70049     PILOT PROJECT ON IMPROVING MANUFACTURING OF  EFFICIENT RURAL COOKSTOVES                                                                This volume is a product of the staff of the International Bank for Reconstruction and Development /  The  World  Bank.  The  findings,  interpretations,  and  conclusions  expressed  in  this  paper  do  not  necessarily reflect the views of the Executive Directors of The World Bank or the governments they  represent. The World Bank does not guarantee the accuracy of the data included in this work.    The boundaries, colors, denominations, and other information shown on any map in this work do not  imply any judgment on the part of The World Bank concerning the legal status of any territory or the  endorsement or acceptance of such boundaries.  1  The material in this publication is copyrighted. Copying and/or transmitting portions  or all of this work without permission may be a violation of applicable law. The  International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank  encourages dissemination of its work and will normally grant permission to  reproduce portions of the work promptly.      For permission to photocopy or reprint any part of this work, please send a request  with complete information to the Copyright Clearance Center, Inc., 222 Rosewood  Drive, Danvers, MA 01923, USA, telephone 978â€?750â€?8400, fax 978â€?750â€?4470,  www.copyright.com.    All other queries on rights and licenses, including subsidiary rights, should be  addressed to the Office of the Publisher, The World Bank, 1818 H Street NW,  Washington, DC 20433, USA, fax 202â€?522â€?2422, eâ€?mail pubrights@worldbank.org.                      2  Table of Content    Activity 1.  Develop and test production technologies and techniques to  increase productivity and rate of stove production ..............................6  1.1. Clay Mixing ..........................................................................................................6  1.2. Stove body moulding ..........................................................................................7  1.3. Carving ................................................................................................................8  1.4. Drying (the second step drying)..........................................................................9  1.5. Firing..................................................................................................................10    Activity 2.  Development of standards for production of the NKS and kiln  firing .....................................................................................................15  Standard finalization ................................................................................................17  Monitoring/implementation of standards ..............................................................17    Activity 3.  Pilot production facility........................................................................19    Activity 4.  Train producers in management and marketing .................................21  Baseline NKS production..........................................................................................21  Model Production Facility ........................................................................................22  4.1.   Participatory Assessment for Planning & Introduction of the Scenario.......22  4.1.1.   Divide the production into steps and valuation of the steps ..............23  4.1.2.   Daily payment based on the quantity of the achieved production  step  23  4.1.3.   Money saving .......................................................................................24  4.1.4.   Selling the stove from one ware house ...............................................24  4.2.   Training to potters ........................................................................................24  4.2.1.   Production techniques.........................................................................25  4.2.2.   Book keeping........................................................................................25  4.2.3.   Finance management ..........................................................................25  4.2.4.   Stock management ..............................................................................25    Activity 5.  Evaluation of the options for introduction of the improved  manufacturing of the NKS Stoves. .......................................................27  5.1.   Improvement the microâ€?enterprise..............................................................27  5.2.   Improvement the family scale production ...................................................29  5.3.   Projection of production capacity ................................................................29    Activity 6.  Preparation of a plan for scale – up of production..............................31    Appendix 1. ..................................................................................................................33    Appendix 2. ..................................................................................................................36    3  Background    In the late ‘90 GERESâ€?Cambodia introduced the efficient “New Lao Stoveâ€? (NLS). The  NLS technology is based on a model from Thailand and saves 22% of firewood or  charcoal compared to the TLS. The NLS which is by far the best wood and charcoal  burning stove presently produced in about 20 production centres in the main  populated provinces in Cambodia, is durable and has a good appearance. In 2002  GERESâ€?Cambodia with the support of the EU trained TLS producers to manufacture  the efficient NLS and undertook a publicity and sales campaign. This resulted in  gradual adoption in urban markets even though the price of the stove is around $3.5  compared to the TLS price of $1.5. The NLS is now used by more than 40% of urban  households and the monthly production is 25,000 stoves or 300,000 per year. The  dissemination of the NLS in rural villages is however very low with major reasons the  relatively high price and lack of distribution network that reaches villages.       The development of Neang Kongrey Stove on 2001 was merely due to a need to  supply low cost improved cook stove (ICS) to rural areas. The New Lao Stove, though  it is durable and very efficient, most rural families cannot afford to purchase the NLS.  To respond to the need, GERES developed the NKS by incorporating some important  parameters of NLS and considering:  • NKS can be used either for charcoal or firewood  • The main raw materials of the NKS are fine clay and coarse clay, as the  material used to produce traditional stoves  • Skills of traditional stove producers are more than sufficient to produce the  NKS  • NKS fits to the common traditional stove carriers operated by traditional  stove distributors     The World Bank – ESMAP/DfID Cambodian SMEs in Decentralized Energy Services  Program provided support to pilot trial the introduction of efficient cookstoves into  rural Cambodia and on the basis of this a strategy for a National Efficient Cookstove  Program for rural Cambodia was formulated.    