Изготовление солнечной печи своими руками: варианты и особенности. Солнечная печь: современный и безопасный способ приготовления пищи

Еще издавна было замечено нашими предками, что в жаркий знойный день солнце вокруг все так прогревает, что например на камнях не составит особого труда пожарить яичницу. Таким образом приручив Солнце, люди пошли дальше, и изобрели солнечную печь , которая стала гораздо эффективнее и функциональнее раскаленных камней. Солнечная печь уже давно применяется людьми, для приготовления пищи, в южной части Земного шара, и с уверенностью можно сказать, что если вы там путешествуете, такая печка обязательно вам может пригодиться.

Солнечные печи могут иметь самый различный вид. Солнечные печи встречаются разные по своим размерам. Это могут быть небольшие печи в виде ящиков или коробок. А могут быть и печи, размером со шкафы или большие агрегаты с дополнительной системой линз, которые концентрируют солнечные лучи.

Простая самодельная солнечная печка

Несмотря на разнообразие солнечных печей, действуют все они одинаково – готовят или разогревают еду. А способствует этому солнце. Самым же простым вариантом солнечной печи является обычная коробка. Такая коробка изнутри обклеивается фольгой, чтобы отражать солнечные лучи. В коробку помещается кастрюлька обязательно черного цвета, чтобы поглощать энергию, отраженную фольгой и прямых солнечных лучей. Солнечная печка накрывается стеклянной крышкой. Через нее лучи просачиваются в конструкцию, а при помощи изоляции там задерживаются. Края крышки коробки направляются таким образом, чтобы отражать как можно больше солнечных лучей на кастрюльку. Лучше печь по такому проекту делать из металла.

Для того, чтобы печь эффективно готовила пищу, стоит и посуду для этого выбирать в черных тонах. Иначе все тепло будет отталкиваться от светлых стенок посуды. В печи будет собираться больше тепла, если ее корпус покрывается изоляцией. Учитывая все правила можно сконструировать печи, которая будет нагреваться до девяноста градусов. А этого вполне довольно для готовки. Конечно, замысловатое блюдо на таком устройстве варить не стоит, а вот что-либо разморозить или разогреть можно запросто.

Конструкция самодельной солнечной печи

Еще одна конструкция солнечной печки, которую тоже легко изготовить из подножного хлама.

Вырезаем по схеме из любой коробки подходящего размера. Подойдет коробка из под микроволновки или маленького телевизора. Обклеиваем полученную конструкцию фольгой. Если в экстремальных условиях будут трудности с фольгой, используйте другие предметы отражающие солнечные лучи. Далее из подножного хлама делается подставка под кастрюльку или другую банку для еды. Банка или кастрюлька должна быть черного цвета. Кастрюльку запихиваем в прозрачный целлофановый пакет, который герметично завязываем. Он будет сохранять тепло в кастрюле. Такая печь очень легка и может спокойно носиться с собой.

Несомненным плюсом солнечных печей может считаться их компактность. Установив на солнце такую печку, разогреть получиться сразу несколько посудин. А из всей энергии потребуется только солнечное тепло. Причем печка будет согреваться не обязательно под прямым солнечным потоком, иногда хватает и рассеянного света.

Недостаток солнечной печи в том, что разогреть пищу, когда скроется солнце, не возможно. А днем любое блюдо будет вариться долго, а именно несколько часов. Но, если вы любитель жареных кушаний, тогда солнечная печка не для вас.

Солнечные печки могут иметь и более мощную систему нагрева. Это получается в том случае, когда применяются зеркала или другие приспособления, например линзы, концентрирующие солнечные лучи. Причем температура в таких печах настолько высока, что получатся даже пироги, а вода с легкостью закипает.

Солнечные печи дешевы и просты в изготовлении. Они состоят из просторной хорошо тепло изолированной коробки, выстеленной отражающим свет материалом (например, фольгой), накрытой стеклом и оборудованной внешним отражателем. Кастрюля черного цвета служит поглотителем, нагреваясь быстрее, чем обычная посуда из алюминия или нержавеющей стали. Солнечные печи можно использовать для обеззараживания воды, если доводить ее до кипения. Даже если не доводить, а открыть крышку кастрюли с водой, лучше если кастрюля внутри тоже будет черной. Солнечные лучи сами по себе способны убивать микроорганизмы, но качество такого обеззараживания хуже чем кипячение.

