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Diversi ingegneri e appassionati del fai da te hanno progettato letteralmente centinaia di tipi diversi di cucine solari; da modelli semplici come il forno solare da bowling a quelli più complessi come il forno solare a cestello parabolico e quello a barattolo di latta . Questa ampia varietà di opzioni rende difficile standardizzare e valutare le cucine solari, tuttavia alcuni fattori critici devono essere soddisfatti affinché un progetto abbia successo, alcuni dei quali sono elencati di seguito:

• Costo: deve essere sufficientemente economico da poter essere implementato nelle aree rurali.
• Comodità: può essere costruito in poco tempo utilizzando materiali locali facilmente reperibili, ed è anche leggero.
• Sicurezza: la zona riscaldata deve essere ben protetta e non devono esserci parti sporgenti.
• Efficienza: quanto tempo ci vorrà per cuocere 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 all'uso ( pastorizzazione dell'acqua vs. cottura degli alimenti ).
• Durata: le riparazioni devono essere poco frequenti e facili da eseguire.
• Semplicità delle istruzioni.

I requisiti per la cottura solare sono molto semplici. È necessario posizionare la cucina solare in un luogo esposto al sole per diverse ore e protetto da forti venti. Le cucine solari, ovviamente, non funzionano di notte o nelle giornate molto nuvolose. La luce solare viene assorbita dalle superfici scure che si riscaldano. Il cibo cuoce meglio in pentole di metallo scure, basse e sottili, con coperchi scuri e ben chiusi per trattenere il calore e l'umidità. Per trattenere il calore generato quando la pentola nera assorbe i raggi solari, è necessaria una copertura trasparente. Può essere semplice come un sacchetto di plastica trasparente o più complessa come più strati di vetro sottovuoto. Un metodo per accelerare il processo di cottura è utilizzare dei riflettori per aumentare la concentrazione della luce solare sul collettore.

Bisogno di sviluppo

Nei paesi in via di sviluppo, cucinare viene solitamente fatto su fuochi all'aperto, utilizzando biomasse come legna da ardere, carbone vegetale e cherosene. Questo processo porta inevitabilmente a un'eccessiva deforestazione in queste regioni rurali e ad un aumento considerevole delle emissioni di CO₂ _. Le persone che vivono in queste regioni in via di sviluppo soffrono anche di infezioni respiratorie a causa della notevole 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.

Le cucine 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 con scarsità di combustibile del mondo. Una stima ottimistica afferma che la cottura solare potrebbe comportare una potenziale riduzione del consumo di legna da ardere del 36%, pari a circa 246 milioni di tonnellate di legna all'anno, con una conseguente compensazione netta di gas serra di quasi 140 milioni di tonnellate all'anno. ^{[ 3 ]}

La figura 1 mostra quali processi avvengono in una distribuzione di temperatura di 135 gradi Celsius.

Considerazioni regionali

Circa 600.000 cucine solari vengono utilizzate nelle Ande, in Tibet, in Nepal, in Mongolia e in alcune parti della Cina e si stima che siano 1,5 milioni in tutto il mondo, sebbene questa cifra sia preliminare e la sua accuratezza non sia ancora stata confermata. ^{[ 5 ] [ 6 ]} Tuttavia, il più grande successo recente si è verificato nei villaggi dell'India.

La cottura solare può essere adatta a una regione se:

• Giornate prevalentemente soleggiate per diversi mesi dell'anno.
• È disponibile uno spazio esterno soleggiato per diverse ore e riparato dai venti forti.
• I combustibili locali per cucinare sono costosi o difficili da reperire.

Grazie all'abbondanza di luce solare in Asia, Africa e Australia, queste regioni possono trarre grandi vantaggi dall'uso di cucine solari, come illustrato nella Figura 2.

Oltre ai climi più soleggiati che traggono maggiori benefici dalle tecnologie di cottura solare, anche le località con condizioni meno ventose potranno utilizzare i fornelli solari in modo molto più efficiente. Nelle zone più ventose, potrebbe essere più opportuno introdurre fornelli solari più pesanti, tuttavia ciò potrebbe comportare costi più elevati e tempi di cottura più lunghi se si costruiscono basi più spesse, poiché sarebbe necessaria ulteriore materia prima. Un'altra opzione grezza ma più economica sarebbe quella di posizionare grandi pietre o mattoni intorno al fornello per aiutarlo a stabilizzarsi in caso di vento.

