当前世界环境

介绍

大约2700万农村人口依靠生物质烹饪。¹薪材、液化石油气(LPG)和生物质废物被用于社区烹饪。使用传统燃料会释放有害烟雾。使用传统低效的生物质燃烧炉灶造成空气质量差，影响人类健康，森林生态系统恶化，全球变暖和气候变化。据世界卫生组织统计，全球每年有150万人死于室内空气污染。^{2 - 9}

可再生能源占印度200吉瓦总发电量的12%。由于人口增长、经济发展和生活方式的改变，尽管容量不断增加，但印度的电力需求一直在增加。

印度接受的太阳辐射范围为3.0-6.5千瓦时²每一天。¹⁰太阳辐射可以用于烹饪、加热、照明和其他应用。随着技术的进步和经济可行性的提高，SPV、SWH、太阳能海水淡化、太阳能干燥和蒸汽蒸煮系统是太阳能的热门实际应用。太阳能蒸煮(SSC)系统是一种基于太阳能的技术，用于为大量的人烹饪食物。在太阳能蒸汽蒸煮系统中，太阳辐射落在太阳能聚光器上，水在高T&P时变成蒸汽，通过绝缘管道被带到厨房。^{11 - 14号}在国内推广的太阳能聚光器有单轴TFFS碟形和双轴TFP碟形(ARUN©dish)。^(15、16)

一个社区规模的太阳能烹饪系统由多个自动tpr(舍弗勒碟)串联和并联组合而成，每天产生两次蒸汽，为数千人烹饪食物，而不会在短时间内污染环境。

在SSC中，温度为350-400⁰C一般达到。7米²小型太阳能盘可以烹饪50人的食物，大型太阳能盘(16米)²)可以准备50-100人以上的饭菜。¹⁷可以准备传统食物，如薄饼、煮或炒饭、蔬菜、谷物、豆类、地方菜等。JNNSM旨在支持太阳能供暖系统，该系统已经为国内和工业应用设定了雄心勃勃的目标。MNRE将安装2000万立方米²在任务的第三阶段(2017-2022年)，收集/反射区域的面积。¹⁸用舍弗勒式碟作为蒸煮浓缩器。^{月19 - 21日}由于设计简单，舍弗勒碟式浓缩器的工业和维护费用较其他浓缩器便宜。^{15日,22日至23日}

太阳能蒸汽蒸煮系统的组成

图1:本节介绍了太阳能蒸汽蒸煮系统的各个组成部分。 点击这里查看图

太阳能蒸汽蒸煮系统的设计与尺寸

本节介绍了SSC各部件的设计规范。

Scheffler菜

沃尔夫冈·舍弗勒最初于1986年开发了舍弗勒反射器，这是一个抛物面盘，其中提供单轴跟踪，随着太阳移动。舍弗勒反射镜有一个固定的焦点，这使得烹饪容易和温度，上升到450°- 650°C。舍弗勒反射系统于1999年安装在印度阿布拉贾斯坦邦山，Om Shanti Bhawan, Madhuban, Prajapita Brahma Kumaris Ishwariya Vishwa Vidhyalaya的舍弗勒反射系统，每天可以为35,000人烹饪食物，是世界上最大的。舍弗勒碟将太阳光束在吸收器处以100的浓度比集中得到蒸汽。²⁵

维

直径:1米

反光材料:亚克力

蒸汽压力:10bar

蒸汽温度:180⁰C

吸收器

吸收器用来接收太阳的集中辐射，使水转化为蒸汽。²⁶

(一)规范

容量:2公斤

材料:铝

(b)设计计算:

蒸汽套餐具

水稻的初始温度T₁: 20⁰C

大米的最终温度T₂: 100⁰C

蒸汽套餐具

从吸收塔出来的蒸汽通过绝缘管道输送到厨房²⁷．

(一)规范

容量:2公斤

材料:钢

(b)煮饭用太阳能集热器所需的能量:

米₁: 2公斤
Dp: 1.8 KJ(Kg)^oC)¹

对烹饪所需有用能量的估计已由。^28-31

水沸腾所需能量

米₂: 2公斤

水的比热:4.187 KJ(Kg^oC)¹

最初的水温T₁: 20^oC

水的最终温度T₂: 100^oC

烹饪锅所需的能量

米_3.: 2公斤

不锈钢比热容:0.510 KJ(Kg)^oC)¹

初始温度T₁: 20^oC

最终温度T₂: 100^oC

水蒸发的能量

水的质量(M_4）: 2公斤

hfg = 2260 KJKg¹

总能量

烹饪所需能量的三分之一被浪费了

损失

烹饪2公斤大米所需的总能量

集电极区域

煮饭的能量(2kg) = 7.5 MJ

每小时GSR = 1.583MJm²

烹饪时间

所需时间= 7.5/ 1.583 = 4.74小时。
集热器面积= 6m²
烹饪时间用6米²= 7.5/ (6 × 1.583) = 0.79小时

安装太阳能烹饪系统

由于系统达到了高温，烹饪时间比传统的太阳能炊具减少了45分钟。³²莫尔发现太阳能蒸汽机在研究所厨房用SR蒸汽机的适用性。³³四个16米的盘子²SR每天可产生230公斤的蒸汽，为500人烹饪食物¹每天可节省19公斤液化石油气。一个SSC系统安装在喀拉拉邦尼赫鲁工程与研究中心汽车系。出水最高水温为140.2℃⁰C .采用铝板反射器。GI表不是烹饪食物的更好选择。³⁴