Through the pilot trials 3,000 efficient Neang Kongrey Stoves were sold in rural  villages. The fuel saving of the Neang Konrey Stove (NKS) was very much appreciated  by households and also the shorter cooking time and smoke reduction. Women who  run village grocery shops and tried to sell the NKS were interested in continuing  selling the stove but identified quality issues, and the need for a larger size NKS. A  Model Production Facility has been established to address these issues and will be  used as the basis for setting up production facilities at strategic locations throughout  Cambodia to achieve effective dissemination of the stove.    To address the problems found during the pilot dissemination, the quality, durability  of the stove and production capacity the World Bank ESMAP/ASTAE Program  provided technical assistance to GERESâ€?Cambodia to develop a “Model Production  Facility for the Efficient Neang Kongrey Stoveâ€?. The Facility includes mechanized clay  mixing, improved moulding techniques and kiln firing. The aim is to increase the  4  production capacity of the NKS and produce a high quality stove, pay fair wages for  stove producers who are mainly women and to keep the cost of the stove low to  ensure it is accessible to all households including the poor.    5  Activity 1.  Develop and test production technologies and techniques to increase  productivity and rate of stove production  At present the stoves are produced completely by hand and affect to the quality,  durability of the stoves and production capacity & reliability. Introduction of  alternative forming technology and modern kilns to potters in Kampong Chhnang is  aimed to improve the quality, durability of the stoves and production capacity.     1.1. Clay Mixing  The clay, that is obtained by collecting from its source (hill or river bank) or delivered  by a supplier, is usually soaked in a pit to allow the water to spread evenly  throughout the lump. This wet clay is then mixed with nonâ€?clay material that acts as  filler to reduce plasticity and shrinkage. Fillers may also increase the porosity and  lower the bulk density of the fired body, depending on the firing temperature.   Common practice of traditional potters of Kampong Chhnang is to mix the lump of  wet clay with nonâ€?clay material (usually fine sand from river bank) or coarse clay  from the hill.     Traditionally, the potters of Kampong Chhnang mix the clay and nonâ€?clay material by  kneading. After kneaded, the mixture is kept for a few more days to reach certain  plasticity. Kneading a 1 m3 mix of clay requires 6 manâ€?hours and if hiring a person the  cost to knead is 10,000 KHR (US$ 2.5) for 0.5m3 or 20,000 KHR (US$ 5) for 1m3   At the Pilot Production Facility, clay mixing improvement was made by introducing a  mechanical clay mixer, which has been utilised by 8 NLS production centres since the  last two years (costs US$ 850/unit). This mechanical mixer can assure a homogenous  clay mixture and reduce the burden of the kneading. The capacity of the introduced  clay mixer is 1m3 per hour.     Picture 1: The mechanized clay mixer    To mix 1m3 of clay, requires one working hour of an operator and one litre of diesel  fuel which costs US$ 1.25; US$ 0.75 for the diesel fuel and 2,000 KHR (US$ 0.5) one  man hour.  6    With the kneading cost of KHR 10,000 (US$ 2.5) to get 0.5 m3, the mechanical clay  mixer can produce 2 m3 of ready mix clay.     The clay mixer consists of frame with two shafts, one shaft with 5 blades that sinks  into the cylindrical metal tank and fixed by 5 bearings and one pulley. The other  shaft is fixed by 3 bearings with 2 pulleys. The diesel engine is fixed and it is  connected to the mixing shafts by pulleys. The detail drawings of the clay mixer are  given in Appendix1.    1.2. Stove body moulding  The most common way to form traditional stoves in Kampong Chhnang is “hand  buildingâ€? technique; a lump of clay mixture is placed on a fixed pole and pulled it up  from the centre to form a basic hollow shape. Once the walls are the right thickness,  coils of clay are added (when necessary) to the top to build it up to the correct size.   To finalize the form, the walls are beat from outside using a wooden bat and  countered by a round and flat stone from the inside. The final product is a cylinder  with a bottom.    Picture 2: A potter is throwing clay with a simple pottery wheel    An important note: traditionally potters of Kampong Chhnang do not use pottery  wheels to throw the clay but instead the potter moves in a circle around a fixed pole  while the hands are working with the clay (pulling or beating). Only a few potters  utilizing pottery wheel that was introduced by the collaborative pottery  improvement project of GTZ, JSRC, PRASAC and ICRDP (1996/97).     The pottery forming technique does not fit to produce improved cook stoves that  require standard quality and regular product dimension.   To achieve standard form and dimension of the stove body, in 2004 GERES  introduced a set of tools in producing the Neang Kongrey Stove.  The tools consist of an external mould and a set of rotating trimming blade (called  jiggerâ€?jolly in India).    The consideration to select and introduce this technique was:  • No external power is required to operate this tool, but manual  7  • The cost of the tool is US$ 25 and it is quite affordable by potters  • Requires minimum maintenance, i.e. wash it with water, dry it up and paint  with used engine oil to prevent from rusting  • Local workshops with basic technical skills can produce the tools  • All parts can be easily calibrated and the calibration cost is affordable    There was an intention to use a hydraulic press mould to make the stove body but  the hydraulic press technique was;  • Require external power (electricity) to run the hydraulic pump  • The investment cost of the hydraulic press is quite high (more than US$  300/set) and not suitable for family scale production  • It requires sophisticated workshop with high precision to produce the whole  set  • Needs special skills to maintain the parts, i.e. oil pump, hose, joints and  connectors, hydraulic shaft, etc…  • It requires specials training to operate the equipment     A study done earlier found that the speed to mould a stove body using a hydraulic  press requires an average of 1 minute and using the jiggerâ€?jolly requires 2.6 minutes.  Time wise, the hydraulic press is more productive in moulding but it is not the only  principal step in the whole of NKS forming.      1.3. Carving  After moulding the stove body is dried under the shade to reduce the moist in the  body until it is firmed (it is called the first step drying). In dry season the drying takes  about 6 – 8 hours and in rainy season it can take up to 24 hours.    When the stove body is firmed enough (but remain soft enough to be cut with the  carving knife), the rim of the body is carved to make three pot rests. Further step is  to cut the rim for the fuel entrance and cut the lower part of the body for the  primary air inlet.     No special tools are used in carving but adopting the traditional tools commonly  used in forming the Traditional Lao Stove.     