poniedziałek, 16 lipca 2012

Piekarnik i kuchenka zasilane słońcem


Tak się składa, że promieniowanie słoneczne o wiele łatwiej można wykorzystać do wytwarzania ciepła niż prądu co w praktyce jest możliwe dzięki przemysłowo wytwarzanym modułom fotowoltaicznym.  Aby uzyskać ciepło i je nie stracić należy zachować kilka prostych zasad

  • - promienie słoneczne trafiające na czarną powierzchnię podgrzewają ją jak dzieje się to z czarnymi ubraniami lub ciemnymi samochodami 
  • - za pomocą lupy można skupić promienie słoneczne uzyskując temperaturę kilkuset stopni
  • - dzięki lusterku można dowolnie przekierowywać promienie i za pomocą kilku lusterek można tak jak przy lupie skupić je w jednym punkcie.
  • - ciepło słoneczne można gromadzić i podtrzymywać przy użyciu materiałów izolacyjnych jak np. wełna.   
  • - szyby przepuszczają słońce i jednocześnie zapobiegają szybkiej ucieczce ciepła choć oczywiście słabiej niż materiały izolacyjne, podwójne oszklenie daje lepszy efekt
  • - promieniowanie słońca przetwarzane są w ciepło gdy po przejściu przez szybę trafi na ciemną powierzchnię. Przy szczelnej konstrukcji i dobrej izolacji wewnątrz piecyka temperatura może dojść do 180 oC

Zasadniczo można wyróżnić dwa typy konstrukcji urządzeń pozwalających uzyskać ciepło z promieniowania słońca: piekarnik solarny wykorzystujący efekt cieplarniany oraz kuchenka paraboliczna działająca na zasadzie koncentracji promieni słonecznych. Oba urządzenia różnią się wykorzystaniem promieniowania bezpośredniego i rozproszonego. Piekarnik wykorzystuje oba rodzaje promieniowania dlatego też wystarczy nakierować na południe i dobrze działa w dni kiedy słońce  co jakiś czas wygląda i chowa się za chmury  natomiast kuchenka działa dzięki promieniowaniu bezpośredniemu w związku z czym co raz na pół godziny należy nastawiać ją za poruszającym się słońcem. 

Piekarnik solarny to izolowana skrzynka z czarnymi ścianami wewnątrz przykryta od góry podwójną szybą. Krótkie fale promieniowania słonecznego są przetwarzane przez ciemną powierzchnię w długofalowe promieniowanie cieple. Formy do pieczenia i garnki mają czarną powierzchnią tak aby absorbować promieniowanie. Ponieważ powstałe wewnątrz długofalowe promieniowanie cieplne jest zatrzymywane przez podwójne okno oraz izolowane ścianki wewnątrz dochodzi do wzrostu temperatury. Producenci piekarników typlu pudełkowego jak Sun Oven  czy LAZOLA podają 160 oC  jako maksymalną temperaturę jaka może w nich powstać. Piecyk solarny można skonstruować samemu z ogólnie dostępnych materiałów. Najprostsze eksperymentalne piekarniki powstają nawet z kartonów po pizzy czy pudełek po butach budowane przez uczniów np. na lekcjach techniki w celu przybliżenia zasady działania.

Do zbudowania profesjonalnych, dobrze działających piecyków potrzebne są: szyby, drewniane listwy, drewniane płyty klejone, wkręty, gwoździe, klej do drewna, wełna do izolacji, zużyte płyty aluminiowe z druku offsetowego (dostępne w większych drukarniach), czarna farba żaroodporna.
Poniżej zdjęcia obrazujące powstawanie piecyka własnej roboty. Jest to piecyk pudełkowy typu ULOG rozwinięty przez Urlicha Oehlera około 1985 w Bazylei wielokrotnie kopiowany i modyfikowany, ze względu na łatwą dostępność do materiałów konstrukcyjnych oraz instrukcji montażu  najbardziej rozpowszechniony w Europie.

