当前世界环境gydF4y2Ba

简介gydF4y2Ba

烹饪是全世界人民的主要必需品。当燃料要么稀缺要么非常昂贵时，问题就出现了。这些问题在发展中国家更加突出，特别是在农村地区。在发展中国家，烹饪占能源消耗的很大一部分。在农村地区，大部分烹饪所需能源是由木柴、农业残留物或动物粪便等非商业燃料来满足的。砍伐木柴导致森林砍伐，导致荒漠化。目前迫切需要开发替代的、适当的、负担得起的烹饪方法，供发展中国家使用。印度的气候条件非常适合所有太阳能的应用。在农村广泛使用的太阳能炊具似乎是用木柴做饭的好替代品。使用太阳能炊具不仅有助于节约传统燃料，而且还能减少二氧化碳的排放gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)进入环境中。gydF4y2Ba

在过去的四十年里，人们设计了几种太阳能炊具。根据非常规能源部的数据。能源(MNES)，gydF4y2Ba^1gydF4y2Ba到1995年1月，大约售出了34万个家庭尺寸的盒式太阳能炊具。然而，鉴于印度农村和半城市地区的大多数人口都能以相当低的价格获得非商业燃料，投资太阳能炊具对他们来说在经济上是可行的，这一点很重要。许多在技术上和经济上都可行的太阳能炊具正在运行，但没有广泛有效的基础来比较一个太阳能炊具与另一个在不同条件下运行的太阳能炊具所达到的性能，已得到普遍接受。gydF4y2Ba

图1显示了太阳能炊具在三个大洲的需求分布情况。表1显示了亚洲国家太阳能炊具的需求情况。gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba

在本章中，研究基于印度的天气条件评估了不同负荷下的烹饪时间，并与Kandpal模型进行了比较。最后，根据《京都议定书》的规范估算了箱式太阳灶的碳信用值。gydF4y2Ba

箱式太阳能炊具的描述gydF4y2Ba

盒式太阳灶(图2)由一个矩形外壳组成，通常由纤维增强塑料(FRP)/镀锌铁(GI)/铝板制成。一个梯形，黑色的铝盘被安置在外壳吸收太阳辐射。通常使用5厘米厚的玻璃棉衬垫来隔离托盘的热量损失。托盘上覆盖着一个3-4毫米厚的双层玻璃盖，杯子之间有1厘米的间隙。下面的玻璃通常是钢化的，以避免在烹饪时开裂。一个镀银或镀铝玻璃反射器附着在盖子的内侧，以增强输入辐射。黑色的铝锅或不锈钢锅用于烹饪。gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba

图1:全球急需的五亿只太阳能炊具的分布情况gydF4y2Ba 点击此处查看图片gydF4y2Ba

根据要求，可使用不同尺寸的太阳能炊具。家庭大小(孔径面积，gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_pgydF4y2Ba= 0.25米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)由MNES标准化的太阳能炊具，据报道适合为4-5人做饭。gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba

太阳灶总入射辐射分析gydF4y2Ba

太阳灶容器的双层玻璃罩上有两种类型的辐射入射。一个是直接入射，另一个是反射镜反射的。总入射辐射(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_TgydF4y2Ba)由以下关系得到gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba

图2:盒式太阳能炊具的示意图gydF4y2Ba 点击此处查看图片gydF4y2Ba

水平玻璃罩上的太阳辐射=gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_HgydF4y2Ba…(1)gydF4y2Ba

垂直反射器上的太阳辐射入射=gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_vgydF4y2Ba

＝gydF4y2Ba我gydF4y2Ba黑洞gydF4y2BaRgydF4y2BabgydF4y2Ba+我gydF4y2BaDHgydF4y2BaRgydF4y2BadgydF4y2Ba+ ρ rgydF4y2BargydF4y2Ba我gydF4y2BaHgydF4y2Ba(2)…gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba(3)…gydF4y2Ba

我gydF4y2Ba_{黑洞gydF4y2Ba}=光束在水平表面的辐射gydF4y2Ba

我gydF4y2Ba_DHgydF4y2Ba=水平表面的扩散辐射gydF4y2Ba

ρ =地面反射率，等于0.2gydF4y2Ba

RgydF4y2Ba_bgydF4y2Baeqn的因子。(2)计算为gydF4y2Ba


在哪里gydF4y2BaθgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba而且gydF4y2BaθgydF4y2Ba_zgydF4y2Ba分别为斜面和水平面上的入射角。gydF4y2Ba

cosθgydF4y2Ba_zgydF4y2Ba而且gydF4y2BacosθgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba对于eqn.(3)可由gydF4y2Ba以下关系gydF4y2Ba

cosθgydF4y2Ba_zgydF4y2Ba= cosΦ cosδ cosω + sinδ sinΦ…（4）gydF4y2Ba

而且gydF4y2Ba

因为gydF4y2BaθgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba= - singydF4y2BaδgydF4y2Ba+ cosgydF4y2BaΦgydF4y2Ba+ cosgydF4y2BaδgydF4y2Ba因为gydF4y2BaωgydF4y2Ba罪gydF4y2BaΦ…(5)gydF4y2Ba

