Solkök
Paraboliska solkök koncentrerar solljuset till en enda punkt. När denna punkt fokuseras på botten av en gryta kan den snabbt värma grytan till mycket höga temperaturer som ofta kan jämföras med de temperaturer som uppnås i gas- och kolgrillar. Dessa typer av solkök används i stor utsträckning i flera regioner i världen, framför allt i Kina och Indien där hundratusentals familjer för närvarande använder paraboliska solkök för att laga mat och värma vatten. Vissa paraboliska solköksprojekt i Kina minskar mellan 1-4 ton koldioxid per år och erhåller koldioxidkrediter genom mekanismen för ren utveckling (CDM) och Gold Standard.
Vissa paraboliska solkokare innehåller banbrytande material och konstruktioner som leder till en solenergivärmeeffektivitet >90 %. Andra är tillräckligt stora för att mata tusentals människor varje dag, till exempel solskålen i Auroville i Indien, som gör två måltider per dag för 1 000 personer.
Om en reflektor är axialt symmetrisk och formad så att dess tvärsnitt är en parabel, har den egenskapen att föra parallella ljusstrålar (till exempel solljus) till en fokuserad punkt. Om symmetriaxeln är riktad mot solen får alla föremål som befinner sig vid fokuset mycket koncentrerat solljus och blir därför mycket varma. Detta är grunden för användningen av denna typ av reflektor för solkök.
Paraboliska reflektorerRedigera
Paraboloider är sammansatta kurvor som är svårare att göra med enkel utrustning än enkla kurvor. Även om paraboloida solkök kan laga mat lika bra eller bättre än en konventionell spis är de svåra att konstruera för hand. Ofta tillverkas dessa reflektorer med hjälp av många små segment som alla är enkla kurvor som tillsammans närmar sig sammansatta kurvor.
Och även om paraboloider är svåra att tillverka av platta plåtar av fast material, kan de tillverkas ganska enkelt genom att rotera behållare med öppen topp som innehåller vätskor. Den övre ytan på en vätska som roteras med konstant hastighet runt en vertikal axel tar naturligtvis formen av en paraboloid. Centrifugalkraften får materialet att röra sig utåt från rotationsaxeln tills det bildas en tillräckligt djup fördjupning i ytan så att kraften balanseras av gravitationens utjämnande effekt. Det visar sig att fördjupningen är en exakt paraboloid. (Se vätskespegelteleskop.) Om materialet stelnar medan det roterar bibehålls den paraboloida formen efter att rotationen har upphört och kan användas för att göra en reflektor. Denna rotationsteknik används ibland för att tillverka paraboloida speglar för astronomiska teleskop, och har även använts för solfångare. Anordningar för att konstruera sådana paraboloider kallas roterande ugnar.
Paraboloida reflektorer genererar höga temperaturer och kokar snabbt, men kräver frekvent justering och övervakning för säker drift. Flera hundra tusen finns, främst i Kina. De är särskilt användbara för enskilda hushåll och storskalig institutionell matlagning.
En Schefflerkokare (uppkallad efter sin uppfinnare Wolfgang Scheffler) använder sig av en stor, idealiskt parabolisk reflektor som roteras runt en axel som är parallell med jordens med hjälp av en mekanisk mekanism, som vänder sig med 15 grader i timmen för att kompensera för jordens rotation. Axeln går genom reflektorns masscentrum, vilket gör att reflektorn lätt kan vridas. Kokkärlet är placerat i fokus som ligger på rotationsaxeln, så spegeln koncentrerar solljuset på den hela dagen. Spegeln måste ibland lutas runt en vinkelrät axel för att kompensera för säsongsvariationerna i solens deklination. Denna vinkelräta axel går inte genom matlagningskärlet. Om reflektorn vore en styv paraboloid skulle därför dess fokus inte förbli stationärt vid kokskärlet när reflektorn lutar. För att hålla fokuset stationärt måste reflektorns form variera. Den förblir paraboloidal, men dess brännvidd och andra parametrar ändras när den lutar. Schefflerreflektorn är därför flexibel och kan böjas för att justera sin form. Den består ofta av ett stort antal små plana sektioner, t.ex. glasspeglar, som är sammanfogade med flexibel plast. En ram som stöder reflektorn innehåller en mekanism som kan användas för att luta den och även böja den på lämpligt sätt. Spegeln är aldrig exakt paraboloidal, men den är alltid tillräckligt nära för matlagning.
