Solarofen – einfach und entscheidend

Neuauflage von Plato

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Letztes Jahr, im Frühling, traf ich Steen Carlsen. Er ist viel in Asien und Ostafrika, einschließlich Sambia, gereist, weshalb ich von ihm gehört habe. Steen hat einen Hintergrund in Elektronik und Elektrotechnik und wir haben bereits viele interessante Gespräche geführt. Leider ist Steen todkrank und hat es eilig, ein paar Projekte zu verwirklichen, bevor es zu spät ist. Als er mir sein Solarofenprojekt zeigte, schlug ich vor, dass wir hier darüber berichten, in der Hoffnung, dass seine detaillierte Beschreibung dieser einfachen und entscheidenden Technologie mehr Menschen erreichen könnte, die davon sehr profitieren würden.

Wir hoffen, dass dieser Bericht als technische Quelle für alle dient, die Anleitungen für den Bau und die Verwendung von Solaröfen in Regionen der Welt erstellen möchten, in denen modernere Ansätze noch nicht möglich sind. Steen erwähnt Flüchtlingslager als Orte, an denen kein Rohstoff, geschweige denn Energie, selbstverständlich ist.

Der Bericht enthält seltene und sehr detaillierte technische Details zu den Prinzipien der Wärmeleitfähigkeit. Es ist eine Pflichtlektüre für jeden, der wirklich die Temperaturen in irgendeinem System verwalten muss. Dabei geht es darum, Wärmeenergie einzufangen, zu begrenzen und nicht zu verschwenden.

Im Folgenden finden Sie Auszüge aus Steens Bericht. Laden Sie den vollständigen Bericht hier herunter.

Überlegungen, Konstruktionsberechnungen, Konstruktion, Prüfung und Bewertung eines Hohlwand-Solarofens

Der Einsatz fossiler Brennstoffe bringt viele Probleme mit sich, nicht zuletzt in Flüchtlingslagern. In Ladakh (im Himalaya) haben sich einwandige Solaröfen bewährt, obwohl eine höhere Betriebstemperatur wünschenswert ist. In diesem Bericht wird die Machbarkeit des Entwurfs eines Solarofens mit Doppelwand (d. h. Hohlraum) und Doppelverglasung untersucht, mit dem Ziel, die Betriebstemperatur so nahe wie möglich an 100 Grad Celsius anzuheben.

Ein Prototyp wurde in Aarhus, Dänemark (56° 16° nördlicher Breite; 10° 20' östlicher Länge) gebaut und getestet, wo er am 83.0. August 13 eine maximale Temperatur von 2022 Grad Celsius erreichte. Der Test des Ofens entsprach gut den Anforderungen theoretische Berechnungen.

Ein entscheidender Entwurfsprozess besteht darin, die drei Wärmeströme zu addieren – den aus der Leitung, den aus der Konvektion und den aus der Strahlung. Wenn ich die Summe jedes dieser drei Wärmestrombeiträge (mit ΣP bezeichnet) kenne und den Temperaturunterschied zwischen den gewünschten Temperaturen TA und TB kenne, kann ich nun den resultierenden Wärmewiderstand RTh = |TB – TA| berechnen / ΣP.

In einem thermischen System ist ein thermischer Widerstand vergleichbar mit einem elektrischen Widerstand in einem elektrischen System.

In einem thermischen System ist eine thermische Kapazität im Vergleich zu einer elektrischen Kapazität in einem elektrischen System.

In einem thermischen System ist ein Wärmefluss vergleichbar mit einem elektrischen Strom in einem elektrischen System.

In einem thermischen System wird eine Temperatur mit einer Spannung in einem elektrischen System verglichen.

Aufgrund von Berechnungen, Testergebnissen und gewonnenen Erkenntnissen gehe ich davon aus, dass die Temperatur eines späteren Prototyps um weitere 5–15 Grad Celsius erhöht werden kann. Das Design, die Technik, die Auswahl der Materialien und benötigten Werkzeuge sollen an die Bedingungen in Flüchtlingslagern angepasst werden. Ich habe versucht, entweder recycelte oder billige, leichte Materialien zu verwenden. Ich habe mich bemüht, einen Entwurf zu erstellen, der von einem erfahrenen Handwerker ausgeführt werden kann.

Seit Beginn des 20. Jahrhunderts werden Heukisten in großem Umfang eingesetzt, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Es liegt auf der Hand, die Funktionen von Solaröfen und Heukisten zu verschmelzen, was auch in der Regenzeit eine Einsparung von Brennstoff/Brennholz bedeuten würde. Ein weiterer zusätzlicher Zweck der Solaröfen besteht darin, kontaminiertes Wasser zu sterilisieren, um die hohe Sterblichkeitsrate durch schlammiges Trinkwasser zu reduzieren.

Foto von Steen Carlsen

Dieser Bericht richtet sich an Flüchtlinge, Flüchtlingslagermanager, NGOs und andere Organisationen, Heimwerker – und jeden, der Interesse daran haben könnte. Bei jedem Design – bei jeder Aktivität – ist das Feedback des Endbenutzers entscheidend. Bitte helfen Sie mir, mich zu verbessern, indem Sie mir Feedback geben, seien es Vorschläge, Fragen, Erfahrungen oder was auch immer.

Allerdings gibt es eine Frist für die Rückmeldung, da ich an einer Reihe unheilbarer Krankheiten leide. Ich hoffe, mit diesem Bericht Organisationen und Einzelpersonen zu erreichen, die Interesse daran haben, den Bericht zu nutzen und meine Arbeit hoffentlich voranzubringen.

Ich wünsche mir, dass dieser Bericht für jedermann im Internet kostenlos zugänglich ist. Ich habe keine wirtschaftlichen Interessen an diesem Projekt.

Aarhus, Dänemark, 16. Dezember 2022.

Steen Carlsen MSc. EE
Regenburgsgade 11, 8000 Aarhus C. Dänemark.
Mail: carlsen@power-electronics.dk
Mobil: + 45 23636968

Als Referenz und Vergleich siehe Seite 90 im USAID-Bericht Brennstoffeffiziente Herdprogramme in humanitären Einrichtungen.