Smak słońca

Słońce oddziałuje na nas w różny sposób nad czym się na co dzień nie zastanawiamy.  Najprzyjemniejszym z nich do niedawna wydawało mi się odczuwanie ciepłego dotyku słońca czy też oglądania jego efektu w postaci pięknej opalenizny. Od kiedy poznałem temat słonecznego gotowania wiem, że równie przyjemny i zdrowy jest jego smak.

W opisanych w poprzednim wpisie kuchenkach i piekarnikach przyrządza się różne dania od najprostszego gotowania jajek po wymagające trochę więcej pracy ciasta.

W piekarniku typu pudełkowego można dogotowywać ryż, warzywa, kartofle, drób, pieczenie, ryby ale także ciastka, ciasta oraz chleb. Kuchenka paraboliczna osiągająca temperatury powyżej 180 ^oC pozwoli smażyć cebulę, mięso, naleśniki, ugotować makaron.

To proste

Nie ma prostszego sposobu gotowania niż za pomocą pudełkowego piekarnika solarnego w którym nic nie może się nie udać. Po przygotowaniu i przyprawieniu potrawy zamykamy ją w piekarniku wystawionym na słońce i czekamy aż wykona ono swoją pracę. Potrawy wymagające duszenia w wodzie należy przygotować w czarnym naczyniu i przykryć aby nie zaparować szyb. Kąt nachylenia reflektora powinien być taki aby kierować jak najwięcej promieni do wewnątrz. Po 2 do 3 godzinach danie jest gotowe, nie trzeba nic mieszać czy pilnować.

To łatwe

W piecyku mojego wykonania udaje się osiągać temperaturę w wysokości 110 ^oC co pozwala ugotować jajka, podpiec kiełbasę i zapiekanki. 

 Piekarnik z kiełbaskami wystawiony na słońce (nieopodal jabłoni)

 Reflektor podparty jest kijkiem i przytrzymywany przez sznurek z napinaczem by nie ruszał do wiatr

 Piekarnik osiągnął temperaturę 110 stopni

 Po godzinie kiełbaski gotowe

 Tyle samo czasu potrzeba zapiekankę

 Efekt rumiana, chrupiąca zapiekanka 

To bardzo smaczne

Pierwszym przyrządzonym moim piecyku daniem, które wymagało nieco większego wysiłku przy przygotowaniu było brazylijskie ciasto kokosowe. Przepis na to nieskomplikowane jedzenie przedstawia się następująco.

250g margaryny, 250g cukru, 250g wiórek kokosowych, 6 jajek, ½ cytryny, szczypta soli, łyżeczka proszku do pieczenia, 50g mielonych migdałów

Po wymieszaniu margaryny, cukru cytryny, soli i jajek razem z migdałami, kokosem i proszkiem do pieczenia wylewamy masę do formy. Wstawiamy na 2 godziny do piekarnika.

Brazylijskie ciasto kokosowe czeka w piekarniku

 

Po godzinie zaczyna się rumienić

Po dwóch godzinach jest gotowe i smakuje słońcem

Gotowanie w piecyku solarnym daje dużą satysfakcję ponieważ dzięki takiemu prostemu urządzeniu oszczędzamy gaz, prąd, węgiel. Jednocześnie robimy coś dla siebie bo dbamy o zdrowie spożywając smaczne wartościowe  potrawy pełne życiodajnej energii słońca przygotowane przez słońce. Co prawda w warunkach europejskich gdzie na gotowanie zużywa się nieznaczną część energii oszczędności nie będą oszałamiające, jednak liczy się każda kilowatogodzina. Natomiast dla gospodarstwa domowego w Afryce gdzie gotowanie ma znaczny udział w zużyciu energii gotowanie słoneczne przynosi znaczne odciążenie w wydatkach.