Undertiden är den roterande reflektorn placerad utomhus och det reflekterade solljuset passerar genom en öppning i en vägg in i ett inomhuskök, ofta ett stort gemensamt kök, där matlagningen sker.
Paraboloidala reflektorer som har sina massacenter sammanfallande med sina fokuspunkter är användbara. De kan lätt vridas för att följa solens rörelser på himlen och rotera runt vilken axel som helst som passerar genom fokuset. Två vinkelräta axlar kan användas, som skär varandra i fokus, så att paraboloiden kan följa både solens dagliga och säsongsmässiga rörelse. Kokgrytan förblir stationär i fokus. Om den paraboloida reflektorn är axiellt symmetrisk och tillverkad av material med enhetlig tjocklek, sammanfaller dess massacentrum med dess brännpunkt om reflektorns djup, mätt längs dess symmetriaxel från hörnet till kantplanet, är 1,8478 gånger dess brännvidd. Radien på reflektorns kant är 2,7187 gånger brännvidden. Vinkelradien för kanten, sett från brännpunkten, är 72,68 grader.
Paraboliska trågRedigera
Paraboliska tråg används för att koncentrera solljuset för solenergiändamål. Det har byggts några solkök som använder dem på samma sätt. I allmänhet är tråget inriktat med sin brännlinje horisontell och öst-västlig. Den mat som ska tillagas placeras längs denna linje. Tråget är riktat så att dess symmetriaxel är riktad mot solen vid middagstid. Detta kräver att tråget lutas upp och ner i takt med årstiderna. Vid dagjämningarna behövs ingen förflyttning av tråget under dagen för att följa solen. Vid andra tider på året finns det en period på flera timmar runt middagstid varje dag då det inte behövs någon spårning. Vanligtvis används kokaren endast under denna period, så ingen automatisk solföljning är inbyggd i den. Denna enkelhet gör konstruktionen attraktiv, jämfört med att använda en paraboloid. Eftersom trågreflektorn är en enda kurva är den också enklare att konstruera. Den lider dock av lägre effektivitet.
Det är möjligt att använda två paraboliska tråg, böjda i vinkelräta riktningar, för att föra solljuset till ett punktfokus på samma sätt som en paraboloidreflektor.Det inkommande ljuset träffar ett av trågen, som skickar det mot ett linjefokus. Det andra tråget fångar upp det konvergerande ljuset och fokuserar det till en punkt.
Vid jämförelse med en enda paraboloid har användningen av två partiella tråg viktiga fördelar. Varje tråg är en enda kurva, som kan tillverkas helt enkelt genom att böja en platt plåt. Dessutom riktas ljuset som når den målinriktade grytan ungefär nedåt, vilket minskar risken för skador på ögonen hos personer i närheten. Å andra sidan finns det nackdelar. Det behövs mer spegelmaterial, vilket ökar kostnaden, och ljuset reflekteras av två ytor i stället för en, vilket oundvikligen ökar den mängd som går förlorad.
De två trågen hålls i ett fast läge i förhållande till varandra genom att de båda är fästa i en ram. Hela enheten med ram och tråg måste flyttas för att följa solen när den rör sig på himlen. Det finns kommersiellt tillverkade spisar som använder denna metod.I praktiska tillämpningar (som i bilstrålkastare) är konkava speglar av parabolisk form
Sfäriska reflektorerRedigera
Sfäriska reflektorer fungerar ungefär som paraboloida reflektorer, så att symmetriaxeln är riktad mot solen så att ljuset koncentreras till ett fokus. Fokus för en sfärisk reflektor kommer dock inte att vara ett punktfokus eftersom den lider av ett fenomen som kallas sfärisk aberration. Vissa koncentrationsantenner (t.ex. parabolantenner) som inte kräver ett exakt fokus väljer en sfärisk krökning i stället för en paraboloid. Om radien på den sfäriska reflektorns kant är liten jämfört med krökningsradien på ytan (radien på den sfär som reflektorn är en del av), närmar sig reflektorn en paraboloid med en brännvidd som är lika med halva krökningsradien.
VakuumrörsteknikRedigera
Solcellsugnare med vakuumrör är i huvudsak vakuumförseglade mellan två lager glas. Vakuumet gör det möjligt för röret att fungera både som ett ”super” växthus och en isolator. Det centrala kokningsröret är tillverkat av borosilikatglas, som är motståndskraftigt mot termiska stötar, och har ett vakuum under ytan för att isolera insidan. Rörets insida är fodrad med koppar, rostfritt stål och aluminiumnitril för att bättre absorbera och leda värme från solens strålar.