The production speed achieved by newly trained potters (per unit) at the Pilot  Production facility after three months training and in comparison with a NKS  producer (skilful) in Kdey Tnaot Village) is:    Table 1: Speed of production steps achieved by trained potters  Production steps  Newly Trained  Skilful Potter  Moulding the stove body  10.14 mins  2.6 mins  Carving  23.12 mins  16.57 mins  Cutting  2.39 mins  1.79 mins  Grate moulding  0.48 mins  n/a  Grate punching  6.60 mins  n/a    8  Therefore, even hydraulic moulding is much faster than the moulding work using  jiggerâ€?jolly, the determining factor of production capacity is the carving â€? that at least  it requires 17 minutes. Moulding the final form of NKS body requires special  moulding technique. The inside shape of the NKS and the thickness of clay are two  factors that ordinary press mould or extruding technique cannot do.     GERES tried to find an appropriate compression and blow moulding technique but  the technologies do not support stove moulding because of:  • The texture of clay is too rough, the plasticity and elasticity is too low  • The clay cannot be easily cured and stabilised â€? like polymer, rubber, resin or  other composite materials that can be stabilised by heat  • The internal shape of NKS is categorised as complex; a hollow with outward  bulging on the inside walls.     The foreseen possibility is to apply a combination of compression moulding and  collapsible mould. However this technology is not cheap and requires more time to  validate the technology of "one press to final product" moulding.    1.4. Drying (the second step drying)  The body of Neang Kongrey Stove are thicker than the body of other traditional  stoves (Siam Stove, Lao Kampong Chhnang, etc…) the people usually make and  needs a lot more time to dry.      Drying process is quite crucial as most of the shrinkage takes place during the second  step drying and not later when it is fired. If the stove body are allowed to dry  unevenly stresses are set up within the stove because of the uneven shrinkage that  results. If the stress becomes too great, cracks form can be seen immediately or can  be seen later after firing. It is therefore important to dry the stoves as slowly as  possible.      Potters in Kampong Chhnang usually keep and dry the stove body under the house.  In the dry season, the ground under the house is quite dry and quickly absorbs the  moisture of the stove body, while in the rainy season the condition is totally the  opposite. As the stoves are spread on the ground, the one in the middle are not  exposed to the air as the one on the outside.    To facilitate the second drying properly, the project introduced three rows drying  shelf attached to house posts and drying pallet. The pallets are used to put the stove  body, two stoves in each pallet. The pallets are stacked on the shelf.     To dry the stove under the house with the space of 6 m X 6 m (common house size,  36 m2) can accommodate 300 units of stoves.     Three rows shelf of 15 meters long and 1 meter wide (15 m2), which occupy less than  a half of the space under a house can accommodate the same number of stoves.     9  Drying the stove on the shelf is not faster than putting the stove below the house,  but there are some advantages:  • Easy to control the drying by installing draperies (made of used rice bag) to  prevent from direct sunlight and wind.  • Each and every individual stove body is exposed to the same room humidity  and temperature  • The drying will not be affected by the moisture of the ground, never too fast  or too slow.  • Prevented from animals (chicken, dogs, pigs) stepping on the unâ€?fired stove  body    Before loading to the kiln for firing all the stoves are directly exposed to sunlight to  assure that the body is dry enough to be fired. The sun drying usually takes 2 hours.     1.5. Firing  The firing of stoves needs to be done in the same way as the drying â€? slowly and  steady in an appropriate time. As the NKS body is thicker than the traditional stoves,  the firing needs longer time to permits the remaining water content to slowly leave  from the centre of the clay. If this stage goes too fast, the water may turn into steam  and buildâ€?up enough pressure that breaks or causes crack the side of the stove body.  Picture 3: Stacking the stove for bonfire (L), igniting the fire (R)    Traditionally the stoves are fired on an open space (on the yard). A layer of wood is  laid on the ground, then the stoves are piled up above the wood and are covered  with biomass (rice straw, palm leaves, etc…). The fire is lit from the four sides of the  pile and gradually more biomass is added from the four sides of the pile. The whole  firing process usually takes about 4 to 5 hours. This technique is knows as bonfire.   10  Temperature of Bonfire 900 800 700 temperature inC 600 B0 o 500 D0 400 A0 300 C0 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Time - in hours Chart 1: Temperature in a bonfire    Temperature in the middle of the bonfire (A0) can reach up to 851oC, which is quite  sufficient to fire stove body. At this temperature vitrification (when silica first melts  followed later by the clay particles) begins, though with clay containing a lot of iron  and in a reducing atmosphere (shortage of oxygen). When melting they stick  together forming a strong brittle material. A gentle and gradual temperature  increment from its starts to the end is crucial. Though the temperature in the hearth  of the bonfire is quite high but occurred only for about 90 minutes and was not  sufficient to completely vitrify the thick body of the NKS. The temperature on the  side of the pile (B0), (C0) and (D0) is quite low to reach vitrification point (diagram  below shows the position of the thermocouple probes).     All probes to measure the temperature in the bonfire were positioned a half height  of the bonfire pile, 60 cm from the ground. Probe A0 is exactly in the centre of the  pile. Probe B0, C0, and D0 were installed 15 cm from the side of the bonfire.  Temperature recording was taken once in every 30 minutes, started 10 minutes after  the ignition.         11  1.8 meter Ao Co 1.8 meter Bo Do 1.2 meter Bo Ao Do Co Picture 4: Position of the probe in the bonfire    To control gradual temperature increment, a simple kiln is introduced to the potters.  The kiln is made of brick, 4 meter width and 2 meter length. The height is 1.3 meter.  The kiln can accommodate 312 units of NKS. This kiln costs US$ 300 and can be used  for 10 years with minimum maintenance.     The temperature in the centre of the kiln (A1) reached above 800oC after 25 hours of  firing and stayed above 800oC for 3.5 hours with the highest temperature was 871oC.  On the points close to the kiln walls, the temperature did not reach 800oC but stayed  at above 700oC for at least six hours.    12  Temperature of the kiln 1000 900 800 Temperature in oC 700 B1 600 D1 500 A1 400 C1 300 200 100 0 1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 Time - in hours Chart 2: Temperature in the kiln    Drawing below shows the placement of thermocouple probes to measure the  temperature in the kiln.  4 meter A1 C1 2 meter B1 D1 1.3 meter B1 A1 D1 C1 Picture 5: Position of the probes in the kiln    13  All probes are positioned a half of kiln height, 65 cm from the kiln floor. Probe A1 is  exactly in the kiln centre. Probe B1, C1, and D1 are installed 10 cm from the wall.  