其中Φ是纬度角(28gydF4y2Ba^ogydF4y2Ba35'N新德里)和小时角，gydF4y2BaωgydF4y2Ba是根据当地太阳时计算的，gydF4y2Ba圣gydF4y2Ba作为gydF4y2Ba

ω = (st-12) 15°…(6)gydF4y2Ba

而赤纬角，由下式求出gydF4y2Ba

RgydF4y2Ba_{博士gydF4y2Ba}= 23.45 singydF4y2Ba［gydF4y2Ba360gydF4y2Ba/gydF4y2Ba365 (284 +gydF4y2BangydF4y2Ba）gydF4y2Ba］gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba

n是一年中的天数gydF4y2Ba

RR = 11cosgydF4y2Ba/gydF4y2Ba22…(8)gydF4y2Ba

曲面的倾角是多少gydF4y2Ba

反射镜反射的太阳辐射被水平玻璃罩接收=gydF4y2BaρgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba我gydF4y2Ba_vgydF4y2Ba

在ρgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba是玻璃的反射率，等于0.8，因此玻璃罩接收的总辐射gydF4y2Ba

=我gydF4y2Ba_TgydF4y2Ba=我gydF4y2Ba_HgydF4y2Ba+ 0.8x IgydF4y2Ba_vgydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba

表2显示在空气平均温度下，落在灶具上的平均小时总入射辐射。gydF4y2Ba

图3:箱式太阳灶不同负荷的烹饪时间(以小时为单位)gydF4y2Ba 点击此处查看图片gydF4y2Ba

太阳能烹饪时间的估计gydF4y2Ba

在目前的分析中，从上午10点到下午2点从箱式太阳灶烹饪的时间已经根据以下关系评估了不同负荷，即0.5公斤到2公斤。gydF4y2Ba^5gydF4y2Ba

(12)gydF4y2Ba

方程修改为gydF4y2Ba

(13)gydF4y2Ba

代入T值后gydF4y2Ba_wgydF4y2Ba= TgydF4y2Ba_bgydF4y2Ba和TgydF4y2Ba_{我们gydF4y2Ba}= TgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}并与Kandpal模型进行了比较gydF4y2Ba^{6、7gydF4y2Ba}

(14)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BaFgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba而且gydF4y2BaFgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{6、7gydF4y2Ba}太阳能炊具的两个优点是它的热性能，gydF4y2BaHgydF4y2Ba每小时日晒开了吗gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和ΣgydF4y2Ba米gydF4y2Ba_1gydF4y2BacgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba负载(生食物)的总热容gydF4y2Ba加水)如图3所示。gydF4y2Ba

图4:太阳能炊具的回收期gydF4y2Ba 点击此处查看图片gydF4y2Ba

节能gydF4y2Ba

与明火相比，使用太阳能炊具可节省一次能源gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba为:gydF4y2Ba

EgydF4y2Ba［gydF4y2BaTgydF4y2Ba_bgydF4y2BaTgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}CgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba米gydF4y2Ba］gydF4y2Ba每天gydF4y2Ba(15)gydF4y2Ba

这给了gydF4y2BaE =gydF4y2Ba[(100-20) K 4.18kJ/kg/ K 3kg] =1003.2 kJ/ dgydF4y2Ba

因此，每节省一次能源gydF4y2Ba

人=E/ =3.4MJ每天gydF4y2Ba…(15)gydF4y2Ba

那里的ηgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba是整体效率gydF4y2Ba

如果一年有300天有太阳。那么一个5口之家每年节省的一次能源为:gydF4y2Ba

SPEgydF4y2Ba_{每年gydF4y2Ba}= (E /gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba) 300×5 = 3.4 mj×300×5gydF4y2Ba

= 5100 MJ每个家庭gydF4y2Ba…b (15)gydF4y2Ba

如果太阳能炊具为一户家庭做一顿饭，那么每年节省的燃料量由以下关系计算gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2Ba

米gydF4y2Ba_fgydF4y2Ba=每年节省的燃料质量，千克gydF4y2Bah.v =燃料的热值，KJ/kggydF4y2Ba

=燃料装置的燃烧效率%年龄gydF4y2Ba

图5:农村家庭使用太阳灶获得的碳信用额变化gydF4y2Ba 点击此处查看图片gydF4y2Ba

有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba缓解gydF4y2Ba

通过考虑不同的燃料(木柴/粪饼/木炭/煤油等)，COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba计算每种燃料的排放量gydF4y2Ba_．gydF4y2Ba为了估算COgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba一种家庭能源使用不同燃料所产生的排放量(gydF4y2BaSPEgydF4y2Ba_{每年gydF4y2Ba})，则采用以下表达式[9]为:gydF4y2Ba

_0gydF4y2Ba日志((gydF4y2Ba米gydF4y2Ba) / (gydF4y2Ba一个bgydF4y2Ba日志()(gydF4y2BaE MgydF4y2Ba) / (gydF4y2Ba一个bgydF4y2Ba）gydF4y2Ba_{10、11gydF4y2Ba}CgydF4y2Ba］gydF4y2Ba
^{___________________________________gydF4y2Ba}

