wärmequelle wie Feuer zu verwenden.

Woher kommt die Hitze?

Alle Materialien haben einen Widerstand, was bedeutet, dass der Strom fließt, wenn elektrischer Strom durch sie fließt zumindest etwas behindert. Durch diesen Widerstand geht ein Teil der elektrischen Energie verloren: Die Energie wird in Wärme umgewandelt, wodurch sich der Leiter erwärmt. In meiner biomedizinischen Forschung untersuchen wir die Verwendung von hochfrequenten Magnetfeldern, um Gewebe im Körper zu erwärmen helfen Sie dem Gewebe zu heilen.

Anstelle herkömmlicher Brenner werden die Kochstellen auf Induktionskochfeldern als Kochfelder bezeichnet und bestehen aus Drahtspulen, die in die Oberfläche des Kochfelds eingebettet sind. Um maximale Effizienz zu erzielen, möchten die Ingenieure, dass die von jedem Kochfeld erzeugte Magnetfelderergie so weit wie möglich vom darauf sitzenden Kochgeschirr absorbiert wird. Das Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld am Boden des Kochgeschirrs, und aufgrund des Widerstands erwärmt sich die Pfanne, obwohl das Kochfeld dies nicht tut.

Magnetspulen unter der Keramikglasoberfläche des Kochfelds erzeugen ein Magnetfeld, das Impulse direkt an das Kochgeschirr sendet. Diese magnetischen Impulse erwärmen das Kochgeschirr.
Magnetspulen unter der Keramikglasoberfläche des Kochfelds erzeugen ein Magnetfeld, das Impulse direkt an das Kochgeschirr sendet. Diese magnetischen Impulse erwärmen das Kochgeschirr.
Stadt von San Jose

Für die beste Leistung müssen magnetische Induktionsherde und Kochfelder mit einer hohen Magnetfeldfrequenz betrieben werden - normalerweise 24 kHz. Sie erfordern auch Töpfe aus Materialien, durch die Magnetfelder nicht leicht hindurchtreten. Metalle mit hohem Eisen- oder Nickelgehalt absorbieren Magnetfelder und sind daher die effizientesten Optionen für das Induktionskochen. Eisen absorbiert Magnetfelder leichter als Nickel und ist weitaus kostengünstiger. Daher werden Materialien auf Eisenbasis am häufigsten für magnetisches Induktionskochgeschirr verwendet.

Reaktionsschneller und sicherer, aber teurer

Da Induktionskochfelder etwas benötigen, um Magnetfelder zu absorbieren, um Wärme zu erzeugen, sind sie an sich sicherer als ein herkömmliches elektrisches Kochfeld. Wenn Sie Ihre Hand auf das Kochfeld legen, wird Ihre Hand nicht merklich erwärmt. Und da diese Systeme Kochgeschirr erhitzen, ohne das Kochfeld direkt zu erwärmen, kühlen die Kochfelder nach dem Entfernen des Kochgeschirrs schnell ab, wodurch das Risiko von Verbrennungen verringert wird.

Das Kochgeschirr selbst erwärmt sich schnell und kühlt sich schnell ab, und die Temperaturregelung ist sehr genau - eine der Schlüsseleigenschaften, die den Wert von Gasherden ausmacht. Ein weiteres Plus ist, dass Induktionskochfelder normalerweise glatte Oberflächen haben - oft Glas oder Keramik -, sodass sie leicht zu reinigen sind.

Moderne Induktionskochfelder sind so energieeffizient wie herkömmliche Elektroherde und etwa doppelt so effizient wie Gasherde. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass der Betrieb kostengünstiger ist. In vielen Teilen der USA Erdgas ist weitaus billiger als Strommanchmal um den Faktor drei oder vier. Dies erklärt teilweise die breitere Akzeptanz von Induktionskochfeldern in Europa, wo Erdgas bis vor kurzem viel teurer war als Strom.

Ein weiterer Faktor, der die Akzeptanz beeinflusst hat, ist, dass Induktionsherde und Kochfelder typischerweise kosten mehr als herkömmliche Gas- oder Elektroherde, wenn auch nicht wesentlich. Und Köche müssen Aluminium-, Kupfer-, nichtmagnetische Edelstahl- und Keramiktöpfe ersetzen, von denen keiner auf Induktionskochfeldern effektiv funktioniert. Eine schnelle Überprüfung ist, dass, wenn ein Magnet am Boden eines Topfes klebt, der Topf auf einem Induktionskochfeld funktioniert.

Trotz dieser Faktoren erwarte ich, dass die Verordnungen zur Reduzierung des Erdgasverbrauchs zu einer stark erweiterten Verwendung von magnetischen Induktionsherden und Kochfeldern führen werden. Diese Maßnahmen konzentrieren sich in der Regel auf neu errichtete Gebäude, sodass sie nicht erforderlich sind teure Umbauten bestehender Häuser.

Junge Singles und Familien, die in diese neuen Wohnungen ziehen, haben möglicherweise noch nicht viel Kochgeschirr erworben und werden wahrscheinlich die Sicherheit schätzen, die mit der magnetischen Induktion verbunden ist, insbesondere wenn sie Kinder haben. Und Early Adopters, die bereit sind, mehr für Strom aus umweltfreundlichen Quellen oder für ein Hybrid- oder Elektroauto zu bezahlen, sind möglicherweise nicht verärgert darüber, ein paar hundert Dollar mehr für ein magnetisches Induktionskochfeld und Pfannen zu zahlen, die damit arbeiten.

Auf nationaler Ebene können die USA eine Form der COXNUMX-Preisgestaltung einführen in naher Zukunft, was die Kosten für Erdgas erhöhen würde. Und es gibt auch wachsende Besorgnis darüber Luftverschmutzung in Innenräumen durch Gasgeräte. Mehr als ein Jahrhundert nach dem ersten Vorschlag könnte der Tag des magnetischen Induktionskochens in der Sonne gekommen sein.

Über den AutorDas Gespräch

Kenneth McLeod, Professor für Systemwissenschaft und Direktor des Forschungslabors für klinische Wissenschaft und Technik, Binghamton Universität, Staatliche Universität von New York

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.