Un fornello solare converte la luce solare in energia termica che viene conservata per cucinare. La luce solare è il "carburante".
Diversi ingegneri e appassionati di fai da te hanno progettato letteralmente centinaia di tipi diversi di fornelli solari; da design semplici come il forno da bowling solare a quelli più complicati come il cestello parabolico e il fornello solare in lattina . Questa ampia varietà di opzioni rende difficile standardizzare e valutare i fornelli solari, tuttavia è necessario soddisfare alcuni fattori critici affinché un progetto abbia successo, alcuni dei quali sono elencati di seguito:
- Costo: deve essere sufficientemente economico da poter essere implementato nelle aree rurali.
- Convenienza: può essere costruito con materiali locali facilmente reperibili in un breve periodo di tempo, oltre ad essere leggero.
- Sicurezza - la zona riscaldata deve essere ben protetta e nessuna parte deve sporgere.
- Efficienza: quanto tempo ci vorrà per cucinare il cibo?
- Resistenza al vento: deve essere sufficientemente robusto da non essere influenzato da venti da leggeri a moderati.
- Capacità di riscaldamento - capacità di riscaldamento sufficiente in base al suo utilizzo ( pastorizzazione dell'acqua rispetto alla cottura del cibo ).
- Durabilità: le riparazioni dovrebbero essere poco frequenti e facili da eseguire.
- Semplicità delle istruzioni.
I requisiti per la cottura solare sono molto semplici. È necessario poter posizionare il fornello solare in un luogo esposto al sole per diverse ore ed essere protetto dal forte vento. I fornelli solari ovviamente non funzionano di notte o nelle giornate molto nuvolose. La luce solare viene assorbita dalle superfici scure che si riscaldano. Il cibo si cuoce meglio in pentole di metallo scure, poco profonde e sottili con coperchi scuri e aderenti per trattenere il calore e l'umidità. Per trattenere il calore creato quando la pentola nera assorbe i raggi del sole è necessaria una forma di copertura trasparente. Questo può essere semplice come un sacchetto di plastica trasparente o complicato come l'evacuazione di più strati di vetro. Un metodo per accelerare il processo di cottura è utilizzare dei riflettori per aumentare la concentrazione della luce solare sul collettore.
Contenuti
Bisogno di sviluppo
La cucina nei paesi in via di sviluppo viene solitamente eseguita su fuochi aperti utilizzando biomassa come legna da ardere, carbone e cherosene. Questo processo porta inevitabilmente ad un'eccessiva deforestazione in queste regioni rurali e ad un aumento considerevole delle emissioni di CO 2 . Gli individui in queste regioni in via di sviluppo soffrono anche di infezioni respiratorie dovute alla significativa inalazione di fumo.
Circa 5 milioni di bambini nei paesi in via di sviluppo muoiono ogni anno per malattie respiratorie e si stima che altri 5 milioni muoiano per malattie associate all’acqua potabile contaminata. [2] Queste cifre possono sperare di essere parzialmente ridotte utilizzando la tecnologia di cottura solare.
I fornelli solari funzionano sul principio di base della conversione della luce solare in energia termica che viene trattenuta e utilizzata per cucinare all’aperto e hanno l’impatto più positivo nelle regioni soleggiate e scarse di carburante del mondo. Una stima ottimistica afferma che la cottura solare potrebbe causare una potenziale riduzione dell’uso di legna da ardere del 36%, che corrisponde a circa 246 milioni di tonnellate di legno ogni anno, con una conseguente compensazione netta dei gas serra di quasi 140 milioni di tonnellate all’anno. [3]
La Figura 1 mostra quali processi si verificano su una distribuzione della temperatura di 135 gradi Celsius.
Considerazioni regionali
Circa 600.000 cucine solari vengono utilizzate nelle Ande, nel Tibet, nel Nepal, in Mongolia e in alcune parti della Cina e circa 1,5 milioni in tutto il mondo, anche se questa cifra è preliminare e deve ancora essere confermata della sua accuratezza. [5] [6] Tuttavia, la storia di successo più recente si è verificata nei villaggi dell'India.
La cucina solare può essere adatta per una regione se:
- Giornate prevalentemente soleggiate per diversi mesi dell'anno.
- Spazio all'aperto a disposizione che rimane illuminato dal sole per diverse ore e riparato dai forti venti.
- I combustibili locali per cucinare sono costosi o difficili da ottenere.