Temperature recording was taken once in every 30 minutes.     Different firing temperature and temperature increment behaviour of the bonfire  and the kiln indicated in the strength of the stove body to resist from mechanical  pressure. The pressure resistant test done in the Institute of Technology of  Cambodia (ITC), Department of Civil Engineering resulted that the stoves fired in the  kiln are slightly stronger than the stoves fired in the bonfire.     Table 2: Comparison of pressure strength  Fired in the bonfire  Fired in the kiln  Sample no.  Breaking point  Sample no.  Breaking Point  in kN  in kg  in kN  in kg  A1  13.00  1,325.2  B1  25.60  2,609.6  A2  22.50  2,293.6  B2  32.50  3,312.9  A3  20.00  2,038.7  B3  34.50  3,516.8  A4  28.70  2,925.6  B4  14.10  1,437.3  A5  20.40  2,079.5  B5  24.50  2,497.5  A6  32.90  3,353.7  B6  28.80  2,935.8  A7  20.00  2,038.7  B7  17.50  1,783.9  A8  21.00  2,140.7  B8  25.00  2,548.4  A9  30.00  3,058.1  B9  19.60  1,998.0  A10  24.00  2,446.5  B10  34.00  3,465.9  Min  13.00  1,325.2 Min  14.10  1,437.3  Max  32.90  3,353.7 Max  34.50  3,516.8  Average  23.25  2,370.0 Average  25.61  2,610.6    14  Activity 2.  Development of standards for production of the NKS and kiln firing    The production of the NKS based on the design developed in 2001 and started to get  the market by 2003/04. Many potters produced the NKS to fill the demand but the  production was not properly attended and the potters producing the NKS did not  follow the dimension of the original design. Potters who were interested to produce  the NKS copied the moulds from a trained potter and modify it by themselves  according to the size they want to produce.  There are at present no standards that  producers must meet and monitoring of standards. As a result the NKS available in  the market now is smaller than the original dimension (see table below).     GERES will finalise the standards of the NKS (propose it to the Council of Minister for  ratification, publish the standard manual and promulgate the standard) with support  of the Office of Industrial Standard of Cambodia of the Ministry of Industry Mines  and Energy. In addition to the NKS physical standards, the production line and  procedures will be included. These will be introduced together with technology aids  to facilitate adherence to the standards.    Table below shows the dimension of the original NKS design and the incorrect  design, the smaller and larger.    Table 3: NKS dimension â€? the original, smaller and larger size  Dimension of the NKS in mm.    Parameter  Original  Smaller  Larger  1  External Ø of top rim  260  253  280  2  Internal Ø of top rim  210  202  245  3  Pot rest width   50  40  60  4  Pot rest height (from the rim)  10  16  11  5  Ø of the combustion chamber   180  160  184  6  Ø of the grate hole  16  15  18  7  Grate thickness  40  18  38  Width of the firewood door  8  140  143  150  (top)  Width of the firewood door  9  110  130  145  (bottom)  10  Height of the firewood door  70  48  55  11  Height of the primary air inlet  50  43  55  12  Width of the primary air inlet  120  110  112    The incorrectness of dimensions proportion has somehow affecting the performance  of the stove because the important parameters do not assure proportional mixture  of air and fuel to produce optimum combustion. The small size NKS somehow  disappointed the users because the small size NKS could not generate the expected  power as if it was the standard.     15  Report on "Gender Assessment: Gender Mainstreaming Energy Planning Project  recommends that larger size of NKS is demanded to cook rice for large size family  (more than 5 people) and smaller size NKS for smaller families (less than 5 people).     GERES is still finding the optimum dimension (diameter and depth of firing chamber,  primary air inlet) of the smaller and larger NKS to be validated by the mid of 2009.  The new NKS size variance will also be included in the standard.    Picture 4: Size of cooking pot compares to the size of NKS: The NKS is slightly too  small for the pot (left), The NKS is OK for the pot (right) and the user added a rim to  adapt the small size of cooking pot  To facilitate and assure the standard adherence since the very first step of  production line, the potters were trained to understand the standard and able to  read technical drawing. In practice the potters were trained to use templates and  moulds.     NKS standard was presented in a simple way to potters participated the training  program by showing a technical drawing, a physical sample of a NKS and was  demonstrated in front of the potters.   The NKS production training also mentioned the importance of the moulds set (outer  stove body mould, inner body, and grate) as tools to follow the standard dimension  as shown on the drawing below.    The potters were also introduced to the draft of NKS standard guidebook, where  dimension, production procedure and series of tests to justify the quality product are  explicitly written.     The concept of standard dimension is not easily understood by potters who learn  pottery technique by inheriting from their parents and never had experiences  producing pottery wares with low tolerances of dimension and quality (raw material  preparation, production, and firing). The mindset that the shape is the most  important has to be corrected.  16    Standard finalization  The standard of NKS that has been submitted to the Office of ISC of the MIME, is  being assessed by the director of ICS and discussed thoroughly in two rounds by a  working team consists of GERES technician and ISC officers since October 2008 . The  draft standard will be submitted to the Council of Minister for ratification that may  take long time (NLS standard has been submitted on the early 2008 but not ratified  yet).  There were a few points to be considered before settingâ€?up and promulgate the  standard:  • A standard monitoring and enforcement infrastructure shall be established at  national level;  • Licensing and authorization mechanism shall be developed along with  technology transfer plan;  • Identify and inventory traditional stove producers in Cambodia to have a  benchmark on target to achieve (quantity, outreach, prioritised area, etc…)    Monitoring/implementation of standards    Preliminary conclusion was that the standard shall be promulgated as a voluntary  standard and shall be reviewed annually to decide the appropriate time to amend it  and promulgate it as a mandatory standard.     To monitor standard adherence, GERES collaborates with the Office of ISC of the  Department of Industry of MIME to setâ€?up a monitoring system.     The initial monitoring and standard implementation plan was:  • On the early stage, GERES will train DIME staffs on ICS dissemination, NKS  standard (NLS will be included) and standard monitoring protocol (4 months).   • DIME will do the monitoring in the province accompanied by GERES  technicians to implement the protocol (8 months)  • After 12 months DIME is expected to fully responsible to the monitoring and  standard implementation and GERES will keep providing technical backâ€?up to  DIME.     