Тепловая мощность солнечной печи

Тепловая мощность солнечной печи определяется количеством солнечной радиации, рабочей поглощающей поверхностью печи (обычно между 0,25 м2 и 2 м2) и ее термическим КПД (обычно 20-50%). В таблице сравниваются типичные значения площади, эффективности и мощности для ящичной печи и печи-отражателя.

Как правило, печи-рефлекторы имеют гораздо большую рабочую поверхность, чем ящичные. Следовательно, они намного мощнее, на них можно кипятить больше воды, готовить больше еды, или обрабатывать сопоставимые количества за меньший промежуток времени. С другой стороны, их тепловая эффективность ниже, потому что посуда остывает под воздействием атмосферы.

В тропических и субтропических странах можно рассчитывать на ясную погоду и нормальную ежедневную освещенность почти круглый год. Около полудня, когда суммарная солнечная освещенность достигает 1000 Вт/м2, вполне реально рассчитывать на тепловую мощность в 50-350 Вт, в зависимости от типа и размера плиты. Количество излучения утром и в дневные часы, естественно, ниже и не может полностью компенсироваться системой слежения за Солнцем.

Для сравнения: сжигание 1 кг сухой древесины производит приблизительно 5000 Вт, помноженные на термический КПД плиты (15 % для примитивного очага и 25-30 % для улучшенной кухонной плиты, используемой в развивающихся странах). Тепловая мощность, фактически достигающая посуды, составляет, таким образом, 750-1500 Вт.

Количество солнечной радиации резко снижается при облачности и в сезон дождей. В условиях нехватки прямого излучения солнечная печь непригодна ни для чего, кроме хранения готовой еды в теплом виде. Слабым местом солнечных печей (независимо от их типа) является то, что в облачные и дождливые дни (2-4 месяца в год для большинства развивающихся стран) пищу приходится готовить при помощи обычных средств: на дровах, газовой или керосиновой горелке.

Эта солнечная печь создана из материалов легко доступных, и при этом не слишком дорогих. Большая часть примененных материалов представляла собой вторичное сырье. Мы пользуемся ею в Венгрии, в летнее время, в солнечные и сухие дни. Температура воздуха обычно 30-35 градусов Цельсия, но некоторые блюда она может готовить и при более низких температурах. До тех пор, пока солнечно на улице!

Это не первая солнечная печь, которую мы построили. Первая была сделана из строительного картона, и мы ею пользовались около четырех сезонов. Она работала практически так же хорошо, как эта, но нынешняя несколько более надежна и удобна в использовании. У меня нету изображений конструкции этой печи, но я не считаю, что это важно. Я объясню, как ее построить и какие материалы я применил, но, полагаю, возможны разные варианты конструкции, и я скажу, что считаю важным для того, чтобы эта вещь работала.

В жаркий солнечный день температура в этой печи может достигать 120 градусов Цельсия. Мы использовали печь, чтобы готовить многие блюда, такие, как макароны, рис, соус для макарон, суп, колбасу, цыплят, овощи, фарш, кексы и прочее. Это удобно, так как не требует больших усилий, чтобы таким образом готовить пищу. И еще более важно, конечно – что очень здорово готовить еду только на чистой солнечной энергии!

Прошу иметь в виду, что некоторые изображения в данной инструкции относятся к картонной версии. У меня не очень много изображений усовершенствованного варианта, и старая версия демонстрирует принципы так же хорошо, как и новая.

Шаг 1: Термоизолирующий короб.