A causa dell’abbondanza di luce solare in Asia, Africa e Australia, queste regioni possono trarre grandi benefici dall’uso dei fornelli solari, come illustrato nella Figura 2.
Così come i climi più soleggiati trarranno maggiori benefici dalle tecnologie di cottura solare, i luoghi con condizioni meno ventose saranno in grado di utilizzare i fornelli solari in modo molto più efficiente. Nelle aree più ventose, potrebbe essere più adatto introdurre fornelli solari più pesanti, tuttavia ciò potrebbe comportare implicazioni in termini di costi più elevati e tempi di cottura più lunghi se vengono costruite basi più spesse, poiché sarebbe necessaria ulteriore materia prima. Un’altra opzione rozza ma più economica sarebbe quella di posizionare grandi pietre o mattoni attorno al fornello per stabilizzarlo nel vento.
Come realizzare un fornello solare
Un fornello solare è un dispositivo che utilizza l'energia del sole per cuocere il cibo. È un'alternativa semplice, ecologica ed economica all'utilizzo di un fornello o di un forno tradizionale. Ecco una guida su come realizzare un fornello solare:
- Raccogli materiali: avrai bisogno di alcuni materiali di base per costruire il tuo fornello solare. Questi includono cartone, foglio di alluminio, colla, forbici, un vaso nero e un foglio di plastica trasparente.
- Ritaglia il cartone: ritaglia quattro pezzi di cartone a forma di parallelogramma. I lati dovrebbero essere lunghi circa 1 piede e la parte superiore e inferiore dovrebbero essere lunghe circa 6 pollici.
- Assembla la cucina: incolla insieme i pezzi di cartone per formare una scatola, con il foglio di alluminio all'interno. Assicurati che la pellicola sia liscia e priva di pieghe, poiché ciò aiuterà a riflettere i raggi del sole.
- Copri la parte superiore con la plastica: taglia un pezzo di foglio di plastica trasparente leggermente più grande della parte superiore della scatola. Incollalo in posizione, assicurandoti che sia teso e privo di rughe.
- Metti la pentola nel fornello: posiziona la pentola nera al centro della pentola. La pentola dovrebbe essere completamente all'interno della pentola, con il coperchio.
- Cucina il tuo cibo: metti il cibo nella pentola e chiudi il coperchio. Posiziona il fornello alla luce solare diretta, assicurandoti di inclinarlo verso il sole mentre si muove nel cielo. I raggi del sole verranno riflessi dal foglio di alluminio e si concentreranno sulla pentola, cuocendo il cibo al suo interno.
- Regola la cucina secondo necessità: se il sole è troppo basso nel cielo o se è nuvoloso, potrebbe essere necessario regolare la cucina per garantire che riceva abbastanza luce solare. Puoi farlo inclinando la cucina o spostandola in un luogo più soleggiato.
Con questi semplici passaggi, puoi facilmente creare il tuo fornello solare e iniziare a gustare deliziosi pasti cucinati al sole.
Disegni
I fornelli solari sono concentratori solari in cui la precisione e l'efficienza sono state sacrificate a favore della facilità di costruzione e dell'utilizzo di materiali facilmente reperibili. Vengono utilizzate geometrie inesatte che consentono comunque l'ebollizione dell'acqua o le temperature di cottura del pane. Alcuni calcoli rilevanti per la progettazione di cucine solari con riflettori paraboloidali possono essere trovati nella pagina dei calcoli relativi al sole .
Esiste un’intera gamma di modelli di forni solari, ciascuno con costi, vantaggi e condizioni ottimali unici. Qualche esempio...
Fornello a pannello solare: semplicemente una scatola tagliata con un foglio incollato ai lati. Progetto di esempio: Matematico meccanico per paraboloidi
Fornello solare: il pannello in vetro crea l'effetto serra. Progetto di esempio: progetto di ricerca sul fornello solare
Fornello a cestello solare: un fornello a cestello solare culturalmente appropriato. Progetto di esempio: fornello solare parabolico Willow Basket
Fornello satellitare solare: La forma parabolica concentra la luce solare su un unico punto. Esempio di progetto: fornello solare sedia Papasan
Fornello solare parabolico: assemblato dai bambini utilizzando formule matematiche. Progetto di esempio: come realizzare un forno solare per bambini (Locally Delicious)
Fornello per ombrelli solari: gli ombrelli sono spesso conici, ma possono avvicinarsi molto a una parabola. Progetto di esempio: Come realizzare un fornello solare "Sunbrella".