Piekarnik i kuchenka zasilane słońcem

Tak się składa, że promieniowanie słoneczne o wiele łatwiej można wykorzystać do wytwarzania ciepła niż prądu co w praktyce jest możliwe dzięki przemysłowo wytwarzanym modułom fotowoltaicznym.  Aby uzyskać ciepło i je nie stracić należy zachować kilka prostych zasad

• - promienie słoneczne trafiające na czarną powierzchnię podgrzewają ją jak dzieje się to z czarnymi ubraniami lub ciemnymi samochodami 
• - za pomocą lupy można skupić promienie słoneczne uzyskując temperaturę kilkuset stopni
• - dzięki lusterku można dowolnie przekierowywać promienie i za pomocą kilku lusterek można tak jak przy lupie skupić je w jednym punkcie.
• - ciepło słoneczne można gromadzić i podtrzymywać przy użyciu materiałów izolacyjnych jak np. wełna.   
• - szyby przepuszczają słońce i jednocześnie zapobiegają szybkiej ucieczce ciepła choć oczywiście słabiej niż materiały izolacyjne, podwójne oszklenie daje lepszy efekt
• - promieniowanie słońca przetwarzane są w ciepło gdy po przejściu przez szybę trafi na ciemną powierzchnię. Przy szczelnej konstrukcji i dobrej izolacji wewnątrz piecyka temperatura może dojść do 180 ^oC

Zasadniczo można wyróżnić dwa typy konstrukcji urządzeń pozwalających uzyskać ciepło z promieniowania słońca: piekarnik solarny wykorzystujący efekt cieplarniany oraz kuchenka paraboliczna działająca na zasadzie koncentracji promieni słonecznych. Oba urządzenia różnią się wykorzystaniem promieniowania bezpośredniego i rozproszonego. Piekarnik wykorzystuje oba rodzaje promieniowania dlatego też wystarczy nakierować na południe i dobrze działa w dni kiedy słońce  co jakiś czas wygląda i chowa się za chmury  natomiast kuchenka działa dzięki promieniowaniu bezpośredniemu w związku z czym co raz na pół godziny należy nastawiać ją za poruszającym się słońcem. 

Piekarnik solarny to izolowana skrzynka z czarnymi ścianami wewnątrz przykryta od góry podwójną szybą. Krótkie fale promieniowania słonecznego są przetwarzane przez ciemną powierzchnię w długofalowe promieniowanie cieple. Formy do pieczenia i garnki mają czarną powierzchnią tak aby absorbować promieniowanie. Ponieważ powstałe wewnątrz długofalowe promieniowanie cieplne jest zatrzymywane przez podwójne okno oraz izolowane ścianki wewnątrz dochodzi do wzrostu temperatury. Producenci piekarników typlu pudełkowego jak Sun Oven  czy LAZOLA podają 160 ^oC  jako maksymalną temperaturę jaka może w nich powstać. Piecyk solarny można skonstruować samemu z ogólnie dostępnych materiałów. Najprostsze eksperymentalne piekarniki powstają nawet z kartonów po pizzy czy pudełek po butach budowane przez uczniów np. na lekcjach techniki w celu przybliżenia zasady działania.

Do zbudowania profesjonalnych, dobrze działających piecyków potrzebne są: szyby, drewniane listwy, drewniane płyty klejone, wkręty, gwoździe, klej do drewna, wełna do izolacji, zużyte płyty aluminiowe z druku offsetowego (dostępne w większych drukarniach), czarna farba żaroodporna.

Poniżej zdjęcia obrazujące powstawanie piecyka własnej roboty. Jest to piecyk pudełkowy typu ULOG rozwinięty przez Urlicha Oehlera około 1985 w Bazylei wielokrotnie kopiowany i modyfikowany, ze względu na łatwą dostępność do materiałów konstrukcyjnych oraz instrukcji montażu  najbardziej rozpowszechniony w Europie.