Одна из важнейших частей, необходимых для постройки данной печи (если не самая важная) – это короб с хорошей теплоизоляцией. Он не обязательно должен иметь крышку (верх). В нашем случае мы использовали пенопластовый ящик, применявшийся ранее для перевозки сухого льда, и он оказался очень подходящим. Вы, разумеется, можете применить другую пенопластовую коробку, если сможете ее найти, если же нет — можете приобрести пенопласт или другой аналогичный материал в вашем местном строймаркете, и сделать короб из него. Важным я считаю, чтобы короб был не слишком высоким, поскольку будет сложно отражать солнечные лучи так, чтобы они достигали вашей варочной посуды на дне.

Шаг 2: Внешний короб.

Пенопластовый ящик может быть не очень прочным, следовательно, разумно заключить его в корпус. Для него мы применили древесностружечные плиты, оставшиеся от строительства (не знаю, как они называются по-английски, вероятно, какой-то вид «древесины», наши плиты были довольно водоупорны), и построили вполне красивый и прочный корпус. Я даже снабдил его ручками от старого кухонного шкафа, чтобы легче переносить всю печь. У нас она обычно неподвижна, но вы можете подумать о том, чтобы добавить колеса.

Шаг 3: Стеклянная крышка для изолирующего короба.

Чтобы закрывать изолирующий короб, вам понадобится что-то, пропускающее внутрь свет. Я полагаю, подойдет любая прозрачная пластина. В моем случае к пенопластовому ящику действительно хорошо подошла рамка для плакатов. Ее даже не обязательно к чему-то крепить, можно просто положить сверху.

Шаг 4: Клапаны.

Чтобы добиться отражения солнечных лучей внутрь короба, вам необходимы клапаны. Наиболее важным из них является задний. Боковые играют не такую важную роль, но я полагаю, что они полезны для предотвращения конвективной утечки тепла из печи. Размер боковых клапанов не очень важен. В моем случае он таков, что они точно сходятся поверх короба, когда он закрыт. Это достаточно много. При закрытии каждый боковой клапан перекрывает половину, как видно на картинках к Шагу 3.

Вам также понадобится что-то, что действовало бы как шарнир. Я взял резиновую трубку и разрезал ее вдоль, а затем прикрепил к корпусу и клапану, как можно видеть на картинке. Это работает неплохо, но, конечно, возможны другие способы это сделать. Далее вам понадобится то, что будет удерживать клапаны под нужным углом. У меня нашлось несколько приспособлений, которые держат открытыми окна, и я установил их на корпус и задний клапан, как это также можно видеть на картинке. Они прекрасно работают, и я доволен, что не пришлось покупать что-то еще для этой задачи. Боковые клапаны попросту опираются на стороны заднего.

Шаг 5: Отражающий материал.

Деревянная поверхность сама по себе недостаточно отражает солнечные лучи, так что вам понадобится покрыть клапаны отражающим материалом. Я просто оклеил их алюминиевой фольгой, и это работает прекрасно. Убедитесь, то перед вами сияющая поверхность. Алюминиевая фольга склонна легко рваться при касании, этот риск можно уменьшить, взяв более толстую фольгу или вообще что-то другое. У меня есть серебристая лента, которую применяли под напольным ламинатом (для закрепления теплоизоляции), и ее я наклеивал везде, где фольга была повреждена, а также чтобы склеивать разные листы фольги, так как ее рулоны были недостаточно широки, чтобы покрыть весь клапан за раз.

Далее я покрыл внутренность короба отражающей термоизоляцией, которая обычно применяется позади радиаторов отопления. Это не должно позволять пенопластовому коробу плавиться, что может произойти из-за излучения тепла от вашей варочной посуды. Но само по себе это недостаточно, так что рекомендую проложить еще что-то между дном и посудой, что также полезно, если у вас нет покрытия вроде примененного мной. Например, кусок гипсокартона, обернутый алюминиевой фольгой, может быть такой хитростью.

Теперь убедитесь, что вы установили задний клапан именно так, что отраженный свет падает на ваш горшок, кастрюлю или то, что вы хотите нагреть.

Шаг 6: Черные горшки и кастрюли

Чтобы быть уверенным, что посуда, в которой вы готовите, поглощает из печи максимум возможной теплоты, убедитесь, что она черная. У нас также есть большая черная кастрюля, которая отлично подходит, и металлическая форма, в которой можно испечь12 кексов.