Coordination meeting with the officers of Provincial Department of Industry, Mines  and Energy (DIME) was planned for 20 March 2009 (after rescheduled for two times)  but it has been postponed by the ISC to 01 April 2009.     The agenda of the meeting is to set a plan to identify and inventory of potters in 17  provinces1 (number of the microenterprises, type of stoves produced, capacity,).  Result of the identification and inventory will be presented on the next coordination  meeting in May 2009 (the date will be confirmed) and develop a map of stove  1 Kg. Cham, Kg. Thom, Kg. Speu, Kg. Chhnang, Pursat, Battambang, Siem Reap, Banteay Meanchey, Takeo, Kampot, Kep, Sihanoukville, Prey Veng, Svay Rieng, Kandal, Kraches, Stung Treeng 17  producers in Cambodia. Based on the map, monitoring system and standard  implementation plan will be determined by considering the concentration of potters  in a few provinces, and scattered potters in the other provinces.    18  Activity 3.  Pilot production facility     A pilot production facility was established in Bahn Chkool Village, Kampong Chhnang,  as a centre where the individual producer of NKS may access information, technical  supports, facilities, warehouse and necessary trouble shoots.    The Pilot Production Facility was established by GERES and managed by a technician,  a facilitator and an assistant technician. The objective of the establishment is to  facilitate about 30 potters interested to produce NKS in the area to learn to organize  themselves to collaborate with each other. In considering the technical related  issues, the collaboration is aimed to unite them and to enable them to:  • Share production facilities that improve the production quality and reduce  their main burden in the production (clay mixer, firing kiln, and warehouse);  • Setâ€?up a microâ€?finance mechanism that allows them to get regularly a small  amount of daily income from the completion of the agreed production step  (moulding, carving, cutting, grate production, and assembling);  • Manage a proper production recording to allow the disbursement of fund  based on the completion of the agreed production step;  • Learn production management by involving themselves voluntarily as the  administrator (two people each period of two weeks) taking care of raw  material, production, finance, disbursement of the money to the peers, stock  of finished product and sales of the NKS. Each person works overlapped with  the partner for two weeks;  • Build their capacity and awareness to have a better bargaining power before  the middlemen;    In addition to the technical and management purposes as above, the pilot  production facility is developed to be a centre point for the potters â€? who are mainly  women â€? to develop and revive their social virtues.    The voluntary based collaboration will be institutionalized in the near future when  each of them are ready and understood the perceived benefit of the collaboration.   Currently the "association" is lead and accompanied by a GERES facilitator. While  practising the NKS production in the Pilot Production Facility, the potters are also  learning step by step practical and simple management. The potters are expected to  establish the organisation structure and run the "association" on their own by the  end of 2009 and from the social development point of view, the development of  potters' organisation is to bring the potters back into a strong and solid social bond.  The potters producing the NKS are mainly women, who do not have similar level of  decision making in the traditional Cambodian society. Organising women into an  association gives each of them an equal opportunity to get peer support and create a  subâ€?culture based on a common interest â€? the production of NKS and be able to  conform to the traditional culture, values and virtues. The ultimate goal is to give a  proper understanding to potters on the correct conception of women (potters) in  social order and create an internal control system and mechanism.      19  With regard to the technical and social purposes mentioned, GERES allocated some  fund to construct a pilot production centre on a land of 1,175 m2 in Bahn Chkoul  village. The centre consists of the following buildings:    Table 4: List of buildings at the Pilot Production Facility and its' floor size  no.  Building  Size in m  Cost (US$)  1  Clay stock, including two soaking pits   4 X 5  350  2  Coarse clay stock  4 X 5  350  3  Clay mixer platform (occupy space in the  1,5 X 2.5  300  corner of building 5)  4  Grate punching shelter  4 X 7  1,500  5  Moulding and carving shelter  14 X 7  3,400  6  First step drying platform and stock  12 X 5  2,700  platform of dried unfired stove  7  Assembling shelter to assemble the stove  12 X5  2,700  body and the grate  8  Kiln   6 X 6  2,600  9  Rice husk warehouse  10 X 5  2,750  10  Warden house  5 X 4  1,200  11  Toilet  2.4 X 2.4  950        18,800    Currently GERES keep managing this pilot production facility until all the potters in  the area are ready to take over and manage it properly. Continuous accompaniment  for a period of two years is still necessary.     To promote the NKS production strategy, construction of the centre shall follow  similar principal but the construction specification might be adjusted to locally  available material and affordability of the potters.     20  Activity 4.  Train producers in management and marketing    The training was initiated by gathering interested potters and facilitates them to  assess the existing practices of NKS production. The participatory assessment  indicated and decided the need of the participating potters to improve their  production and to get a better income.    Baseline NKS production  GERESâ€?Cambodia trained 24 NKS producers (11 potter on May 2003 and 13 potters  on February 2004) as mentioned earlier, from the trained producers, currently only 7  who produce NKS regularly. In addition there are 23 more NKS potters producing  NKS, but not in regular basis, and they copied the mould form the trained producers.  From the 30 identified NKS producers, only 11 are actively producing NKS.      The average monthly production capacity by 11 active producers was 390 units (in  2007) and 500 units (in 2008). The capacity is relatively low compare to the market  demand that is now much higher.     The potters produced the NKS based on order received from middlemen. The  working rhythm to produce the NKS did not correspond to their real capacity and far  from efficient.  The common daily activities pattern of NKS production was:    Table 5: The most common NKS production pattern    Day  Activity  assumption â€? Received payment from the NKS sales,  0  60 units @ 2,200 KHR = 132,000 KHR (approx US$  33)  Purchase the raw material â€? clay (or coarse clay),  1  sand, rice husk, straw â€? then soaked in a pit  Knead the clay and sand, then keep the lump  2  covered  3  Moulding the stove body (20â€?30 units)  4  Moulding the stove body (20â€?30 units)   Carving the stove (15â€?20 units) and making the  5  grate (30)  Carving the stove (15â€?20 units) and making the  6  grate (30)  7  Carving the stove (15â€?20 units)  8  Drying the stove  9  Drying the stove  10  Firing in the morning and assembling in the  21  afternoon (60 units)  11  Assembling the rest and sell the stove    The average cycle of 11 days (sometimes 12 to 13 days) as above is usually repeated  twice a month. Therefore the maximum production capacity for a family is 100 â€? 