Можно ли обжарить кофе с помощью солнечной энергии

В 2021 году мы посчитали наш углеродный след и установили на производстве солнечные панели. С апреля по октябрь они производят около 40 кВт электроэнергии. Это примерно половина от нашего общего потребления с 9:00 и до 18:00. В год, с учетом зимы и пасмурных дней, панели покрывают около 15–20% наших затрат электроэнергии.

Наш личный опыт показал, что солнечные панели способны приносить пользу. А так как тема защиты окружающей среды нам близка, мы следим за новостями и интересными экспериментами — о двух из них расскажем в этой статье.

Почему решили провести такие эксперименты

В отчете организации World Coffee Research сказано, что с 1990 года мировое производство и потребление кофе ежегодно увеличивается в среднем на 2,1%. Во всем мире обжаривают 8 миллионов тонн кофе в год. Такое развитие отрасли зачастую сводит к минимуму усилия по охране природы. Мы уже писали о том, как кофейная индустрия влияет на экологию: производит парниковые газы и тонны одноразовой посуды, расходует невозобновляемые ресурсы. В итоге изменение климата начинает угрожать будущему самого кофейного сектора.

Сегодня общественные организации и производители все больше стараются снизить негативное воздействие индустрии на окружающую среду.

Солнечные панели на нашем производстве

Обычно при обжарке кофе используется природный газ. Он дешевый и легкий, но при горении выделяет большое количество углекислого газа, что вредит экологии. Диоксид углерода вместе с метаном оставляют углеродный след — парниковые газы, которые образуются на всех этапах производства кофе. Они способны удерживать тепло в атмосфере и повышать среднюю температуру Земли, что приводит к изменению климата. Совсем избежать вредных выбросов нельзя, но можно их значительно сократить. Например, начать использовать возобновляемые источники энергии — ветер или солнце.

Итальянский эксперимент с солнечным светом

Первыми солнечную энергию для обжарки кофе использовали итальянцы. В 2021 году итальянские инженеры Антонио Дурбе и Даниэле Туммей представили первую в мире установку для обжарки кофе на солнечной энергии. Она состояла из 40 зеркал, датчиков и металлической корзины. Инженеры потратили почти шесть лет на ее создание. В результате получилась система, которой нужны лишь участок земли площадью около 130 кв. м и солнечная погода.

Установка итальянцев обжаривает кофе, используя солнечную энергию. © techxplore. com

Принцип работы прост: солнечные лучи с помощью зеркал концентрируются на корзине и нагревают ее до максимальной температуры — около 240–250 °C в зависимости от яркости солнца. Одну партию зерна можно обжарить за 20 минут, а за час — до 50 кг кофе. Датчики позволяют зеркалам следовать за солнцем в течение дня и фокусировать его свет на корзине. На солнечном юге Италии установка способна за год обжаривать до 30 000 кг кофе и экономить около 60 000 кВт*ч электроэнергии.

Изобретатели планируют продавать свои установки небольшим производствам, которые заботятся об окружающей среде. Систему можно использовать и для других целей. Например, в конце рабочего дня Дурбе и Туммей ставят вместо ростера гриль, чтобы приготовить барбекю.

Второй эксперимент проходил уже на электрическом ростере. О нем мы расскажем дальше.

Электрический ростер для второго эксперимента

Компания Bellwether разработала ростер, который полностью работает на электричестве. За счет этого выбросы углекислого газа в процессе обжарки сокращаются на 87% по сравнению с традиционным оборудованием. Он не нуждается в газе и полностью мобилен. Чтобы начать работу, потребуется только подключение к интернету. В ростер можно загрузить разные программы обжарки. Контролировать процесс не надо — система делает все сама. Поэтому с технической стороной вопроса справится любой пользователь без специальной подготовки.

Процесс обжарки включает несколько этапов:

• 25 минут — предварительный нагрев;

• 8 минут — обжарка одной партии кофе (2,7 кг);

• 4 минуты — охлаждение зерна;

• 3–10 минут — донагрев между обжарками.

Электрический ростер Bellwether не занимает много места. © bellwethercoffee. com

Джеймс Хоффманн решил провести эксперимент и выяснить, сколько и как хорошо сможет обжарить кофе этот ростер, работая от солнечных батарей. Для этого он отправился вместе с устройством в калифорнийскую пустыню.

Теоретические расчеты и практический результат эксперимента Хоффманна

Установка состояла из ростера и фургона с солнечными панелями, которые заряжались весь день от восхода до заката. Перед экспериментом Хоффманн провел расчеты, чтобы предсказать результат.

Для газового ростера затраты энергии на обжарку составляют 0,8 кВт*ч/кг. За один день солнечная батарея может произвести 10–15 кВт*ч энергии. Таким образом, если удастся произвести все 15 кВт*ч, то получится обжарить 18,75 кг кофе.

Ростер Bellwether потребляет 8,6 кВт*ч электроэнергии. Его нагрев занимает почти 30 минут — это около 4,3 кВт. То есть из полученной солнечной энергии примерно треть уйдет только на разогрев вне зависимости от загрузки. Поэтому экономически выгоднее обжаривать как можно больше партий кофе. А так как количество энергии на запуск — величина постоянная, то эффективность ростера определяется затратами после него.

Фургон с солнечными панелями и аккумулятором может обеспечить автономную работу электрического ростера. © YouTube-канал Джеймса Хоффманна

В результате зарядки солнечных батарей получилось чуть меньше 14 кВт*ч энергии. На обжарку кофе используется около 0,3 кВт*ч/кг энергии. В итоге после разогрева ростера непрерывно было обжарено пять партий кофе — это 13,5 кг из теоретически возможных 18,75 кг. Все обжаренное зерно компания Bellwether разыграла на своем сайте и раздала бесплатно.

Эксперимент прошел успешно. Как говорит Джеймс Хоффманн, его смысл был не в том, чтобы убедить людей использовать электрическую обжарку или доказать, что электрические ростеры более эффективны, а заключался в возможности показать новые способы обжарки кофе, наносящие наименьший вред окружающей среде.

Что в итоге

Ростер Bellwether не сможет в ближайшем будущем заменить газовое оборудование в обжарочных компаниях. Проблема электрических ростеров — расширение производства. Этой машине нужно около 9 кВт мощности. Ростер может обжарить около 3 кг кофе за раз. Масштабировать его до промышленного ростера, который обжаривает от 50 кг кофе, довольно сложно — для такого объема требуется кратно больше энергии. Но подобные эксперименты показывают, что теоретически это возможно.