На самом деле, просто убедитесь, что посуда черная, и используйте подставку, чтобы предотвратить соприкосновение горячей посуды с дном печи.

Шаг 7: Приготовление пищи.

Теперь пора что-нибудь приготовить. Как говорилось раньше, вы можете готовить многие блюда в этой печи, просто начинайте и экспериментируйте, это на самом деле увлекательно.

Просто чтобы привести несколько примеров – мы варим макароны и рис в этой печи. Вы можете это сделать даже в более позднее время дня, и это займет не больше времени, чем в самое жаркое. И даже если это будет немного дольше, вам не обязательно стоять у печи – оно не сбежит и не выкипит. Мы обнаружили, что бурый рис сложно варить в этой печи, потому что его внешняя оболочка не размягчается, как надо. Мясо в нашей печи готовится прекрасно, так же, как и многие соусы, которые вы могли бы приготовить. Овощи также варятся хорошо.

Мы также применяли ее для выпекания кексов. Для такого вида работы важно начать пораньше, так, чтобы они были уже в печи в самое жаркое время – обычно между 13-ю и 15-ю часами, смотря по тому, где вы живете. Кексы требуют высокой температуры для выпечки.

Итак, все, что вам нужно, чтобы приготовить пищу – это понемногу поворачивать солнечную печь примерно каждые полчаса, так, чтобы она оставалась нацелена на солнце. Возможно, вы даже сможете создать систему, которая будет автоматически поворачивать печь за солнцем… При этом не пытайтесь мешать или переворачивать еду все снова и снова, а также не снимайте стекло слишком часто, так как иначе потеряете жар. Дайте, наконец, ей время. Готовка не будет слишком долгой, хотя она и не идет так быстро, как на обычной плите. Хорошо в этом то, что вам не нужно делать много – просто не забудьте вовремя вынуть блюдо.

Шаг 8: Заключительные заметки.

Итак, теперь вы знаете, что мне понадобилось, чтобы создать эту солнечную печь. Она, конечно, может быть и более крупной, или более простой. Как говорилось выше, моя первая версия была просто картонной коробкой, с которой я отрезал одну из крышек и покрыл остальные алюминиевой фольгой. Внутри нее помещался пенопластовый ящик, подходящий по размеру, и имевший сверху рамку со стеклянной крышкой. Клапаны держались вертикально с помощью палочек. Вы можете видеть эту версию на некоторых картинках. Просто посмотрите, что можно сделать без применения слишком многих новых материалов, в противоположность основной идее надежности..

Экология потребления.Наука и техника:Успешное использование солнечных печей (плит) отмечалось в Европе и Индии уже в 18-м веке. Солнечные плиты и духовые шкафы поглощают солнечную энергию, превращая ее в тепло, которое накапливается внутри замкнутого пространства.

Успешное использование солнечных печей (плит) отмечалось в Европе и Индии уже в 18-м веке. Солнечные плиты и духовые шкафы поглощают солнечную энергию, превращая ее в тепло, которое накапливается внутри замкнутого пространства. Поглощенное тепло используется для варки, жарки и выпечки. Температура в солнечной печи может достигать 200 градусов Цельсия.

Ящичные солнечные печи

Ящичные солнечные печи состоят из хорошо изолированной коробки, окрашенной внутри в черный цвет, в которую помещают черные кастрюли с едой. Коробка накрывается двухслойным "окном", которое пропускает солнечное излучение в ящик и удерживает тепло внутри. Вдобавок к нему крепится крышка с зеркалом на внутренней стороне, которая, будучи откинутой, усиливает падающее излучение, а в закрытом виде улучшает теплоизоляцию печи.

Основные преимущества ящичных солнечных печей:

Используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение.
В них можно нагревать одновременно несколько кастрюль.
Они легки, портативны и просты в обращении.
Им не нужно поворачиваться вслед за Солнцем.
Умеренные температуры делают помешивание не обязательным.
Еда остается теплой целый день.
Их легко изготовить и отремонтировать, используя местные материалы.
Они относительно недороги (по сравнению с другими типами солнечных печей).