120  units   Based on the production of 120 units per month (in two cycles), the profit margin is:    Table 6: Profit of a common individual family producing NKS  Investment:       3 2 I m  clay & coarse clay   8,000 KHR  2.0 USD  Labour cost for kneading of 1 m3  10,000 KHR  2.5 USD  Fuel for firing (wood & straw)  60,000 KHR  15.0 USD  Total Investment  78,000 KHR  19.5 USD        Income:      From selling the 120 NKS @ 2,200 KHR  264,000 KHR  66.0 USD        Profit enjoyed in one month  186,000 KHR  46.5 USD          The net profit shall be considered as monthly income, which is about 6,200 KHR of  1.55 USD per day.     The average production and cash flow of potters as above was considered  discouraging and many potters considered giving up NKS production temporarily but  produce other pottery products instead because the production was not profitable,  except larger families that can employ the members.     To respond to the need to improve the production speed, regularity and cash flow,  this pilot project offered to the potters a new scheme of NKS production that  provide more regular income.     Model Production Facility     4.1. Participatory Assessment for Planning & Introduction of the Scenario  In the very beginning, all potters interested to produce NKS were gathered in a  facilitated meeting and were exposed to an improved concept on NKS production.  Including in the exposed concept is a small amount of seed money to allow them to  manage the provision of labour cost to the potters involved in the program to get  regular income and to share the production risks.     The scenario is done by fragmenting the NKS production into several production  steps and valuation of each agreed production step. :  2 1 m3 of clay and coarse clay can produce 240 units of NKS 22    4.1.1.   Divide the production into steps and valuation of the steps  Instead of getting paid per produced batch in the Pilot Production Facility the  production of the NKS is divided into 8 working steps with clear and quantifiable  deliverables. Each step is valued based on the time, skills and labour intensity,  comprising:    Table 7: List of agreed steps and values in NKS production  payment  no.  Products / deliverable  in  note:  KHR/unit  Including in the cost are    • raw material,  Mixing the clay and the  • diesel fuel  1  sand (or coarse clay) and  700  • mixing operator cost,  firing costs  • fuel for firing,  • firing operator cost  Based on the number of the  2  Mould the stove body  200  moulded stove at the end of  the working day  Based on the number of the  3  Mould the grate   50  moulded grate verified at the  end of the working day  Based on the number of  Punch the holes on the  4  150  punched grate and verified at  grate  the end of the working day.  Based on the number of stove  Carving and installing the  body that are carved and  5  400  potâ€?rests  verified at the end of the  working day  Cutting the firewood gate  Number of the carved stove  6  and primary air inlet +  100  body that are cut  drying  Assembling the stove body  Number of assembled stove  8  and the grate to final  300  into final product  product    4.1.2.   Daily payment based on the quantity of the achieved production step  The aim of the valuation is to allow each and every potter joining the program to be  paid based on the verified outcome by the administrator at the end of the working  day. (see 3. Pilot Production Facility)               23  Example 1, in a day a potter do:    Moulding stove body 40 pcs @  200 KHR  8,000 KHR  2.0 USD    Moulding grate 40 pcs @ 50 KHR  2,000 KHR  0.5 USD    Total income of the potter in the day   10,000 KHR 2.5 USD    Example 2, in a day a potter do    Carving stove body 20 pcs @ 400 KHR  8,000 KHR  2.0 USD    Cutting stove 20 pcs @ 200 KHR  4,000 KHR  1,0 USD    Punching grate 20 pcs @ 150 KHR  3,000 KHR  0.75 USD    Total income of the potter in a day  15,000 KHR 3.75 USD    The same potter might receive different amount of payment in the next day depend  on the variation of the product outcome.     The average daily income of the 10 trained potters (after three months training) at  the NKS Facility is between 2,900 KHR to 4,200 KHR (0.73 USD to 1.05 USD), and the  highest income is 13,500 KHR (3.375 USD)    4.1.3.   Money saving  Total production cost of the NKS is 1,900 KHR per unit, and the selling price is 2,200  KHR per unit. The margin of 300 KHR belongs to the potter and will be received by  the potter on the day when the stoves are sold. However, the potter will not receive  it in cash but saved in a saving account (individual saving account in the name of  particular potter). The money saved in the bank (ACLEDA) can only be withdrawn  after deposited for one year. The saved money shall be considered as additional  profit to the potters.     4.1.4.   Selling the stove from one ware house  All the final NKS produced on the day are recorded by the administrator in charge  and stored in a ware house following firstâ€?inâ€?firstâ€?out principal.     The administrator organises the sale of the NKS to the middlemen. Instead of dealing  with several individual producers, the middlemen deal with only a warehouse. This  system allows proper recording of the sale to know the number of NKS sold on a  particular day.     4.2. Training to potters   At the end of the participatory meeting and based on the offered scenario as above,  all potters agreed to realize their need into practical actions. To select the first batch  of potters to join the training GERES decided to drawâ€?straw to all the meeting  attendances because the pilot production centre can accommodate maximum only  10 potters while there are more than 20 interested potters.    Based on the need and the existing skills of the potters, the training consists of:        24  4.2.1.   Production techniques  In the training all potters learned how to mould the stove body using a jiggerâ€?jolly,  using a pallet to dry the stove, arrange the pallet on a shelf for drying, carving,  drying, making the grate and assembling.     Basically, all potters have known the technique quite well but they did not have  sufficient knowledge to manage the production to optimise their time and effort so  they may get optimum daily income from the production as elaborated as above.      4.2.2.   Book keeping  Book keeping training was done through "learning by doing" by assigning two potters  for two weeks period to practice administrative works to record the realization of  NKS production every day. The composition of two potters was changed every one  week to allow all potters to work in partnership with all the peers.    The attainment record of the day was the baseline to calculate the amount of  "profit" to be received in the afternoon and the "costs" to be paid to the group (in  this stage GERES acts as and on behalf of the group to receive the payment and  manage the supply; mixed clay and firing service).     