2009年，在马哈拉施特拉邦艾哈迈德纳格尔的Sai Baba Shridi安装了一个SSC系统，每天为2万人做饭。该系统每天产生3500公斤蒸汽，从而节省了10万公斤烹饪用气。³⁵该系统的成本约为1330万卢比，其中43%由政府支付。安得拉邦TTD已经建立了一个SSC系统，每天为15,000人准备饭菜。该系统每天产生约4000公斤的蒸汽¹在180⁰C和10公斤²这足够为近15000名信徒准备两次食物。它是模块化的，由106台自动TPC串并联排列，每台9.2 m²反射区。所有浓缩器都连接到连接厨房的中央蒸汽管道上。该系统每年帮助节省118,000升柴油，总计23万卢比。该系统成本约为1.1亿卢比，其中550万卢比由MNRE支付，其余由TTD信托支付。³⁶2017年，在阿姆利则金庙安装了一个SSC系统，用于为5万人烹饪食物，成本为1725万卢比，这大大减少了每天600个液化石油气气瓶和3万公斤木柴的消耗。³⁷

在Shantivan综合设施、Gyan Sarovar综合设施和Madhuban校区安装了太阳能蒸汽烹饪系统;1988年，与瑞士的沃尔夫冈·舍弗勒合作，与梵天库马里斯世界精神大学(BKWSU)合作，为35,000人提供餐饮。³⁸屋顶由84个96平方米大小的抛物面聚光器组成。其焦点温度达到500℃。它每天产生3500公斤蒸汽，50公斤大米的烹饪时间为12-14分钟。它节省了大约200升柴油，1.2吨二氧化碳₂每天节省184公斤液化石油气(由德里规划与建筑学院主办的ENVIS人类住区中心)。Sarkari Kumar Chhatralay, Vyra安装了基于抛物面盘的集中太阳能烹饪系统，该系统由4个16米的聚光器组成²每个收集器的面积。该系统于2011年投入使用，耗资80万卢比，其中古吉拉特邦部落发展住宅教育机构协会(GSTDREIS)拨款56万卢比，MNRE拨款24万卢比作为补贴。该系统每天烹饪20公斤大米，10公斤扁豆和10公斤蔬菜，每年节省120液化石油气。北阿坎德邦可再生能源发展机构，可再生能源GOI，北阿坎德邦在不同地点安装了太阳能蒸汽烹饪系统，如表1所示。

表1:在北阿坎德邦安装或正在安装的太阳能蒸汽烹饪系统的详细信息³⁹

美国没有。	工地/受益人名称	能力 (平方米)。	不。的系统	一年
1	山地宫，哈里瓦为1000人烹饪食物	160	1	2009 - 2010
2	高提斯道场，Koteshwarpuram, Tehri，用于蒸馏药用的牛尿	16	1	2011 - 12
3.	金达尔炼油厂，卡什普尔3万升的水加热到锅炉的饲料	480	1	2011 - 12
4	印度理工学院(IIT)，在鲁尔基的宿舍里做饭	976	9	2012 - 13
5	独特的酒店和餐厅私人有限公司，97 Rajpur路，德拉敦热水	80	1	2013 - 14
6	Swami ramtith Mission, Rajpur Road, derhradon	16	1	2013 - 14
7	拉吉夫·甘地(Rajiv Gandhi)为300名儿童烹饪食物	64	1	2014 - 15
8	拉吉夫·甘地(Rajiv Gandhi)为300名儿童烹饪食物	64	1	2014 - 15
9	德拉东的生态谷歌女子国际学校	256	1	2015 - 16
10	TTK威望有限公司，鲁尔基非成像集中器	195	1	2015 - 16

讨论

研究表明，太阳能蒸汽蒸煮系统可以在社区一级安装，用于各种机构的节能。这将有助于减少一氧化碳₂也有利于减缓气候变化。它减少了石油气的消耗量，从而节省了机构的燃料费用。由于清洗餐具只使用蒸汽，因此可以减少烹饪时间和清洗餐具的劳力。在太阳能蒸汽蒸煮系统在各地成功运作的基础上，该大学打算在男生和女生共用的食堂为1500名学生安装类似的系统。

结论

从上面的讨论可以明显看出，太阳能蒸汽烹饪系统适合烹饪50到5万人的食物，从而减少了传统燃料的消耗。也可用于水加热。它还可以减少烹饪时间，而不会影响室内空气质量。这将减少温室气体的排放，减缓气候变化。节省下来的石油气气瓶可用于向低收入家庭提供石油气。

缩略语一览表

吉瓦	十亿瓦特
特殊目的载体	太阳能光伏
片	太阳能热水系统
中科	聚光太阳能热
胃肠道	镀锌
kJ	千焦耳
DT	温差
JNNSM	尼赫鲁国家太阳能计划
MNRE	新能源和可再生能源部
但是他们	温度和压力
TFFC	跟踪固定焦点舍弗勒
TFP	跟踪菲涅耳抛物面
tpr	跟踪抛物面反射器
TPC	履带式抛物面聚光器
M1	大米质量
Dp	大米比热
平方米	水的质量
M3	钢的质量
hfg	水蒸发的潜热
GSR	太阳总辐射
老	Scheffler反射器
运输大亨	Tirumala Tirupathi Devasthanam

确认

诺乌尼帕玛尔园艺与林业大学环境科学系提供的设施受到高度认可。

利益冲突

本文不存在利益冲突。

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