Присущи им, конечно, и некоторые недостатки:

С их помощью можно готовить только в дневное время.
Из-за умеренной температуры на приготовление пищи требуется продолжительное время.
Стеклянная крышка приводит к значительным потерям тепла.
Такие печи "не умеют" жарить.

Благодаря своим преимуществам, солнечные печи-ящики являются наиболее распространенным видом солнечных печей. Они бывают разных видов: промышленного производства, кустарные и самодельные; формой могут напоминать плоский чемоданчик или широкий низкий ящик. Бывают и стационарные печи, сделанные из глины, с горизонтально расположенной крышкой (в тропических и субтропических районах) или наклонной (в умеренном климате). Для семьи из пяти человек рекомендуются стандартные модели с площадью апертуры (входной площади) около 0,25 м2. В продаже встречаются и более крупные варианты печей -- 1 м2 и более.

Так как тепло, поглощенное внутренней поверхностью коробки, должно передаваться кастрюлям, лучший материал для коробки - алюминий, обладающий высокой теплопроводностью. К тому же, алюминий не подвержен коррозии. Например, стальной ящик, даже с гальваническим покрытием, не может долго противостоять горячей и влажной среде внутри печи в процессе приготовления пищи. Листовая же медь слишком дорога.

Снаружи коробки нельзя прикреплять металлические детали, которые могут создать тепловые мостики. Теплоизоляционным материалом может служить стекло, синтетическая вата или какой-нибудь природный материал (шелуха арахиса, кокосовых орехов, риса, кукурузы и т. д.). Какой бы материал ни использовался, он должен оставаться сухим.

Крышка печи может состоять из одного или двух стекол с воздушной прослойкой. Расстояние между двумя слоями стекла обычно составляет 10-20 мм. Исследования показали, что использование прозрачного материала с ячеистой структурой, который делит внутреннее пространство на маленькие вертикальные ячейки, может существенно уменьшить теплопотери печи, таким образом увеличивая ее эффективность. Внутреннее стекло подвергается термическому воздействию, поэтому часто используется закаленное стекло; или же оба слоя могут состоять из обычного стекла толщиной около 3 мм.

Внешняя крышка солнечной печи является отражателем, который усиливает падающее излучение. Отражающей поверхностью может служить обычное стеклянное зеркало, пластмассовый лист с отражающим покрытием или небьющееся металлическое зеркало. В крайнем случае, можно использовать фольгу от сигаретных пачек.

Внешняя коробка солнечной печи может быть изготовлена из дерева, стеклопластика или металла. Стеклопластик легок, недорог и водостоек, но не очень долговечен в условиях непрерывного использования. Древесина прочнее, но тяжелее и более подвержена порче из-за влажности. Алюминиевые листы в сочетании с деревянными креплениями образуют наиболее качественную поверхность, устойчивую к механическим воздействиям, перепадам температуры и влажности. Армированная алюминием деревянная коробка наиболее прочная, но она стоит дороже и достаточно тяжелая, к тому же ее изготовление требует времени.

Производительность стандартной солнечной печи с площадью апертуры 0.25 м2 достигает около 4 кг пищи в день, т.е. достаточна для семьи из пяти человек.

Пиковая температура внутри солнечной печи может достигать более 150 оC в солнечный день в тропиках; это примерно на 120 оC выше температуры окружающего воздуха. Так как вода, содержащаяся в продуктах питания, не нагревается выше 100 оC, то температура внутри наполненной печи всегда будет соответственно ниже.

Температура в солнечной печи резко понижается, когда в нее помещают посуду с пищей. Важно и то, что температура остается значительно ниже 100 оC большую часть времени приготовления. Но температура кипения 100 оC не нужна для приготовления большинства овощей и каш.