Come realizzare una cucina solare

Una cucina solare è un dispositivo che utilizza l'energia del sole per cucinare. È un'alternativa semplice, ecologica ed economica all'utilizzo di una cucina o di un forno tradizionali. Ecco una guida su come realizzare una cucina solare:

1. Procurati i materiali: per costruire il tuo fornello solare avrai bisogno di alcuni materiali di base, tra cui cartone, carta stagnola, colla, forbici, una pentola nera e un foglio di plastica trasparente.
2. Ritaglia il cartone: ritaglia quattro pezzi di cartone a forma di parallelogramma. I lati dovrebbero essere lunghi circa 30 cm e la parte superiore e inferiore dovrebbero essere lunghe circa 15 cm.
3. Assembla la pentola: incolla i pezzi di cartone insieme per formare una scatola, con la carta stagnola all'interno. Assicurati che la carta stagnola sia liscia e senza pieghe, poiché questo aiuterà a riflettere i raggi del sole.
4. Coprire la parte superiore con la plastica: tagliare un pezzo di pellicola trasparente leggermente più grande della parte superiore della scatola. Incollarlo, assicurandosi che sia teso e senza pieghe.
5. Posizionare la pentola nella pentola: posizionare la pentola nera al centro della pentola. La pentola deve essere completamente all'interno della pentola, con il coperchio chiuso.
6. Cuoci il cibo: metti il ​​cibo nella pentola e chiudi il coperchio. Posiziona la pentola alla luce diretta del sole, assicurandoti di orientarla verso il sole che si muove nel cielo. I raggi del sole saranno riflessi dal foglio di alluminio e concentrati sulla pentola, cuocendo il cibo all'interno.
7. Regola la pentola secondo necessità: se il sole è troppo basso nel cielo o se il cielo è nuvoloso, potrebbe essere necessario regolare la pentola per assicurarsi che riceva abbastanza luce solare. Puoi farlo inclinando la pentola o spostandola in un luogo più soleggiato.

Con questi semplici passaggi puoi facilmente realizzare la tua cucina solare e iniziare a gustare deliziosi pasti cucinati al sole.

progetti

I forni solari sono concentratori solari in cui precisione ed efficienza sono state sacrificate in favore della facilità di costruzione e dell'utilizzo di materiali facilmente reperibili. Vengono utilizzate geometrie imprecise che consentono comunque temperature di ebollizione dell'acqua o di cottura del pane. Alcuni calcoli relativi alla progettazione di forni solari con riflettori paraboloidali sono disponibili nella paginadedicata ai calcoli relativi al sole .

Esiste un'ampia gamma di modelli di cucine solari, ognuno con i propri costi, vantaggi e condizioni ottimali. Alcuni esempi...

• 
  Cucina a pannello solare: semplicemente una scatola tagliata con un foglio di alluminio incollato ai lati. Progetto di esempio: matematico meccanico per paraboloidi
• 
  Cucina solare a scatola: il pannello di vetro crea l'effetto serra. Esempio di progetto: progetto di ricerca sulla cucina solare a scatola
• 
  Fornello solare a cestello: un fornello solare a scatola culturalmente appropriato. Esempio di progetto: fornello solare parabolico a cestello di salice
• 
  Cucina solare satellitare: la forma parabolica concentra la luce solare in un unico punto. Esempio di progetto: cucina solare a forma di sedia Papasan
• 
  Fornello solare parabolico: assemblato dai bambini utilizzando formule matematiche. Progetto di esempio: come realizzare un forno solare per bambini (Locally Delicious)
• 
  Fornello solare a forma di ombrello: gli ombrelli sono spesso conici, ma possono anche avvicinarsi molto alla parabola. Esempio di progetto: come realizzare un fornello solare "Sunbrella"
• 
  Fornello solare per pneumatici: un panino ricavato da pneumatici neri riciclati per un sacco di isolamento e risparmio

Cucina solare a scatola

Dal progetto di ricerca sulla cucina solare a scatola

Sebbene siano stati inventati centinaia di progetti innovativi di cucine solari, la cucina solare a scatola è quella che riceve la maggiore considerazione a causa del suo diffuso utilizzo a livello globale, in particolare nei paesi in via di sviluppo.

