This paper is a feasibility study on design and use of the solar oven in Malawi. The inexorable need to cook food for nourishment is fundamental to nearly every society and there is an upsurge requirement of the expenditure of energy in some form due to an increase in human population. These form of energy include solar energy technology. It can be harnessed to meet the energy need for food preparation without the environmental and health problems associated with biomass fuels mostly used by Malawians. For period immemorial, societies have been using solar energy directly or indirectly to dehydrate, warm, and dry different food items.
This brings into confusion as to why there is little acceptability by the communities in using solar devices. There are a wide variety of devices designed to capture the sun’s energy and harness it for different purposes and includes solar heater , solar cooker, solar dryer, solar still and solar air heating systems. Also peculiar and of concern in this project is the solar oven. Many of the projects that have been carried out around the world with others are still in progress. Among other objectives the preliminary idea in conducting the solar oven project was to determine if they can effectively be used in Malawi. The idea to carry a feasibility study on design and use of the solar oven was initiated since by the time of carrying this project, no published literature about box type solar oven projects in Malawi was available. It was discovered that other countries have societies pertaining to solar cooking technology despite the effort by the Illinois, USA company in distributing solar ovens in Malawi.
This causes wonders as to why Malawi was not embarking on solar oven project as research about insolation levels about the country had shown to be effective enough for solar cooking. There are three types of solar ovens currently in use globally and literature review showed that there is clear room for improvement. The research focused much on box type of solar oven and a new type was designed to address some of the perceived weaknesses and determine if ever it can be applied in Malawi. This new solar oven incorporates a number of strategies drawn from thermal performance of the solar ovens and cookers, which were normalized with a set of standard environmental conditions. Observations based on ergonomics and safety were also given consideration in designing the oven in this scenario.
Inhaltsverzeichnis
1.0. INTRODUCTION AND OBJECTIVES
1.1.0. Introduction
1.1.1. Status of Biomass Utilization in Malawi
1.1.2 INNOVATED SOLAR BOX OVEN
1.1.3 THE STRATEGY BEHIND THE OVEN PROJECT
1.2 PROJECT OBJECTIVES
1.2.0 GENERAL OBJECTIVE
1.2.1 SPECIFIC OBJECTIVES
2.0 LITERATURE REVIEW
2.1.0. PRINCIPLES IN OVEN OPERATION
2.2 ENERGY ENVIRONMENTAL POLICY IN MALAWI
3.0 MATERIALS AND METHODS
3.1.0 DESIGN
4.0 RESULTS AND DISCUSSION
4.1.0 Conversion Efficiency
4.1.1. Rate of Energy Released by the oven
4.1.2. The standard stagnation temperature
4.1.3. standard sensible heating time
4.1.1 DISCUSSION
5.0. IMPACTS
6.0 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
6.1.0 CONCLUSIONS
6.1.1 RECOMMENDATION
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Diese Arbeit untersucht die technische Machbarkeit und Effizienz eines neu entworfenen Solar-Kastenofens unter den lokalen klimatischen Bedingungen in Malawi, um eine nachhaltige Alternative zu traditionellen Biomasse-Kochmethoden zu etablieren.
- Entwicklung und Konstruktion eines modifizierten Solar-Kastenofens aus lokal verfügbaren Materialien.
- Analyse der thermischen Leistungsfähigkeit und Umwandlungseffizienz des Ofens.
- Untersuchung des Einflusses meteorologischer Parameter auf die Kochleistung.
- Vergleich der Solartechnologie mit traditionellen Drei-Steine-Feuerstellen hinsichtlich Energieverbrauch und Umweltauswirkungen.
Auszug aus dem Buch
Technical view of the oven performance
There are a total of 11 experiments that have been selected from the tests that have been done on the oven. These were chosen based on the issue that some conditions in the adopted methodology were satisfied. Results in those tests showed a maximum attainable temperature of 90°C with an ambient air temperature of 24°C and average initial oven temperature of 29.8°C. The average insolation for the period was 240.7W/m2 and the maximum temperature on thermal loading carried on the solar oven with an empty cooking vessel was 120°C with the wind speed of 2.395m/s. Positioning the reflectors in the way the research made showed a great impact since despite that the experiments were conducted under very low insolation as compared to most solar oven that have been tested elsewhere, the oven managed to attain a temperature rise of 66°C relative to the ambient temperature.