 Do budowy piekarnika wykorzystano sklejane płyty drewniane będące odpadem z remontu mieszkania

Po wycięciu ścian i zbiciu ramy otrzymujemy szkielet piekarnika

Boczne ściany są nachylone pod kątem 30 stopni

Widok pudełka od dołu

Największą trudność sprawia przygotowanie ram okiennych

Prawie gotowe okno przed założeniem ostatniej ramy

Okno razem z przymocowanym do niego na zawiasach reflektorem

Złączone dwie płyty z druku offsetowego (50x70cm) z odrysowanymi wzorem niecki do wycięcia

Płyta offsetowa daje się łatwo ciąć  

Również zaginanie krawędzi i składanie niecki w całość nie stanowi większego problemu

Gotową nieckę pomalowana farbą żaroodporną

Gotowa niecka mocowana do ramy

Piekarnik prawie gotowy

Pozostaje tylko od spodu włożyć izolację, w tym przypadku są to zwykłe gazety

Szybę z reflektorem trzeba przytwierdzić do zamkniętego od dołu pudełka

Piekarnik solarny gotowy

 

Widok piekarnika od tyłu

Piekarnik otwarty wystawiony w kierunku słońca

Piekarnik  ustawiony na tylnej ściance

Takie ustawienie z kątem nachylenia okna 60 stopni przeznaczone do pieczenia w zimowe, słoneczne dni

Kuchenka paraboliczna składa się z lustrzanej powierzchni tak uformowanej, że odbite promienie skupiają się w jednym punkcie, ogniskowej. W tym miejscu umieszczony czarny garnek zostaje podgrzany przez wielokrotnie skoncentrowane słońce.  Kuchenki paraboliczne występują w różnych odmianach i wielkościach od mini ekspres parzący kawę do wielkich kuchni dla setek ludzi.  Takie kuchenki są dostępne, można je zamówić i złożyć, ich producenci podają maksymalną osiąganą  temperaturę w wysokości 200 ^oC EG Solar  a nawet 300 ^oC Solar Papillon. 

Najpowszechniejszym modelem kuchenki parabolicznej produkowanej seryjnie jest SK 14 rozwinięty w Niemczech w latach 80-tych.

Seryjnie produkowana kuchenka paraboliczna

Do zbudowania eksperymentalnych egzemplarzy używa się np. parasole. można także zrobić to samemu z talerza anteny satelitarnej oklejając wewnętrzną stronę połyskową taśmą aluminiową, ewentualnie folią aluminiową do pakowania żywności. 

Przykład innowacyjnego wykorzystania parasola

Poniżej zdjęcia kuchenki zbudowanej w garażu z talerza satelitarnego.   

Antena satelitarna, folia aluminiowa, kilka desek, uchwyt, czarny garnek  kilka godzin i kuchenka gotowa

Widok z tyłu

Kuchenka  wystawiano dokładnie na południe

Promienie słoneczne po odbiciu od talerza skupiają się na spodzie garnka

Zwykły srebrny garnek pomalowany czarnym żaroodpornym lakierem

Na tym zdjęciu widać, że powierzchnia talerza nie jest idealnie gładka mimo to pozwala zagotować wodę

Porównanie kuchenki parabolicznej i piecyka pudełkowego

Każdy rodzaj urządzenia do gotowania ze słońcem ma swoje typowe wady i zalety. Kuchenka solarna ze względu na osiąganie wysokich temperatur doskonale nadaje się do smażenia potraw jak np. naleśniki oraz do gotowania wody. Trzeba natomiast utrzymywać w czystości reflektor i uważać na to by przez przypadek nie oślepiać sąsiadów lub wywołać pożaru. Z kolei piecyk solarny jest prosty w budowie i użytkowaniu. Nic nie może się w nim przypalić tak więc osoba gotująca może zostawić na dłuższy czas i zająć się innymi sprawami. Wadą może być tutaj właśnie wydłużony czas gotowania oraz przygotowania mniejszej ilości posiłku niż w przypadku kuchenki parabolicznej. 