Una cucina solare a scatola è fondamentalmente una grande scatola con un coperchio in vetro che funge da forno. Tuttavia, le perdite di calore su una superficie più ampia compenseranno parzialmente il guadagno aggiuntivo grazie alla maggiore superficie di raccolta del calore. Ciò che solitamente si fa per compensare è l'utilizzo di una copertura vetrata e di riflettori per aumentare la superficie apparente del collettore. Questi riflettori possono essere realizzati con diversi materiali e il loro scopo principale è riflettere la luce solare attraverso il materiale di vetratura e nello spazio di cottura all'interno della scatola.

La pentola a pressione è costituita da un involucro che intrappola il calore, solitamente costituito da una scatola realizzata in materiale isolante con una superficie rivestita da un materiale trasparente, come vetro o plastica. Ciò consente alla pentola a pressione 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 sia nelle giornate fredde e ventose che in quelle calde, oltre ad avere l'ulteriore vantaggio di bloccare eventuali perdite che potrebbero potenzialmente infiltrarsi e danneggiare la pentola a pressione. Per la cottura si consiglia una pentola scura, poiché assorbe la massima quantità di calore e consente temperature di cottura più elevate. ^{[ 8 ]}

Una buona regola pratica per capire quando il sole è abbastanza alto nel cielo da consentire una cottura efficiente è quando la lunghezza dell'ombra proiettata sul terreno è inferiore all'altezza dell'individuo.

Cucina solare parabolica

Dalla cucina solare parabolica

Un fornello solare parabolico è essenzialmente un concentratore di energia solare utilizzato per cuocere il cibo o pastorizzare l'acqua. I progetti parabolici sono in uso da secoli. L'idea di concentrare la luce utilizzando specchi curvi fu sviluppata da Greci, Aztechi, Inca, Romani e Cinesi. Gli Inca usavano bronzo e oro per i loro specchi e costruivano strutture alte diversi piani. Questa tecnologia sembra essere apparsa più o meno nello stesso periodo per ciascuna di queste civiltà.

Esistono molti modelli e progetti di cucine solari parabolici. Alcuni sono realizzati con materiali di scarto raccolti localmente, mentre altri sono realizzati con materiali altamente lavorati, durevoli ma più costosi. Ecco link e foto di diversi modelli di cucine solari parabolici.

imbuto solare

Dall'imbuto solare

Un imbuto solare è la base di molti progetti di cottura solare. In esso, la luce viene convogliata da riflettori piatti verso una pentola o un'altra superficie da riscaldare, situata all'altra estremità dell'imbuto. Questo differisce dai progetti 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

Dai 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 i ricevitori planari pari al limite termodinamico: 1/sin(θa), dove θa è metà dell'angolo entro il quale i riflettori dirigono tutta la luce incidente sull'apertura verso il ricevitore. I concentratori parabolici composti (CPC) possono essere aggiunti a distillatori solari, pastorizzatori solari e cucine solari. I CPC possono aumentare la potenza di questi dispositivi e la loro efficienza concentrando la luce solare per renderli più efficaci.

Recentemente, una ricerca ha dimostrato che incorporando concentratori parabolici composti (CPC) per aumentare la raccolta della luce di un distillatore solare ^{[ 9 ]} e di un pastorizzatore solare per acqua, ^{[ 10 ]} è possibile migliorare l'efficienza e la produttività.

della cottura integrata

Dalla cucina integrata

La cottura integrata combina l'uso di:

1. Un modello di cucina solare adatto ogni volta che splende il sole;
2. Una pentola a calore trattenuto (cesto 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
3. Una cucina migliorata (ovvero una cucina efficiente) da utilizzare quando non c'è abbastanza luce solare.

Usi alternativi

Oltre alla cottura, questi dispositivi possono essere utilizzati per altri scopi. Alcuni esempi sono

1. Pastorizzazione dell'acqua
2. Per disinfettare le forniture mediche secche
3. Per disinfettare gli utensili

Analisi dell'efficienza

Dall'analisi dell'efficienza di una cucina solare

Ecco un'analisi dell'efficienza delle cucine solari basata sulla prima e sulla seconda legge della termodinamica , che spiega 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 procurarsi la legna da ardere, il che le mantiene più vicine a casa e al sicuro. ^{[ 11 ]}
• Più economico rispetto alla cottura con legna da ardere o carbone.
• Riduzione delle emissioni di CO2 _e metano.
• Le cucine solari possono essere facilmente costruite in poche ore, dopo una formazione molto elementare.
• Le cucine solari sono generalmente leggere.

salute

Dalla cucina solare alla salute

La buona notizia è che è possibile respirare aria fresca mentre si cucina, utilizzando una cucina solare. La cottura solare non produce alcun fumo.