Fornello per pneumatici solari: un sandwich di pneumatici neri riciclati per un sacco di isolamento e parsimonia
Fornello a scatola solare
Sebbene siano stati inventati centinaia di progetti innovativi di fornelli solari, il fornello solare a scatola riceve la più ampia considerazione a causa del suo diffuso utilizzo globale, in particolare nei paesi in via di sviluppo.
Un fornello solare è fondamentalmente una grande scatola con un coperchio di vetro che funzionerà come un forno. Tuttavia, le perdite di calore su una superficie maggiore compenseranno parzialmente il guadagno aggiuntivo derivante dalla maggiore superficie di raccolta del calore. Di solito per compensare questo problema si utilizza una superficie vetrata e dei riflettori per aumentare la superficie apparente del collettore. Questi riflettori possono essere realizzati con una varietà di materiali e il loro scopo principale è riflettere la luce solare attraverso il materiale della vetratura e nello spazio di cottura all'interno della scatola.
Il forno a scatola è costituito da un tipo di involucro che intrappola il calore, che solitamente assume la forma di una scatola di materiale isolante con una faccia della scatola dotata di un mezzo trasparente, come vetro o plastica. Ciò consente al fornello di sfruttare l'effetto serra e la radiazione solare incidente cuoce il cibo all'interno della scatola. Il materiale isolante consente alle temperature di cottura di raggiungere livelli simili nelle giornate fredde e ventose come nelle giornate calde, oltre ad avere l'ulteriore vantaggio di bloccare eventuali perdite che potrebbero potenzialmente filtrare e danneggiare la cucina. Per cucinare si consiglia una pentola scura poiché assorbe la massima quantità di calore e consente temperature di cottura più elevate. [8]
Una buona regola pratica che indica quando il sole è abbastanza alto nel cielo da consentire una cottura efficiente è quando la lunghezza della propria ombra sul terreno è inferiore all'altezza dell'individuo.
Fornello solare parabolico
Un fornello solare parabolico è essenzialmente un concentratore di energia solare utilizzato per cuocere il cibo o pastorizzare l'acqua. I disegni parabolici sono stati usati per secoli. L'idea di concentrare la luce utilizzando specchi curvi fu sviluppata dai Greci, dagli Aztechi, dagli Inca, dai Romani e dai Cinesi. Gli Inca usavano il bronzo e l'oro per i loro specchi e costruivano strutture alte diversi piani. Questa tecnologia sembra essere apparsa nello stesso periodo per ciascuna civiltà.
Esistono molti design e modelli di cucine solari paraboliche. Alcuni sono realizzati con materiali di scarto raccolti localmente, mentre altri sono realizzati utilizzando materiali altamente lavorati, durevoli ma più costosi. Ecco i collegamenti e le foto di una serie di modelli di fornelli solari parabolici.
Imbuto solare
Un imbuto solare è la base per molti progetti di cucina solare. In esso, la luce viene incanalata da riflettori piatti verso una pentola o un'altra superficie da riscaldare che si trova all'altra estremità dell'imbuto. Ciò differisce dai modelli in cui la pentola si trova tra il sole e i riflettori, come nella maggior parte delle cucine paraboliche. Un imbuto solare è la versione piatta del più idealizzato concentratore parabolico composto.
Concentratori parabolici composti
I concentratori parabolici composti (CPC) sono una classe di concentratori costituiti da sezioni paraboliche ruotate che hanno un fattore di concentrazione per ricevitori planari che è il limite termodinamico: 1/sin(θa) dove θa è metà dell'angolo entro il quale i riflettori dirigere tutta la luce incidente sull'apertura fino al ricevitore. I concentratori parabolici composti (CPC) possono essere aggiunti ai distillatori solari, ai pastorizzatori solari e ai fornelli solari. I CPC possono aumentare la resa di questi dispositivi insieme alla loro efficienza concentrando la luce solare per rendere il dispositivo più efficace.
Recenti ricerche hanno dimostrato che incorporando concentratori parabolici composti (CPC) per aumentare la raccolta della luce di un distillatore solare [9] e di un pastorizzatore solare dell'acqua, [10] è possibile migliorare l'efficienza e la produttività.