Modele hybrydowe

W praktyce występują połączenia elementów obu urządzeń i tak piecyki wyposażane są w reflektory kierujące jak najwięcej promieni słonecznych do wnętrza a po zamknięciu utrzymują temperaturę oraz kuchenki koncentryczne w których garnek chroniony jest przed wiatrem przez osłony w postaci szyb lub folii

Europejskie Słonecznie Dni i Piknik Naukowy Polskiego Radia

W dniach 1-13 maja 2012 odbyła się druga polska edycja Europejskich Słonecznych Dni, kampanii edukacyjnej i informacyjnej promującej wykorzystanie energii słonecznej jako sposobu na ochronę środowiska. Wydarzenia propagujące energetykę solarną miały miejsce w wielu szkołach, miastach firmach i organizacjach pozarządowych.  Podczas 16. Pikniku Naukowego Polskiego Radia  i Centrum Nauki Kopernik w Warszawie 12. maja którego hasłem przewodnim była energia pokazy solarne miały miejsce na stoisku stowarzyszenia Środowisko dla Środowiska skupiające stypendystów prestiżowego programu Niemieckiej Fundacji Środowisko.

Mimo deszczowej pogody wydarzenie cieszyło się ogromną popularnością. Już na ponad godzinę przed oficjalną godziną otwarcia na miejscu były rodziny z dziećmi. Na stanowisku zaprezentowano zasilany ogniwem domek dla lalek, skrzyżowanie z przejściem dla pieszych oraz piece i kuchenki solarne, zorganizowano warsztat konstruowania kuchenek z kartonów po pizzy. Największe zainteresowanie wśród najmłodszych wzbudził wyścig samochodzików solarnych napędzanych ze względu na pochmurne niebo „sztucznymi słońcami”.    

Oba wydarzenia zarówno słoneczne dni jaki i piknik Polskiego Radia były ogromnym sukcesem i pokazały jak wielkim zainteresowaniem cieszą się tematy naukowe związane z energią. Tego typu wydarzenia powinny mieć miejsce nie tylko w dużych miastach lecz również w mniejszych miejscowościach gdyż potrzeby w zakresie propagowania nowoczesnych technologii pozyskiwania energii są bardzo duże. 

Dobre i złe strony dotacji do kolektorów.

W połowie 2010 NFOŚiGW uruchomił program dopłat na częściowe spłaty kredytów bankowych przeznaczonych na zakup montaż kolektorów słonecznych. Wówczas wiele osób włącznie z moją osobą było zadowolonych z faktu, że w końcu w Polsce zaczęto myśleć o wsparciu branży nowoczesnych technologii energetyki odnawialnej. Na lata 2010-2014 na ten cel zarezerwowano środki w wysokości 300 mln złotych. Bieżące efekty wdrażania są imponujące. Instytut Energetyki Odnawialnej w 2011 r. rynek kolektorów słonecznych wzrósł o 70% do 248 000 m2. Dane samego NFOŚiGW mówią o 17 700 beneficjentach dopłat w wysokości 116 mln złotych (stan na 14. maj 2012) Poza tym cieszy efekt ekologiczny. Rodzaje zastępowanych nośników energii to węgiel kamienny 52,1%, prąd 21,7%,. gaz ziemny 17%, inne 9,2%. Na pierwszy rzut oka mamy pełny sukces.

Efekt propagandowy

Pierwszy zauważalny rezultat dopłat to znaczący efekt reklamowy ponieważ dzięki rozpowszechnianiu informacji o programie Polacy  zwrócili uwagę na możliwości jakie daje wykorzystanie energii słońca do zaspokajania potrzeb cieplnych własnego gospodarstwa domowego. Przy czym jednocześnie chcę zwrócić uwagę na fakt, że nie spotkałem się jeszcze z osobami które miały by świadomość, że środki finansowe przeznaczone na program dofinansowania nie pochodzą z funduszy unijnych ale ze środków krajowych będących w dyspozycji NFOŚiGW. Wszyscy mówią „Podobno Unia dopłaca” Wygląda na to, że w dobie licznych programów dofinansowań w ramach perspektywy budżetowej 2007-2013 o których tak dużo mówi się mediach  w rozumieniu statystycznego Nowaka każda dotacja pochodzi z Unii. Oczywiście równolegle co poniektóre gminy mają swoje programy dopłat to kolektorów w których wykorzystują pieniądze Unijne.