In passato, la ragione principale per cui le persone adottavano la cucina solare era la necessità di ridurre il degrado ambientale causato dall'eccessivo utilizzo di legna da ardere. Più recentemente, le malattie respiratorie causate dai fumi tossici dei fuochi da cucina sono state riconosciute come un grave problema di salute. Secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), uccidono 1,5 milioni di donne e bambini ogni anno. Le cucine solari affrontano anche queste gravi minacce per la salute.

La tecnologia della cottura solare esiste da decenni, ma è stata poco compresa e non ampiamente diffusa. Ecco alcune idee su cosa sia la cottura solare, le sue potenzialità e i suoi limiti.

Svantaggi

• La preparazione di un pasto può richiedere molto tempo.
• Non è sempre soleggiato.
• La cottura solare può essere effettuata solo quando il sole è sufficientemente forte a mezzogiorno, ma potrebbe essere necessario consumare cibo caldo molto prima.
• Nei paesi in via di sviluppo la cottura deve essere effettuata all'aperto, il che può rappresentare un'ulteriore minaccia.
• Non funziona bene in zone ventose.
• Può essere incoerente e può produrre cibo non commestibile
• La cucina solare ha un rapporto inaspettato con la violenza. ^{[ 11 ]} Esistono aneddoti secondo cui le cucine solari non sono promosse da alcune ONG in Africa a causa della violenza domestica. Quando il tempo non è stato adatto per cucinare e il marito torna a casa e non trova il pasto pronto, può diventare violento nei confronti della moglie. (Ciò solleva altri problemi, ma uno dei problemi immediati è non aggravare la situazione della vittima avendo una cucina inaffidabile.) ^{[ verifica necessaria ]} Questo fallimento del pasto potrebbe avere una soluzione tecnologica: la cucina integrata (vedi Wikia:Solarcooking:Metodo di cottura integrato ).

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Organizzazioni correlate

Diverse organizzazioni non governative (ONG) e organizzazioni private si sono impegnate a promuovere i benefici della cottura solare nelle aree rurali in via di sviluppo, dalla creazione di progetti fai da te all'allestimento di campi di addestramento per insegnare agli abitanti dei villaggi come costruire e cucinare con questi dispositivi. Molte di queste organizzazioni hanno già pubblicato online progetti di cucine di successo, mentre altre sono in diverse fasi di progettazione. Alcuni di questi gruppi sono elencati di seguito:

1. Rete mondiale di cucine solari
2. Cucine solari internazionali
3. Kyoto Twist Solar Cooking Society
4. Energia solare internazionale
5. Centro per la tecnologia rurale
6. Il progetto di energia solare centroamericana
7. SUN OVENS International, Inc.
8. Iniziativa Lazola

Solar Cookers International

L'autorità sovrana in materia di cucina solare è Solar Cookers International (SCI) . L'organizzazione diffonde la conoscenza e le competenze in materia di cucina solare in tutto il mondo, in particolare nelle aree con abbondante luce solare e fonti di combustibile in diminuzione. SCI ha permesso a 30.000 famiglie in Africa di cucinare con l'energia del sole, liberando donne e bambini dal peso di raccogliere la legna e trasportarla per chilometri.

La Solar Cookers World Network è un'alleanza di oltre 500 organizzazioni non governative (ONG), produttori e privati ​​che promuovono attivamente la cottura solare in oltre 100 paesi. Questo sito wiki consente ai partecipanti alla rete di condividere informazioni e collaborare a progetti e ricerche. La cottura solare è una parte importante della cucina integrata, che include anche l'uso di stufe a legna a basso consumo e cucine a ritenzione di calore.

Vedi anche

• Cucine solari e stufe efficienti aiutano le famiglie rurali di tutto il mondo
• Collettori solari termici fai da te
• Galleria di cucina solare Humboldt
• Cucine per cucine istituzionali
• Cucina verde
• Calcoli relativi al sole
• Utilizzo di due collettori parabolici per simulare un paraboloide

collegamenti esterni

• Wikipedia:Cottura solare
• Progetto di concentratore solare parabolico fai da te gratuito e facile
• Come sfruttare l'energia del sole realizzando un concentratore solare
• https://twitter.com/JohnPaulGarland/status/1777739907651231812

Riferimenti