Cottura integrata
La cottura integrata abbina l'utilizzo di:
- Un modello di fornello solare appropriato ogni volta che splende il sole;
- Una pentola a calore mantenuto (cestino di fieno o pentola senza fuoco) per prolungare il tempo di cottura e mantenere il cibo caldo per 3-4 ore dopo la cottura; E
- Un fornello migliorato (cioè un fornello efficiente) da utilizzare quando non c'è abbastanza luce solare.
Usi alternativi
Oltre a cucinare, questi dispositivi possono essere utilizzati per altri scopi. Alcuni esempi lo sono
- Pastorizzazione dell'acqua
- Per disinfettare le forniture mediche asciutte
- Per igienizzare gli utensili
Analisi di efficienza
Ecco un'analisi dell'efficienza dei fornelli solari basata sulla 1a Legge della Termodinamica e sulla 2a Legge della Termodinamica , spiegando anche come calcolare la potenza di cottura di qualsiasi dispositivo.
Vantaggi
- Nei villaggi di regioni come il Darfur, le donne devono viaggiare meno spesso per cercare legna da ardere, rimanendo così più vicine a casa e al sicuro. [11]
- Più economico che cucinare con legna o carbone.
- Riduzione delle emissioni di CO 2 e metano.
- I fornelli solari possono essere facilmente costruiti in poche ore dopo una formazione di base.
- I fornelli solari sono generalmente leggeri.
Salute
La buona notizia è che è possibile respirare aria fresca mentre si cucina, utilizzando un fornello solare. La cottura solare non produce alcun fumo.
In passato, la ragione principale per cui le persone adottavano la cucina solare era quella di ridurre il degrado ambientale causato dall’uso eccessivo di legna da ardere. Più recentemente, le malattie respiratorie causate dai fumi tossici provenienti dai fuochi di cottura sono state riconosciute come un grave problema sanitario. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), ogni anno uccidono 1,5 milioni di donne e bambini. I fornelli solari affrontano anche queste gravi minacce alla salute.
La tecnologia della cottura solare esiste da decenni, ma è stata poco compresa e non è stata ampiamente diffusa. Ecco alcune idee su cosa sia la cucina solare e sulle sue capacità, nonché sui suoi limiti.
Svantaggi
- La preparazione di un pasto può richiedere molto tempo.
- Non c'è sempre il sole.
- La cottura solare può essere eseguita solo quando il sole è sufficientemente forte a mezzogiorno, tuttavia il cibo caldo potrebbe essere necessario molto prima.
- La cottura deve essere effettuata all’aperto, il che può rappresentare ulteriori minacce nei paesi in via di sviluppo.
- Non funzionerà bene nelle zone ventose.
- Può essere incoerente e produrre cibo non commestibile
- La cucina solare ha un rapporto inaspettato con la violenza. [11] Esistono aneddoti secondo cui i fornelli solari non vengono promossi da alcune ONG in Africa a causa della violenza domestica. Quando il tempo non è adatto per cucinare e il marito torna a casa senza trovare il pasto pronto, può diventare violento nei confronti della moglie. (Ciò solleva altre questioni, ma una questione immediata è non aggravare la situazione della vittima avendo un fornello inaffidabile.) [ verifica necessaria ] Questa mancata cottura del pasto può avere una soluzione tecnologica: la cucina integrata (vedi Wikia:Solarcooking:Integrated Metodo di cottura ).
Progetti correlati
Organizzazioni correlate
Diverse organizzazioni non governative (ONG) e organizzazioni private si sono impegnate a promuovere i benefici della cucina solare nelle aree rurali in via di sviluppo, dalla creazione di progetti fai-da-te alla creazione di campi di formazione per educare gli abitanti dei villaggi su come costruire e cucinare con questi dispositivi. Molte di queste organizzazioni hanno già pubblicato online progetti di cucine di successo, mentre altre sono in varie fasi di progettazione. Alcuni di questi gruppi sono elencati di seguito:
- Rete Mondiale dei Fornelli Solari. http://solarcooking.wikia.com
- Fornelli solari internazionali. http://www.solarcookers.org/
- Kyoto Twist Solar Cooking Society. http://web.archive.org/web/20200928080713/http://kyototwist.org/
- Gadhia Solar Energy Systems Pvt. Ltd. http://solarcooking.wikia.com/wiki/Gadhia_Solar_Energy_Systems
- Internazionale dell'energia solare. http://www.solarenergy.org/
- Centro per la tecnologia rurale. http://web.archive.org/web/20050207224602/http://www.panasia.org.sg:80/nepalnet/crt/crthome.htm
- Il progetto centroamericano di energia solare. http://solaroven.org/
- SUN OVENS International, Inc. http://www.sunoven.com
- Iniziativa Lazola. http://www.lazola.de
Fornelli solari internazionali
L’autorità generale in materia di cucina solare è Solar Cookers International (SCI). Diffondono la consapevolezza e le competenze sulla cucina solare in tutto il mondo, in particolare nelle aree con abbondante sole e fonti in diminuzione di combustibile per cucinare. SCI ha consentito a 30.000 famiglie in Africa di cucinare sfruttando l'energia del sole, liberando donne e bambini dal peso di raccogliere legna e trasportarla per chilometri.