日志((1gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba) / (1gydF4y2BabgydF4y2Ba)]…(17)gydF4y2Ba

在哪里gydF4y2BacgydF4y2Ba=碳含量分数乘以44/12。从eqn。(17)有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba排放量是根据不同的燃料计算的。的gydF4y2Ba

表3显示了印度卢比和CO节省的燃料gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba以公斤计算的单个家庭排放量。gydF4y2Ba

表1:2050年亚洲国家对太阳能炊具的需求gydF4y2Ba 按此查看表格gydF4y2Ba

表2:太阳灶每小时平均太阳辐射gydF4y2Ba 按此查看表格gydF4y2Ba

根据2005年的统计数据和2001年的人口普查，印度有602个地区和127800个村庄。每个村有1000多人口。大多数印度人生活在农村地区。2001年农村总人口为1.278亿人。gydF4y2Ba

目前的总体由方程给出gydF4y2Ba^15gydF4y2Ba

人口在哪里gydF4y2BangydF4y2Bath,gydF4y2BaPgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba

0的人口gydF4y2Ba^thgydF4y2Ba年(2001年;gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{2001gydF4y2Ba}= 1.278亿)和gydF4y2Ba我gydF4y2Ba是人口的年增长率，等于2%gydF4y2Ba

今年的农村人口将会减少gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba_{2009gydF4y2Ba}PgydF4y2Ba_{2001gydF4y2Ba}0.02 (1)gydF4y2Ba^8gydF4y2BaPgydF4y2Ba_{2001gydF4y2Ba}1.1717gydF4y2Ba

＝gydF4y2Ba1.278亿年gydF4y2Ba1.1717gydF4y2Ba

＝gydF4y2Ba1.49743亿年gydF4y2Ba

然后是农村地区家庭总数gydF4y2Ba

= 14974.3万gydF4y2Ba

= 2995万。gydF4y2Ba …(20)gydF4y2Ba

太阳能炊具获得碳信用gydF4y2Ba

使用eqn。(15b)和eqn。(20)，农村地区年一次能源节约2995万5100兆焦=152745×10gydF4y2Ba ^3.gydF4y2Ba GJ或42430×10gydF4y2Ba ^6gydF4y2Ba 千瓦时。gydF4y2Ba

平均COgydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 煤发电的当量强度约为0.982千克COgydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 每千瓦时在源头gydF4y2Ba ^{16、17gydF4y2Ba} ．然而，40%的损失是输配电损失，20%的损失是由于使用的电力设备效率低下。那么，二氧化碳的总量是2.04千克gydF4y2Ba _2gydF4y2Ba /千瓦时。gydF4y2Ba

那么COgydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 减排= 2.04×4243010gydF4y2Ba ^6gydF4y2Ba Kg = 86557.210gydF4y2Ba ^3.gydF4y2Ba 吨。然后公司gydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 太阳能炊具减少排放gydF4y2Ba ^14gydF4y2Ba 来美元(86557.2×10gydF4y2Ba ^3.gydF4y2Ba ×21×1.14165) =每年2.07520亿美元。图5中提到了农村地区不同家庭获得的碳信用额的变化。gydF4y2Ba

表3:每年的燃料和二氧化碳排放量gydF4y2Ba 按此查看表格gydF4y2Ba

结果与讨论gydF4y2Ba

Eqn。(1)、(2)采用MATLAB软件计算，考虑印度气候条件，计算了太阳灶的小时总入射辐射。结果如表2所示。eqn。(13)和式(14)用于计算太阳能灶具每月的烹饪时间。对比如图3所示。从图中可以看出，由于太阳辐射的影响，4月和5月的烹饪时间最短，7月和8月的烹饪时间最长。从表3可以看出，液化石油气排放的CO2最少，其次是沼气、煤油、木炭和木柴。由于液化石油气供应不足且价格昂贵，有必要在农村地区推广可再生能源。二氧化碳排放量的减少要归功于那些使用太阳能炊具的人。 Moreover interior cooking enhances the risk of lung and eye diseases that affect millions of people world wide. Free energy will give extra profit for food sellers who use solar cookers for cooking. Assembling, spreading and using of solar cookers create jobs. Indeed, we need to encourage future projects and to multiply clean development mechanism solar cooker projects.

从图4可以看出，经济分析的回收期在燃料方面依次为:木炭、木柴、LPG、煤油等，其中煤油的回收期值最高，为1.08。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

本文对箱式太阳能炊具进行了详细的分析，并对不同负荷下的烹饪时间进行了评估。结果进行了比较gydF4y2Ba 采用Kandpal模型，如图3所示。为家庭烹饪和CO节省了常规燃料成本gydF4y2Ba _2gydF4y2Ba 每年减少的数量列于表3gydF4y2Ba 如果这种类型的项目只安装在20%的印度农村地区，那么该系统每年获得的碳信用额为4.15亿美元(19.9亿印度卢比)。gydF4y2Ba

该系统每年在农村地区安装的总碳信用额为2.07520亿美元(995亿卢比)。gydF4y2Ba

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