Szybki biznes

Oprócz firm instalatorskich z branży na programie dotacji a konkretnie na wzroście zainteresowania i popytu na instalacje solarne postanowiły zarobić także inne podmioty. Mnie osobiście znany jest przypadek warszawskiej firmy zajmującej się odpadami, która na początku roku ruszyła z kampanią do mniejszych miast i zawitała także do mojego rodzinnego Łowicza. Firma mająca oczywiście w swej nazwie cząstkę „eko” głosiła możliwość dofinansowania w wysokości 70%. Do 45% oferowanych przez NFOŚiGW dobrodusznie dokładała 25% oczywiście uprzednio o ten poziom zawyżając cenę zestawu solarnego. Przykład konkretnej oferty świadczy o nieprofesjonalnym podejściu do klienta. Dla 3-osobowej rodziny zaproponowano zestaw składający się z 8m2 kolektora próżniowego i zasobnika o pojemności zaledwie 220 litrów więc co najmniej dwukrotnie zbyt małej. Na dodatek firma dysponuje jedną ekipą montażową którą rzuca w różne części kraju a złapani klienci czekają miesiącami na zrealizowanie zamówienia. W przyszłości kolejnym źródłem stresu będzie dla nich oczekiwanie na przyjazd ekipy serwisowej w przypadku awarii czy usterek wywołanych pośpiesznym montażem. Klienci powinni zwracać uwagę aby zestaw solarny z montażem zamawiać w lokalnie działającej firmie instalatorskiej która także pomoże w uzyskaniu dofinansowania z funduszu a ponad to będzie w stanie szybko zareagować w przypadku usterek. Oczywiście nikt nie zabroni sprzedawać i kupować towaru od firm z drugiej części kraju, takie są prawa wolnego rynku, ale zdrowy rozsądek nakazuje robić to zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju równoznaczną w tym przypadku z maksymą „bliższa koszula ciału”

Realna efektywność dotacji

Obecny program NFOŚiGW jako podstawowe kryterium wysokości dopłat przyjął powierzchnię kolektorów. Nie jest to szczęśliwe rozwiązanie ponieważ w tej  formie dopłaty obejmują wszystkie zestawy niezależnie od ich faktycznej efektywności. Nawet te które mimo zamontowania nie spełniają swej funkcji. Znacznie lepszym byłby tu system uwzględniający faktyczną ilość energii uzyskiwanych z powierzchni kolektora i opierający się na dopłacie do każdej kilowatogodziny wyprodukowanego ciepła odczytanej z odpowiedniego licznika ciepła solarnego. Takie rozwiązanie pozwoliłoby ograniczyć liczbę firm nastawionych na krótką działalność i szybki zysk a także zmniejszyć ryzyko psucia opinii o systemach solarnych co może być efektem ubocznym działania firm krzaków, którym nie zależy na zdobywaniu stałych klientów.

Gdzie zrównoważony rozwój?

Szybki wzrost krajowego rynku kolektorów może teraz bardzo cieszyć szczególnie gdy widzi się coraz więcej kolektorów na dachach polskich domów ale doświadczenia innych krajów pokazują że po okresach gwałtownego wzrostu następuje czas spowolnienia które będzie nieuchronne w momencie zakończenia programu dotacji. Ten mechanizm gospodarczy znany jest choćby z sytuacji ekonomicznej w Europie. Jeszcze przed kryzysem w 2007 roku Łotwa i Estonia były podawane za wzór szybo rozwijających się gospodarek ze wzrostem około 10% PKB. Na tym tle Polska wypadała gorzej ale i tak dobrze z wynikiem 6%. Gdy kraje te pogrążyły się w recesji Polsce udało się utrzymać 3% wzrost. To także konkretne doświadczenie rynku solarnego w Hiszpanii czy Niemczech notującego w ostatnich latach 30% regres. Rynkowi kolektorów w Polsce przydałby się bardzie stabilny i długookresowy wzrost zgodny z zasadą zrównoważonego a nie nagłe rozgrzanie rynku i gwałtowne jego schłodzenie. Na końcową ocenę skutków programu dofinansowania dla polskiego rynku kolektorów przyjdzie jeszcze poczekać ale już teraz z dużym prawdopodobieństwem można stwierdzić, że długofalowo nie będą one tak dobre jak wydaje się to obecnie.