Среднее время приготовления пищи в солнечной печи составляет 1-3 часа в хороших солнечных условиях и умеренной загрузки. Использование тонкостенных алюминиевых кастрюль значительно сокращает время приготовления по сравнению с посудой из нержавеющей стали. Кроме того, влияют и такие факторы:

Время приготовления сокращается в условиях большой освещенности, и наоборот.
Высокая температура окружающего воздуха сокращает время приготовления, и наоборот.
Небольшой объем пищи за одно приготовление снижает время готовки - и наоборот.

Зеркальные печи (с отражтелем)

Простейшая зеркальная печь представляет собой параболический рефлектор и подставку для кастрюли, расположенную в фокусе печи. Если печь выставлена на Солнце, то солнечный свет отражается от всех рефлекторов в центральную точку (фокус), нагревая кастрюлю. Рефлектор может представлять собой параболоид, изготовленный, например, из листовой стали или отражающей фольги. Отражающая поверхность обычно изготовлена из полированного алюминия, зеркального металла или пластика, но может состоять также из множества маленьких плоских зеркал, прикрепленных к внутренней поверхности параболоида. В зависимости от нужного фокусного расстояния, рефлектор может иметь форму глубокой миски, в которую полностью погружается кастрюля с едой (короткое фокусное расстояние, посуда защищена от ветра) или мелкой тарелки, если кастрюля устанавливается в фокусной точке на определенном расстоянии от рефлектора.

Все печи-отражатели используют только прямое солнечное излучение, и поэтому должны постоянно поворачиваться за Солнцем. Это усложняет их эксплуатацию, так как ставит пользователя в зависимость от погоды и регулирующего устройства.

Преимущества зеркальных печей:

Способность достигать высоких температур и, соответственно, быстрое приготовление пищи.
Относительно недорогие модели.
Некоторые из них могут служить также для выпечки.

Перечисленным достоинствам сопутствуют и некоторые недостатки:

В зависимости от фокусного расстояния, печь должна поворачиваться за Солнцем примерно каждые 15 минут.
Используется только прямое излучение, а рассеянный солнечный свет теряется.
Даже при небольшой облачности возможны большие потери тепла.
Обращение с такой печью требует определенного навыка и понимания принципов ее действия.
Отраженное рефлектором излучение очень ярко, слепит глаза, и может привести к получению ожога при контакте с фокальным пятном.
Приготовление пищи ограничивается дневными часами.
Повару приходится работать на жарком солнце (за исключением печей с фиксированной фокусировкой).
Эффективность печи в большой степени зависит от изменяющейся силы и направления ветра.
Блюдо, приготовленное днем, к вечеру остывает.

Сложность обращения с этими печами в сочетании с тем фактом, что повар вынужден стоять на Солнце, является главной причиной их невысокой популярности. Но в Китае, где приготовление еды традиционно требует высокой температуры и мощности, они широко распространены.

Тепловая мощность

Стандартные значения площади, эффективности и производительности ящичной печи и печи-отражателя

Солнечное излучение и печи

Главной предпосылкой успешного использования солнечной печи является адекватная освещенность с небольшим числом облачных дней в течение года. Продолжительность и интенсивность солнечного излучения должны позволять использование солнечной печи в течение длительных периодов. В то время как в Центральной Европе приготовление пищи с использованием солнечной энергии возможно в солнечный летний день, для солнечной печи желательно минимальное количество солнечной энергии 1500 кВт·ч/м2 в год (что соответствует средней ежедневной инсоляции 4 кВт·ч/м2). Но среднегодовые показатели могут иногда вводить в заблуждение. Существенное условие для пригодности солнечной печи - это стабильная летняя погода, то есть регулярные, предсказуемые периоды безоблачных дней.

Ресурсы солнечной энергии в разных странах существенно отличаются даже в пределах тропического пояса в странах третьего мира. К примеру, солнечное излучение в большинстве регионов Индии считается очень хорошим с точки зрения использования солнечной энергии. Среднее количество солнечной энергии составляет от 5 до 7 кВт·ч/м2 в день в зависимости от региона. На большей части территории страны освещенность достигает минимума в течение сезона дождей и почти так же мала в течение декабря и января.