4.2.3.   Finance management  Training on finance management was taken place along with the book keeping  training. The assigned pair shall also responsible on the payment to their peers;  collect the money to be deposited in the saving account (individual saving account)  and for paying the services provided by the group (mixed clay and firing service).  Each individual potter shall "pay" to the service provider based on the quantity of  produce and sold NKS in the period.     4.2.4.   Stock management  The assigned pair was also learning how to plan the correct clay to mixture to suffice  the supply the need of their peers, how to contact and place the order for rice husk,  fine clay and coarse clay. The "administrator" of the week should also contact and  inform distributors on the NKS availability in the planned date.     On the date of the transaction, the assigned pair shall also be responsible to record  the quantity of NKS went out form the warehouse.     The training has been taking place for three months and able to encourage the  potters to do paper works, which they never experienced before. The other benefit  of the training is that:  • The potters (all are women) were gradually encouraged and regaining their  confidence and no longer feel inferior before their neighbours in the village  because now they can write, fill the forms, work with simple administration;  • The spirit to take care of and serve to others were nurtured among the  potters participating the training  • Social barriers amongst potters that sprouted from a notion that the other  families producing NKS in the village are competitors were gradually fading  25  away and they started to bring up partnership and collaboration with the  other NKS producers.  • The potters were able to manage to work as usual but gaining daily income.         26  Activity 5.  Evaluation of the options for introduction of the improved  manufacturing of the NKS Stoves.    At present the NKS are produced in Kampong Chhnang province in household  industry scale and a few in microâ€?enterprise scale. The production capacity is varied  from 100 units to 500 units per month. Besides production capacity, there are some  other aspects that distinct the family scale and microâ€?enterprise scale production:    Table 8: Aspects influencing NKS production; Microenterprise & Family  no.  Production aspects  Microâ€?Enterprises  Family scale  Ranging from 50 – 100   1  Capacity per month  Minimum 500 units   units  Unpaid labour, mostly  2  Labour   Employ paid labour  women  Specially constructed, often  3  Production facility  Within house plot  separate from the house  Production  Can be extended and  Limited and highly  4  flexibility  scaledâ€?up  depended on family size  Bankable, mostly get loan  Limited, mostly get loan  5  Capital investment  from MFI  from money lender  Partly supplied but mostly  6  Raw materials  Supplied by providers  are collected   Regular and reliable, usually  Production  Less regular and reliable in  7  able to fulfil the order on  regularity  fulfilling the order  time  Applied production  Intermediate technology,  Traditional technology,  8  technology  systematic  mostly unsystematic    Different methods shall be applied to develop and improve the NKS production by  microâ€?enterprise and families.     5.1. Improvement the microâ€?enterprise  Improvement to microâ€?enterprises that have been producing the NKS requires less  effort, though the following aspects shall be well attended.     Labour skill improvement: to upâ€?grade the labours to understand and follow the  standard and able to operate semiâ€?mechanised equipment    Supervision and control system: regular control system shall be introduced to  minimise product defaults and to assure all the products correspond to the standard.    Production chain management: proportional production steps, from moulding to  assembling to avoid overâ€?loaded and/or underâ€?loaded works of the labour    Workshop and its facilities: shall correspond to the production chain to prevent  mixingâ€?up of two or more different tasks in the same platform.   27  The workshop and its facilities to be promoted shall not be exactly similar to the Pilot  Production Facility constructed by GERES in Bahn Chkoul (see Activity â€?3, Table 4: List  of buildings at the Pilot Production Facility and its' floor size), but follows the  principal of the Pilot Production Facility.     To have similar facility for family scale the most important facility is:  â€? Ready mixed clay stock: to assure continuous supply of mixed clay (20 m2)  â€? Moulding platform: spacious enough for the potters to mould the stove body  and the grate (20 m2)  â€? Drying area: that allows stove body drying (first and second drying) in shelves  as well as on the drying floor (30 m2)  â€? Assembling platform and temporary stock: to facilitate installation of the  grate and keep the final product before the sale (30 m2)  Those facilities can utilize the existing space under the house. If the space is not  available, to construct those facilities of about 100 will require US$ 500 – US$ 800  with less cost material (bamboo poles, leaf roofing and hardened dirt floor). The  facility can support the production of 600 – 800 units per month.    Clay mixing machine and kiln for firing the stove (and grate) shall be procured and  managed by the association or group of potters to reduce the investment cost of  each family.     For micro enterprises who like to produce the NKS, can use the existing facility  producing traditional stoves or construct new facilities as in the Model Production  Facility but with less cost material (bamboo poles, leaf roofing and hardened dirt  floor). Construction cost of about US$ 5 – US$ 8 per square meter floor.    To produce 2,000 – 2,500 units NKS per month, it requires about 400 m2 and shall  have a unit of clay mixer (US$ 850) and a unit of kiln of 4m length, 2 m width and 1.3  m height (US$ 250).     Safety and sanitation: the working place shall be well ventilated, well lighted,  prevented from animals and the floor shall be free from sharp objects and the  surrounding shall be neat free from stagnant water (especially during rainy season).     Financial management: introducing a simple book keeping that links to other  records of production management (raw material, labour, maintenance, final  product, sales, etc…) to have a clear financial status. Proper book keeping will  support the microâ€?enterprise to access additional capital (when needed) from a bank  or MFI    Integrated training to improve those aspects requires active participation of the  owner/manager for at least 6 months. Except in a few districts of Kampong Chhnang,  Kampong Cham and Battambang Province, stove micro enterprise is usually the only  one in the district (solitaire).     28  Training to stand alone enterprise needs to specially allocate trainer only for the  particular enterprise and emphasise on microâ€?enterprise and business development.  To be economical, high production capacity (minimum 2,000 units per month) of the  particular enterprise is important.    