La Solar Cookers World Network è un'alleanza di oltre 500 organizzazioni non governative (ONG), produttori e individui che promuovono attivamente la cucina solare in più di 100 paesi. Questo sito basato su wiki consente ai partecipanti alla rete di condividere informazioni e collaborare a progetti e ricerche. La cucina solare è una parte importante della cucina integrata, che comprende anche l’uso di stufe a legna a basso consumo di carburante e cucine ad accumulo di calore.
Guarda anche
- Fornelli solari e stufe efficienti aiutano le famiglie rurali in tutto il mondo
- Collettori solari termici fai da te
- Galleria della cucina solare Humboldt
- Stufe per cucine istituzionali
- Cucina verde
- Calcoli relativi al sole
- Utilizzo di due canali parabolici per simulare un paraboloide
link esterno
- Wikipedia: Cucina solare
- Piano di concentrazione solare parabolico fai-da-te gratuito e facile
- Come sfruttare l'energia del sole realizzando un concentratore solare
Riferimenti
- ↑ Solar Cookers International, "How to make a solar cooker", http://images3.wikia.nocookie.net/__cb20090108164302/solarcooking/images/5/57/CooKit_plans_detailed.pdf , accesso il 6 aprile 2010
- ↑ The Solar Cooking Archive, "Evaluating Solar Cookers", solarcooking.org/Evaluating-Solar-Cookers.doc, accesso 8 aprile 2010
- ↑ The Solar Cooking Archive, "Evaluating Solar Cookers", solarcooking.org/Evaluating-Solar-Cookers.doc, accesso 8 aprile 2010
- ↑ Solar Cookers International, "How to make a solar cooker",http://images3.wikia.nocookie.net/__cb20090108164302/solarcooking/images/5/57/CooKit_plans_detailed.pdf , accesso il 6 aprile 2010
- ↑ The Solar Cooking Archive, "Evaluating Solar Cookers", solarcooking.org/Evaluating-Solar-Cookers.doc, accesso 8 aprile 2010
- ↑ Deutsche Welle, "Cucinare con la forza del sole", http://www.dw-world.de/dw/article/0,,5205895,00.html , accesso il 3 aprile 2010
- ↑ The Solar Cooking Archive, "Evaluating Solar Cookers", solarcooking.org/Evaluating-Solar-Cookers.doc, accesso 8 aprile 2010
- ↑ Wikipedia, "Solar cooker", http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cooker , accesso il 3 aprile 2010
- ↑ Joshua M. Pearce e David C. Denkenberger, "Simulazione numerica dell'applicazione diretta di composti parabolici concentratori a un distillatore solare a singolo effetto", Atti della conferenza internazionale del 2006 sulla cottura solare e la lavorazione degli alimenti, p. 118, 2006. http://images.wikia.com/solarcooking/images/c/cd/Granada06_Joshua_pearce.pdf accesso aperto
- ↑ David C. Denkenberger e Joshua M. Pearce, "Concentratori parabolici composti per la pastorizzazione del calore dell'acqua solare: simulazione numerica", Atti della conferenza internazionale del 2006 sulla cottura solare e la lavorazione degli alimenti, p. 108, 2006. Disponibile: http://images.wikia.com/solarcooking/images/2/2e/Granada06_david_denkenberger.pdf
- ↑Salta a:11.0 11.1 I punti precedenti provengono da conversazioni via email. Spero di trovare persone con esperienza in queste cose per contribuire ad Appropedia. -- Chriswaterguy · conversazione 00:20, 31 ottobre 2007 (PDT)
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