Studierende optimieren rauchfreie Kochstellen

„Im Distrikt Micani leben rund 400 Familien in kleinen, meist sehr abgelegenen Dörfern oder einzeln auf den Berghängen des Hochlandes verstreut“, sagt Prof. Dr. Claudia Ziller vom Institut für Technische Gebäudeausrüstung, die das Modul in den Master-Studiengängen Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Green Building Engineering und Erneuerbare Energien angeboten hat. „Die Familien kochen traditionell innerhalb der kleinen Lehmhütten auf rauchenden Kochfeuern – ein gesundheitliches Risiko. Zudem gibt es in der Region, die vielerorts von extremer Wasserknappheit geprägt ist, kaum Feuerholz. Um die Situation vor Ort zu verbessern, haben wir im Modul mit der gemeinnützigen Organisation ,Aktion Sodis‘ zusammengearbeitet.“

Im Rahmen ihres Projektes „Bildung bleibt!“ hat „Aktion Sodis“ vor einigen Jahren gemeinsam mit bolivianischen Berufsschülerinnen und -schülern erste Prototypen von rauchfreien Kochstellen – einfache Lehmherden mit Kamin – entwickelt. Studierende der Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme, die sich im Wahlpflichtmodul „Computational Fluid Dynamics“ mit Strömungssimulationen beschäftigt haben, erforschten diese Kochstellen nun.

Verbesserte Heizwirkung und Wasseraufbereitung

Da bei der bisherigen Form der rauchfreien Kochstellen etwa 80 Prozent der thermischen Energie ungenutzt bleiben, analysierte eine Gruppe mehrere technische Möglichkeiten, um die Öfen energetisch zu optimieren. So soll etwa ein tiefer in den Ofen abgesenktes Rohr für eine effizientere Heizwirkung sorgen. Eine weitere Gruppe erhöhte die Kontaktfläche zwischen Topf und Brennraum und komprimierte letzteren. Das ermöglicht laut Analyse der Studierenden eine höhere Wärmeübertragung auf die Töpfe. „Eine verbesserte Heizwirkung und Wärmeübertragung verringert den Verbrauch von Feuerholz“, sagt Ziller.

Eine andere Gruppe erarbeitete zwei Verbesserungsvorschläge: Zum einen könnten Stahlstäbe integriert werden, auf denen die Töpfe stehen. Diese sollen die Oberfläche der Herdplatte vergrößern und somit den Wärmefluss erhöhen. Zusätzliche Lehmwände könnten zudem die Strömung im Inneren verbessern, so dass sich das heiße Verbrennungsgas des Feuers länger im Brennraum aufhält und seine Energie an die Töpfe abgibt. Mithilfe der bisher ungenutzten Abwärme soll darüber hinaus eine Wasseraufbereitungsanlage betrieben werden. Ein weiteres Team modellierte den Prototypen einer Kochstelle, der im Rahmen einer kooperativen studentischen Projektarbeit zwischen Aktiven der „Aktion Sodis“, die an der RWTH Aachen studieren, und und Prof. Dr. Christian Malek vom :metabolon Institute vor einigen Jahren entstanden ist. Das Team konnte dabei die Experimente der Projektarbeit in virtuellen Versuchen bestätigen.

„Es ist eine Besonderheit und damit ein wichtiger Baustein in der Bildung für nachhaltige Entwicklung, dass Entwicklungszusammenarbeit in dieser Form Einzug in die Lehre erhält“, sagt Ziller. „Zudem sind die Ergebnisse der Gruppen, die ,Aktion Sodis‘ nun zur Verfügung gestellt werden und in die Arbeit vor Ort einfließen sollen, sehr vielversprechend und ein tolles Beispiel für forschungs- und anwendungsorientiertes Arbeiten. Zudem ist zum Beispiel die Umsetzung der Optimierungsmaßnahmen am Prototypen des Ofens auf :metabolon vorstellbar.“