5.2. Improvement the family scale production  As a production unit, a family has some limitations (see table above) that cannot be  easily adjusted. However, family producing cook stoves usually resides in pottery  areas where many other potters doing similar activities.     Strategy to improve family scale production is by setting up pilot production facility  or a centre where interested potters can come and learn to improve the production  as mentioned in Activity 3 (Pilot Production Facility) and Activity 4 (Train producers  in management and marketing)    5.3. Projection of production capacity   The current Pilot Production Facility managed to produce about 600 units of NKS per  month. Assuming that every 3 months, the facility can train 10 potters, in a year the  facility able to train 40 potters. After one year 1, the 40 potters from surrounding  village and trained by the production facility can produce at least 2,400 units of NKS  per month.    Kampong Chhnang Province is a special case where more than 1,200 potters  producing various pottery wares. However, in Kampong Chhnang at least there are 3  more clusters of potters interested to produce NKS; Khsam, Kdey Tnaot and Andong  Russey. Establishing 3 more production facilities in those clusters can multiply the  NKS production to more than 7,000 units per month.    Training to family scale potteries, as experienced by GERES in 1998â€?2000, can  upgrade family scale production to microâ€?enterprises (5 from 23 families trained on  NLS production) with total production about 5,000 units per month.    Combination of family scale production (supported by 4 production facilities) and 3  new microenterprises, Kampong Chhnang itself can produce about 13,000 units per  month (conservative estimation).     Production projection of the entire provinces in Cambodia is based only on the 17  provinces where potters and traditional stove micro enterprises exist.    Table 9: List of provinces, potential NKS production units and capacity of production  per month (in NKS units per month) at the end of year 1 after the training finished    Production facilities  Microâ€?enterprises  no.  Province  #  cap/mo  #  cap/mo  1  Kg Chhnang  4  8,000  4  8,000  2  Kg Speu  2  4,000  1  1,000  29  3  Kg Cham  2  4,000  1  1,000  4  Kg Thom  1  1,000      5  Pursat  1  1,000      6  Battambang      2  2,000  7  B Meanchey  1  1,000  1  500  8  Siem Reap  1  1,000  1  500  9  Prey veng  1  1,000  1  500  10  Svay Rieng  1  1,000  1  300  11  Kracheh  1  2,000  1  500  12  Stung Treng  1  500  1  500  13  Takeo  1  1,000  1  500  14  Kampot  1  1,000      15  Kandal  1  1,000  1  500  16  Kep  1  500      17  Sihanoukville  1  500      Potential production capacity  21  28,500  16  15,800    Total estimated NKS production capacity right after the training is 44,300 units and is  expected to reach about 90,000 units per month by the end of year 4.     The number of production facilities (to cover family scale pottery production) and  micro enterprises to be developed in each mentioned provinces is to be discussed  and confirmed by DIME staffs of the 17 provinces that will have a coordination  meeting on 01 April 2009.   30  Activity 6.  Preparation of a plan for scale – up of production    A plan will be prepared to meet the production required for the estimated market  demand for broad scale introduction of the NKS Stove in rural areas.    A plan to implement a National Efficient Cook Stove Program has been formulated  by the MIME and assisted by the WBâ€?ESMAP. The program is aimed to support the  promotion of NKS to rural families in the 17 prioritised provinces as listed in the table  9 (see previous activity).     The National Program would lead the efforts to bring efficient cookstoves to all of  the 2.1 million rural households and make major contribution to reduce the negative  impact of smoke on the health of woman and children, lessening the time to collect  wood or cost of firewood for cooking.      The proposed target is to disseminate 1 million efficient cookstoves over a four year  project period which is equivalent to 50% of the 2.1 million rural households in  Cambodia. Fuelwood saving after year 4 is estimated to be 600.000 tons or 1 million  tons of CO2. By the end of year 4 a sustainable private sector infrastructure would be  in place which could expand the market to 2.1 million efficient cookstoves or one  stove for every rural household. With a 2 year stove life this level of production  would need to be sustained to meet replacements requirements.     The estimated cost of the 4 year National Program is 3.5 million dollars or $3.5 per  household. This can be compared to the annual carbon credits that could be  generated by the distribution of 1 million efficient stoves per year (by the end of year  4). At an estimated price of $6 per ton this could generate 6 million dollars or $6 per  household per year.     The carbon credits could be utilized for a program to reduce the increasing demand  for fuelwood by supporting major areas of need such as tree planting for firewood  and efficient charcoal production using improved charcoal kilns. In Cambodia the  present household demand for wood is more than 4 million tons per year and there  is an increasing demand by industries. Present charcoal production to only supply  Phnom Penh is 100.000 tons per year which mostly comes from Kampong Speu and  is progressively collected from more distant national forested areas. Such a program  would not only benefit households and industries but also the many very poor  families in the illegal wood energy supply chain.  31  Appendices  32  Appendix 1.  1150 38 mm 0 70 10 25 1300 mm 75 6 1300 937 41 6 Scale 1:20 Unit: mm 200 Fig. 2 Angle frame (A) Fig. 3 Axle (B) 4.52 3 6 334 13.62 4.42 Fig. 4 Pulley with Axle (C) Fig. 5 Bearing (D) Fig. 6 Frame with Engine 33  430 600 Fig. 7 Mixing Tank (E) 38 mm 1200 mm 11 mm 190 mm 6 mm 49 m m 450 mm 67.50 degree 22.50 degree 90 degree Fig. 8 Axle with Blades (F) 4.52 3 6 348 4.42 13.62 Fig. 9 Pulley fixed with Axle (G) 34  80 mm 19 mm 4.60 mm 39 mm Middle upper poly Scale : 1:10 26 mm 6 mm 2.80 mm 11mm 60mm Fig. 10 Pulley fixed to Axle (H) 16 mm 3.74 mm 4 130 16 5.60 2.60 19 mm 160 mm 8.40 90 20 136 5.6 mm 24 mm 2.60 mm Fig. 11 Pulley fixed to differential Box (I) Fig. 12 Pulley fixed to differential Box (J) 35  Appendix 2.  B o 120 A A 2 cm 5 cm B 26 cm Maximum pot diameter = 24 cm 21 cm Minimum pot diameter = 21 cm 14 cm 7 cm 11 cm Grate consists of 37 holes, 18 cm diameter of each hole is 21 cm 20 cm 1.8 cm 4 cm 5 cm 12 cm 16.5 cm A - A view B - B view 19.5 cm h ae t s a t i i C r c rsc a r l: a d l Mea B e c y t i k a r ut n t e r sn o i o P dco :Sv ai ast i e 1 me t 6 mi e r z 7 g a t S :2. c hi h2 c d me pm d o i : 1 m 4 mr i e r t z z o Oi i e pts e 2 c t 2 c od mea t p i ct n o al wgt pr 5 g ef i r e i o S ci ao :P t b ( e hap x k) rc i r ue ee , 0i l U . ) i n o 2 s $5 P e p dcrl vl:2 0 re ( S0 5 rc i e l r ee , 0i l U . ) i n a 0 s $2 P e r t iel vl:5 0 re ( S1 5 Mn sr :T gt dor r l& e- r a f me i s r e a ue a e f r u i b l a pr u na ii s F l:C mc lf e od u m ra w e o e i ul o u ai : 2 ( t f e o) F lsv g 2% i hul od e n w w i e i t n o ei i a n Dsmao :C mc lzto s ni m ra i 36Â