 Do budowy piekarnika wykorzystano sklejane płyty drewniane będące odpadem z remontu mieszkania

Po wycięciu ścian i zbiciu ramy otrzymujemy szkielet piekarnika

Boczne ściany są nachylone pod kątem 30 stopni

Widok pudełka od dołu

Największą trudność sprawia przygotowanie ram okiennych

Prawie gotowe okno przed założeniem ostatniej ramy

Okno razem z przymocowanym do niego na zawiasach reflektorem

Złączone dwie płyty z druku offsetowego (50x70cm) z odrysowanymi wzorem niecki do wycięcia

Płyta offsetowa daje się łatwo ciąć  






Również zaginanie krawędzi i składanie niecki w całość nie stanowi większego problemu


Gotową nieckę pomalowana farbą żaroodporną


Gotowa niecka mocowana do ramy


Piekarnik prawie gotowy


Pozostaje tylko od spodu włożyć izolację, w tym przypadku są to zwykłe gazety


Szybę z reflektorem trzeba przytwierdzić do zamkniętego od dołu pudełka


Piekarnik solarny gotowy


 
Widok piekarnika od tyłu


Piekarnik otwarty wystawiony w kierunku słońca

Piekarnik  ustawiony na tylnej ściance


Takie ustawienie z kątem nachylenia okna 60 stopni przeznaczone do pieczenia w zimowe, słoneczne dni




Kuchenka paraboliczna składa się z lustrzanej powierzchni tak uformowanej, że odbite promienie skupiają się w jednym punkcie, ogniskowej. W tym miejscu umieszczony czarny garnek zostaje podgrzany przez wielokrotnie skoncentrowane słońce.  Kuchenki paraboliczne występują w różnych odmianach i wielkościach od mini ekspres parzący kawę do wielkich kuchni dla setek ludzi.  Takie kuchenki są dostępne, można je zamówić i złożyć, ich producenci podają maksymalną osiąganą  temperaturę w wysokości 200 oC EG Solar  a nawet 300 oC Solar Papillon
Najpowszechniejszym modelem kuchenki parabolicznej produkowanej seryjnie jest SK 14 rozwinięty w Niemczech w latach 80-tych.

Seryjnie produkowana kuchenka paraboliczna

Do zbudowania eksperymentalnych egzemplarzy używa się np. parasole. można także zrobić to samemu z talerza anteny satelitarnej oklejając wewnętrzną stronę połyskową taśmą aluminiową, ewentualnie folią aluminiową do pakowania żywności. 

Przykład innowacyjnego wykorzystania parasola


Poniżej zdjęcia kuchenki zbudowanej w garażu z talerza satelitarnego.   


Antena satelitarna, folia aluminiowa, kilka desek, uchwyt, czarny garnek  kilka godzin i kuchenka gotowa

Widok z tyłu

Kuchenka  wystawiano dokładnie na południe

Promienie słoneczne po odbiciu od talerza skupiają się na spodzie garnka

Zwykły srebrny garnek pomalowany czarnym żaroodpornym lakierem


Na tym zdjęciu widać, że powierzchnia talerza nie jest idealnie gładka mimo to pozwala zagotować wodę



Porównanie kuchenki parabolicznej i piecyka pudełkowego

Każdy rodzaj urządzenia do gotowania ze słońcem ma swoje typowe wady i zalety. Kuchenka solarna ze względu na osiąganie wysokich temperatur doskonale nadaje się do smażenia potraw jak np. naleśniki oraz do gotowania wody. Trzeba natomiast utrzymywać w czystości reflektor i uważać na to by przez przypadek nie oślepiać sąsiadów lub wywołać pożaru. Z kolei piecyk solarny jest prosty w budowie i użytkowaniu. Nic nie może się w nim przypalić tak więc osoba gotująca może zostawić na dłuższy czas i zająć się innymi sprawami. Wadą może być tutaj właśnie wydłużony czas gotowania oraz przygotowania mniejszej ilości posiłku niż w przypadku kuchenki parabolicznej. 

Modele hybrydowe

W praktyce występują połączenia elementów obu urządzeń i tak piecyki wyposażane są w reflektory kierujące jak najwięcej promieni słonecznych do wnętrza a po zamknięciu utrzymują temperaturę oraz kuchenki koncentryczne w których garnek chroniony jest przed wiatrem przez osłony w postaci szyb lub folii

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz