کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش پخت و پز با استفاده از اجاق‌های خورشیدی (مطالعۀ موردی: طراحی و ساخت دو اجاق خورشیدی جعبه‌ای)

فتحی, امیرحسین; ربانی فرد, محمدباقر; کماریزاده, امیرمهدی; احیایی آیت اله زاده, رکسانا; صالحی, محمد; چوبینه, کیانوش; قهرمانی, لاله

doi:10.22059/ije.2022.335777.1591

کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در بخش پخت و پز با استفاده از اجاق‌های خورشیدی (مطالعۀ موردی: طراحی و ساخت دو اجاق خورشیدی جعبه‌ای)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

امیرحسین فتحی ¹

محمدباقر ربانی فرد ²

امیرمهدی کماریزاده ³

رکسانا احیایی آیت اله زاده ⁴

محمد صالحی ⁵

کیانوش چوبینه ⁶

لاله قهرمانی ⁷

¹ استادیار، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

² دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی‏، دانشکدۀ علوم پایه، گروه فیزیک، دانشگاه قم

³ دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد مهندسی سیستم‏های انرژی، دانشگاه علوم و تحقیقات تهران

⁴ دانشجوی مقطع کارشناسی‏ ارشد، دانشکدۀ مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز

⁵ دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد، دانشکدۀ مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف

⁶ دانشجوی مقطع دکتری، دانشکدۀ علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

⁷ دانش ‏آموختۀ مقطع کارشناسی ‏ارشد مهندسی نفت اکتشاف، دانشکدۀ مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان

10.22059/ije.2022.335777.1591

چکیده

بررسی‌ها نشان می‏دهند سهم قابل توجهی از مصرف انرژی به بخش پخت‌و‌پز اختصاص می‏یابد. از آنجا که بیشتر پخت‌وپز با سوزاندن گاز طبیعی یا استفاده از انرژی الکتریکی تولید‌شده با استفاده از گاز طبیعی صورت می‌پذیرد، پخت‌وپز تأثیر قابل توجه بر انتشار گازهای گلخانه‏ای دارد. از این‌رو، مقالۀ پیش رو به طراحی دو اجاق خورشیدی مستقیم از نوع جعبه‏ای می‏پردازد. اجاق طراحی‌شده می‌تواند از نظر قیمت، کارایی و مطلوبیت استفاده با اجاق‌های گازی مرسوم رقابت کند. در طراحی اجاق خورشیدی جعبه‏ای مجهز‌شده به بازتابندۀ مخروطی، امکان استقرار دابسونی فراهم شده است. این مهم سبب می‏شود تا شدت تابش خورشید به درون فضای داخلی اجاق قابل تنظیم و امکان تحقق شدت تابش بیشتر فراهم آید. در نمونۀ طراحی‌شدۀ دیگر در این مطالعه، از امکان تغییر زاویۀ صفحات بازتابنده برای انتخاب زاویۀ بهینه و در نتیجۀ آن، افزایش شدت تابش خورشیدی به فضای درونی اجاق خورشیدی استفاده شده است. هر دو اجاق خورشیدی پس از طراحی، ساخته شده‌اند. بررسی نتایج عملی نشان می‏دهد در اوایل مهرماه، هر دو اجاق خورشیدی امکان رساندن دمای آب از 20 به 80 طی مدت زمان نزدیک به 3000 را دار‌ند، اما اجاق خورشیدی مجهز به بازتابندۀ مخروطی و استقرار دابسونی، امکان تحقق دماهای بیشتر نسبت به اجاق خورشیدی مجهز به صفحات متحرک و ثابت را فراهم می‏آورد. این مهم را می‏توان به دلیل نسبت مساحت بیشتر صفحات بازتابنده به حجم اجاق و امکان قرارگیری در موقعیت بهتر جهت دسترسی به تابش بیشتر خورشیدی به سطح اجاق دانست.