The efficiency of the sun stove box cooker in converting the incident radiation has a useful energy ranges from 7% to 43%. Averagely the efficiency is 19% and the maximum temperature attained is 78C at average radiation and wind speed of 1000W/m2 and 2.54m/s respectively (C Z M Kimambo, development and performance testing of solar cookers). The oven in the scenario was tested under the average radiation of 240.7W/m2 and the wind speed of 2.395m/s but was able to achieve the values similar to the one found in the above information. For example it was able to register a temperature rise of 66°C and attained a maximum water temperature of 90°C within 59.6minutes. The oven also registered a thermal efficiency of 18.2% which falls within the standard efficiency range of the box cookers. This gives the confidence that given the favorable conditions, the oven can perform remarkably positive.
Zusammenfassung der Kapitel
1.0. INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Einführung in die Problematik der Biomasse-Abhängigkeit in Malawi und Definition der Forschungsziele zur Etablierung von Solarkochern.
2.0 LITERATURE REVIEW: Überblick über existierende Solarkocher-Projekte, theoretische Grundlagen der Ofenoperation und politische Rahmenbedingungen in Malawi.
3.0 MATERIALS AND METHODS: Beschreibung der verwendeten Materialien, des Konstruktionsprozesses des Solar-Kastenofens sowie der angewandten Testmethoden gemäß internationalen Standards.
4.0 RESULTS AND DISCUSSION: Präsentation und Analyse der Testergebnisse, einschließlich thermischer Effizienz, Kochdauer und Diskussion der meteorologischen Einflüsse auf die Ofenleistung.
5.0. IMPACTS: Untersuchung der potenziellen sozialen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen durch die Nutzung der Solarkochtechnologie.
6.0 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS: Fazit zur Leistungsfähigkeit des Ofens und Empfehlungen für zukünftige Optimierungen und Forschungsansätze.
Schlüsselwörter
Solar-Kastenofen, Solarenergie, Kochleistung, thermische Effizienz, Biomasse, Umweltschutz, Malawi, Deforestation, Energieeinsparung, Strahlungsabsorption, Erneuerbare Energien, Nachhaltigkeit, Kochmethoden, Meteorologie, Konstruktion.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der technischen Machbarkeit und Konstruktion eines Solar-Kastenofens, der speziell für die klimatischen und sozioökonomischen Bedingungen in Malawi entwickelt wurde.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf der Solartechnologie, dem Design von Kochvorrichtungen, der Messung thermischer Effizienz und der Analyse von ökologischen Auswirkungen durch veränderte Kochgewohnheiten.
Was ist das primäre Ziel der Studie?
Ziel ist es zu ermitteln, ob ein selbst konstruierter Solar-Kastenofen effektiv als alternative Energiequelle für den Haushalt eingesetzt werden kann, um die Abhängigkeit von Biomasse zu verringern.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wurde eine absolute Leistungsbewertung mittels standardisierter Wassertestmethoden (angelehnt an ASAE S580) durchgeführt, ergänzt durch lineare Regressionsanalysen zur Bestimmung der Ofenleistung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Materialbeschreibung, den Konstruktionsplan, die experimentelle Durchführung der Kochtests unter wechselnden meteorologischen Bedingungen sowie die mathematische Auswertung der gewonnenen Leistungsdaten.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Untersuchung?
Wichtige Begriffe sind Solar-Kastenofen, thermische Effizienz, Biomasse, Deforestation, Energieumwandlung und meteorologische Bedingungen.
Wie hoch war der gemessene Wirkungsgrad des Ofens?
Der Ofen erreichte eine thermische Umwandlungseffizienz von 18,2 %, was im Standardbereich für vergleichbare Kasten-Solarkocher liegt.
Warum spielt die Wahl des Materials für den Ofen eine Rolle?
Die Verwendung von Sperrholz, Aluminiumplatten und Baumwollisolierung wurde gewählt, um die thermische Speicherkapazität zu maximieren und gleichzeitig die Haltbarkeit unter lokalen Bedingungen sicherzustellen.
- Quote paper
- Kassan Kaselema (Author), 2015, The box solar oven in Malawi. Feasibility study on design and use, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1158433