Климат и солнечный потенциал Кении благоприятны для использования солнечных печей. Кения расположена близко к экватору и поэтому имеет тропический климат. В столице страны Найроби количество солнечной энергии составляет от 3,5 кВт·ч/м2 в день в июле до 6,5 кВт·ч/м2 в день в феврале, а в других областях остается практически неизменной (6,0 - 6,5 кВт·ч/м2 в день в провинции Лодвар). Солнечная радиация в Найроби позволяет готовить пищу с помощью солнечной энергии девять месяцев в году (кроме июня-августа). С другой стороны, в облачные или туманные дни приходится полагаться на традиционные виды топлива. Однако, в провинции Лодвар солнечными печами можно пользоваться круглый год.

Солнечные печи для развивающихся стран

Цель использования солнечных печей, несомненно, заключается в экономии энергии в условиях двойного энергетического кризиса: кризис бедных слоев населения, заключающийся в возрастающей нехватке дров, и кризис национальной энергетики - возрастающее давление на ее платежный баланс.

По сравнению с другими странами, развивающиеся страны потребляют очень мало энергии. К примеру, норма потребления энергии на душу населения в Индии в 1982 году - 7325 ГДж - была одной из наименьших в мире. Но уровень потребления энергии этой страны растет почти в два раза быстрее, чем ее валовой национальный продукт. То же самое происходит и в других развивающихся странах.

Большинство жителей развивающихся стран получает основную часть потребляемой ими энергии из некоммерческих источников: из традиционных местных ресурсов энергии, за счет своего физического труда. Они просто не могут позволить себе купить нужное количество коммерчески производимой энергии.

Логическое следствие этого - относительная нехватка топлива для бедных слоев населения, чей уровень жизни в результате еще далее ухудшается. Солнечные печи - это шаг на пути к улучшению условий их жизни.

Из всего "бедного большинства" жителей стран третьего мира, солнечные печи должны в первую очередь использоваться сельским населением.

Сколько нужно энергии для приготовления пищи

Ежедневная потребность в топливе зависит от того, какая пища готовится и от ее количества. Житель развивающейся страны сжигает, в среднем, 1 тонну дров в год. Типичной индийской семье нужны 3-7 кг дров в день; в более прохладных регионах ежедневное количество дров для одной семьи составляет почти 20 кг зимой и 14 кг летом. На юге Мали среднестатистическая семья (состоящая из 15 человек) сжигает около 15 кг дров в день. Исследование, проведенное в лагере афганских беженцев в Пакистане, показало, что ежедневная потребность в дровах там составляет до 19 кг на семью. Более половины дров в типичном домашнем хозяйстве уходит на выпечку хлеба, остальные - на приготовление другой пищи. Зимой, естественно, дров требуется больше.

Несмотря на то, что количество энергии, необходимое для приготовления пищи, является разным, солнечные печи дают значительную экономию энергии. Первоочередная задача солнечных печей - снижение потребности в дровах, которые до сих пор являются важнейшим топливом для приготовления пищи. Проблема заключается в том, что древесина недорога по сравнению с керосином, баллонным газом и электричеством. Возрастающая неконтролируемая вырубка деревьев для собственных нужд и на продажу является основной причиной исчезновения лесов, расширения пустынь, эрозии почвы, снижения уровня подземных вод, и оказывает долгосрочное неблагоприятное воздействие на экологический баланс. Скудные остатки лесов в Пакистане и безудержная вырубка лесов в Кении служат доказательством того, что страхи по этому поводу не преувеличены.

В целом, солнечные печи вряд ли могут внести большой вклад в национальную энергетику. Однако они могут весьма существенно улучшить условия жизни бедняков, помочь им преодолеть личный энергетический кризис.

Солнечные печи бывают разных форм и размеров. Приведем несколько примеров: духовой шкаф, печь-концентратор, рефлектор, солнечный пароварочный аппарат и т.д. При всем разнообразии моделей, все печи улавливают тепло и удерживают его в теплоизолированной камере. В большинстве моделей солнечный свет непосредственно воздействует на пищу.