کلیدواژه‌ها

اجاق خورشیدی جعبه ‏ای

انرژی خورشیدی

بازتابندۀ صفحه‏ ای

بازتابندۀ مخروطی

بهبود عملکرد

کاهش انتشار گازهای گلخانه‏ ای

کاهش مصرف سوخت‏ های فسیلی

International Energy Agency. Korea 2020 Energy Policy Review. 2018.
SM Engineering. Energy Management For Office. 2017. p. 1.
Wang H, Huang J, Song M, Yan J. Effects of receiver parameters on the optical performance of a fixed-focus Fresnel lens solar concentrator/cavity receiver system in solar cooker. Appl Energy. 2019;237:70–82.
Cuce PM. Box type solar cookers with sensible thermal energy storage medium: A comparative experimental investigation and thermodynamic analysis. Sol Energy. 2018;166:432–40.
Zubi G, Spertino F, Carvalho M, Adhikari RS, Khatib T. Development and assessment of a solar home system to cover cooking and lighting needs in developing regions as a better alternative for existing practices. Sol Energy. 2017;155:7–17.
Esen M. Thermal performance of a solar cooker integrated vacuum-tube collector with heat pipes containing different refrigerants. Sol Energy. 2004;76(6):751–7.
Kumaresan G, Santosh R, Raju G, Velraj R. Experimental and numerical investigation of solar flat plate cooking unit for domestic applications. Energy. 2018;157:436–47.
Kumar S, Kumar A, Yadav A. Experimental investigation of a solar cooker based on evacuated tube collector with phase change thermal storage unit in Indian climatic conditions. Int J Renew Energy Technol. 2018;9(3):310–36.
González-Avilés M, Urrieta OR, Ruiz I, Cerutti OM. Design, manufacturing, thermal characterization of a solar cooker with compound parabolic concentrator and assessment of an integrated stove use monitoring mechanism. Energy Sustain Dev. 2018;45:135–41.
Muthusivagami RM, Velraj R, Sethumadhavan R. Solar cookers with and without thermal storage—a review. Renew Sustain Energy Rev. 2010;14(2):691–701.
Hottel HC, Woertz BB. The performance of flat-plate solar heat collectors. In: Renewable Energy. Routledge; 2018. p. 324–55.
Singh HR, Sharma D, Soni SL. Dissemination of Sustainable Cooking: A Detailed Review on Solar Cooking System. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing; 2021. p. 12011.
Telkes M. Solar cooking ovens. Sol Energy. 1959;3(1):1–11.
Löf GOG. Recent investigations in the use of solar energy for cooking. Sol Energy. 1963;7(3):125–33.
Nkhonjera L, Bello-Ochende T, John G, King’ondu CK. A review of thermal energy storage designs, heat storage materials and cooking performance of solar cookers with heat storage. Renew Sustain Energy Rev. 2017;75:157–67.
Guidara Z, Souissi M, Morgenstern A, Maalej A. Thermal performance of a solar box cooker with outer reflectors: Numerical study and experimental investigation. Sol Energy. 2017;158:347–59.

Saxena A, Agarwal N. Performance characteristics of a new hybrid solar cooker with air duct. Sol Energy. 2018;159:628–37.
Kumar A, Shukla SK, Kumar A. Heat loss analysis: An approach toward the revival of parabolic dish type solar cooker. Int J Green Energy. 2018;15(2):96–105.
Abu-Hamdeh NH, Alnefaie KA. Assessment of thermal performance of PCM in latent heat storage system for different applications. Sol Energy. 2019;177:317–23.
Abu-Hamdeh NH, Alnefaie KA. Design considerations and construction of an experimental prototype of concentrating solar power tower system in Saudi Arabia. Energy Convers Manag. 2016;117:63–73.
Hosseinzadeh M, Faezian A, Mirzababaee SM, Zamani H. Parametric analysis and optimization of a portable evacuated tube solar cooker. Energy. 2020;194:116816.

Omara AAM, Abuelnuor AAA, Mohammed HA, Habibi D, Younis O. Improving solar cooker performance using phase change materials: A comprehensive review. Sol Energy. 2020;207:539–63.
Bhave AG, Kale CK. Development of a thermal storage type solar cooker for high temperature cooking using solar salt. Sol Energy Mater Sol Cells. 2020;208:110394.
Herez A, Ramadan M, Khaled M. Review on solar cooker systems: Economic and environmental study for different Lebanese scenarios. Renew Sustain Energy Rev. 2018;81:421–32.
Fortuna LM, Diyamandoglu V. Disposal and acquisition trends in second-hand products. J Clean Prod. 2017;142:2454–62.
Fortuna LM, Diyamandoglu V. Optimization of greenhouse gas emissions in second-hand consumer product recovery through reuse platforms. Waste Manag. 2017;66:178–89.