Godzina dla Ziemi, rok zrównoważonej energii oraz nadchodząca era słońca

Od 2007 rozwija się nowa świecka tradycja pod szumnym, dumnym szyldem godzina dla Ziemi. W ostatnią sobotę marca każdy może, w geście troski o Ziemię na godzinę wyłączyć światło. W medialnie głośną akcje włącza się coraz więcej miast na całej ziemi także w Polce w tym roku wg WWF akcje wsparło już 47 polskich miast podczas gdy w 2008 były to tylko Warszawa i Poznań. W serwisach informacyjnych widzieliśmy obrazki z stolic całego świata pokazujący wygaszanie oświetlenia symbolicznych miejsc jak opera w Sydney, wieża Eiffla czy pałac Buckingham. Przy okazji w programach telewizyjnych mogło dojść do sporu między zwolennikami i przeciwnikami tego typu przedsięwzięć także do kolejnej konfrontacji pro i kontra wokół tematu globalnego ocieplenia. Zwolennicy akcji projektu podkreślają jej symboliczny wymiar solidaryzowania się z matką ziemią, nakłaniania do refleksji nad zmianami klimatu. Z kolei przeciwnicy wytykają powierzchowny charakter sprawy i zwracają uwagę na znikome realne znaczenie a nawet wywoływanie skutków przeciwnych do zamierzonych w postaci zwiększonego poboru mocy. W mojej skromnej ocenie godzina dla ziemi daje pretekst do łatwego bardzo modnego ostatnio  pokazania się jako obrońca Ziemi (co samo w sobie jest zjawiskiem pozytywnym) i łatwego odfajkowania tematu, który jest bardziej złożony i  wymaga systematycznych działań prowadzonych każdego dnia.

Rok 2012 to nie tylko olimpiada w Londynie, mistrzostwa Europy w piłce nożnej (prześmiewczo zwanym festiwalem haratania w gałę) czy zapowiadany koniec świata ale także rok ogłoszony przez ONZ międzynarodowym rokiem zrównoważonej energii dla wszystkich ludzi. ONZ zwraca uwagę na fakt, że jedna na pięć osób nie ma dostępu do elektryczności a połowa ludzkości ogrzewa się  za pomocą drewna i węgla podczas gdy druga część trwoni duże zasoby energii poprzez niską efektywność energetyczną. Do 2030 ONZ stawia trzy globalne cele: podwojenie udziału energii odnawialnej podwojenie tempa poprawy efektywności energetycznej oraz zapewnienie powszechnego dostępu do usług energetycznych. W przeciwieństwie do godzinnej akcji WWF podkreślenie ważności zrównoważonej energii przez ONZ nie jest aż tak widowiskowe i spektakularne ale powinno przynieść lepsze efekty.

Godzina dla Ziemi czy rok zrównoważonej energii to małe preludium do tego co nas czeka czyli ery słońca o czym pisze dwukrotny minister środowiska laureat ekologicznego Nobla prof. Maciej Nowicki w wydanej 28 marca książce zatytułowanej właśnie „Nadchodzi era słońca” W wywiadzie dla Instytutu Energetyki Odnawialnej profesor mówi: „jesteśmy świadkami postępu technologicznego w połączeniu z obniżaniem cen kolektorów słonecznych, jak i paneli fotowoltaicznych. W moim przekonaniu już w latach 2020–2025 technologie te będą w stanie konkurować cenowo z paliwami kopalnymi bez żadnych dopłat. A to będzie oznaczało jeszcze szybszy niż dotąd rozwój tego sektora energetyki.”

Choć nie mam zdolności profetycznych jestem przekonany, że nie będziemy musieli czekać do 2020 roku na oczekiwane efekty.