Ящичные солнечные печи

Основные преимущества ящичных солнечных печей:

используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение,
в них можно нагревать одновременно несколько кастрюль,
они легки, портативны и просты в обращении,
им не нужно поворачиваться вслед за Солнцем,
умеренные температуры делают помешивание не обязательным,
еда остается теплой целый день,
их легко изготовить и отремонтировать, используя местные материалы.

Они относительно недороги (по сравнению с другими типами солнечных печей).

Присущи им, конечно, и некоторые недостатки:

с их помощью можно готовить только в дневное время,
из-за умеренной температуры на приготовление пищи требуется продолжительное время,
стеклянная крышка приводит к значительным потерям тепла,
такие печи "не умеют" жарить.

Производительность стандартной солнечной печи с площадью апертуры 0,25 м2 достигает около 4 кг пищи в день, т.е. достаточна для семьи из пяти человек.

Пиковая температура внутри солнечной печи может достигать более 150° C в солнечный день в тропиках; это примерно на 120° C выше температуры окружающего воздуха. Так как вода, содержащаяся в продуктах питания, не нагревается выше 100° C, то температура внутри наполненной печи всегда будет соответственно ниже.

Температура в солнечной печи резко понижается, когда в нее помещают посуду с пищей. Важно и то, что температура остается значительно ниже 100° C большую часть времени приготовления. Но температура кипения 100° C не нужна для приготовления большинства овощей и каш.

время приготовления сокращается в условиях большой освещенности, и наоборот,
высокая температура окружающего воздуха сокращает время приготовления, и наоборот,
небольшой объем пищи за одно приготовление снижает время готовки - и наоборот.

Зеркальные печи с отражателем

Отражающая поверхность обычно изготовлена из полированного алюминия, зеркального металла или пластика, но может состоять также из множества маленьких плоских зеркал, прикрепленных к внутренней поверхности параболоида. В зависимости от нужного фокусного расстояния, рефлектор может иметь форму глубокой миски, в которую полностью погружается кастрюля с едой (короткое фокусное расстояние, посуда защищена от ветра) или мелкой тарелки, если кастрюля устанавливается в фокусной точке на определенном расстоянии от рефлектора.

Преимущества зеркальных печей:

способность достигать высоких температур и, соответственно, быстрое приготовление пищи.
относительно недорогие модели.
некоторые из них могут служить также для выпечки.

Перечисленным достоинствам сопутствуют и некоторые недостатки:

в зависимости от фокусного расстояния, печь должна поворачиваться за Солнцем примерно каждые 15 минут,
используется только прямое излучение, а рассеянный солнечный свет теряется,
даже при небольшой облачности возможны большие потери тепла,
обращение с такой печью требует определенного навыка и понимания принципов ее действия,
отраженное рефлектором излучение очень ярко, слепит глаза, и может привести к получению ожога при контакте с фокальным пятном,
приготовление пищи ограничивается дневными часами,
повару приходится работать на жарком солнце (за исключением печей с фиксированной фокусировкой),
эффективность печи в большой степени зависит от изменяющейся силы и направления ветра,
блюдо, приготовленное днем, к вечеру остывает.

Тепловая мощность солнечных печей

Стандартные значения площади, эффективности и производительности ящичной печи и печи-отражателя

Для сравнения: сжигание 1 кг сухой древесины производит приблизительно 5000 Вт, помноженные на термический КПД плиты (15% для примитивного очага и 25-30% для улучшенной кухонной плиты, используемой в развивающихся странах). Тепловая мощность, фактически достигающая посуды, составляет, таким образом, 750-1500 Вт.

Количество солнечной радиации резко снижается при облачности и в сезон дождей. В условиях нехватки прямого излучения солнечная печь непригодна ни для чего, кроме

хранения готовой еды в теплом виде. Слабым местом солнечных печей (независимо от их типа) является то, что в облачные и дождливые дни (2-4 месяца в год для большинства развивающихся стран) пищу приходится готовить при помощи обычных средств: на дровах, газовой или керосиновой горелке.

Солнечное излучение и печи

Солнечные печи для развивающихся стран

Сколько нужно энергии для приготовления пищи