Fogão solar DIY, bateria solar DIY. Aula magistral

Um forno solar é um forno independente que funciona sem o uso de combustível combustível ou eletricidade, mas apenas por energia solar, que é um recurso natural renovável, ecológico, gratuito e de alta capacidade.

Descrição:

Um forno solar é um forno independente que funciona sem o uso de combustível. combustível e eletricidade, mas apenas devido a solar energia, que é um recurso natural renovável, ecológico, gratuito e de alta capacidade.

Para eficiência máxima solar assar deve ser usado em áreas com altos níveis de luz, na maioria dos dias de tempo claro e temperaturas quentes ambiente. Quanto menor a iluminação e mais fria a temperatura ambiente, menor será a eficiência do forno.

Princípio geral de funcionamento dos fornos solares:

O desenho do forno solar pode ser qualquer, mas o princípio de funcionamento é o mesmo.

Os raios solares diretos e refletidos na superfície do espelho são direcionados e concentrados, elevando a temperatura em uma área específica onde são colocados os utensílios de cozinha, pintados de escuro para melhor aquecimento.

Vantagens:

– autonomia. O forno solar não depende de ligação à rede de alimentação, armazenamento e combustível, uma vez que utiliza apenas energia térmica do sol,

– respeito ao meio ambiente. O funcionamento do recuperador não agride o meio ambiente,

– mobilidade. A capacidade de mover o fogão para o local desejado sem muito esforço,

– segurança contra incêndio. O uso de combustível inflamável e eletricidade está excluído.

Aplicativo:

O forno solar é usado para:

– aquecimento de água;

- culinária;

Sob condições ambientais variáveis, um forno solar pode ser usado em conjunto com outros tipos de fornos para economizar recursos de combustível.

Os tipos mais comuns de fornos solares são:

Visualização da caixa:

O forno solar é uma caixa coberta com vidro, que deixa entrar os raios solares, mas não libera energia térmica. Para aumentar o aquecimento, são instalados painéis refletivos nas laterais da estrutura, que, em um ângulo de inclinação ajustado, direcionam os raios solares para o forno. Este tipo de forno exige que os painéis sejam fechados após o uso para um transporte e armazenamento mais prático e seguro.

O forno usa luz solar direta e refletida para aquecer.

Refletor parabólico:

O forno solar é um disco espelhado côncavo, em cujo ponto focal existe uma plataforma para o recipiente onde os alimentos são cozidos. Este tipo de forno solar necessita de adaptação ao sol, que é realizada por acionamento manual ou automático, o que permite direcionar a estrutura de acordo com o movimento do sol e obter a máxima energia térmica.

Na verdade, existem várias estruturas semelhantes no mundo. Comecemos pelo Forno Solar na França, ou seja, da França.

O Forno Solar na França foi projetado para gerar e concentrar as altas temperaturas necessárias para diversos processos.

Isto é feito capturando raios solares e concentrando sua energia em um só lugar. A estrutura é coberta por espelhos curvos, seu brilho é tão grande que é impossível olhar para eles, a ponto de doer nos olhos. Em 1970, este edifício foi erguido como o mais local adequado Os Pirenéus Orientais foram escolhidos. E até hoje A fornalha continua sendo a maior do mundo.

Ao conjunto de espelhos são atribuídas as funções de um refletor parabólico, e o alto regime de temperatura no foco, pode atingir até 3.500 graus. Além disso, você pode regular a temperatura alterando os ângulos dos espelhos.

Forno solar usando tal recurso natural Como luz solar, é considerado um método indispensável para obtenção de altas temperaturas. E eles, por sua vez, são usados ​​para diversos processos. Assim, a produção de hidrogênio requer uma temperatura de 1.400 graus. Os modos de teste para materiais realizados em condições de alta temperatura incluem uma temperatura de 2.500 graus. É assim que as naves espaciais são testadas e reatores nucleares.

Portanto, o Forno Solar não é apenas um edifício incrível, mas também vital e eficiente, ao mesmo tempo que é considerado uma forma amiga do ambiente e relativamente barata de atingir altas temperaturas.

A matriz de espelhos atua como um refletor parabólico. A luz está focada em um centro. E a temperatura lá pode atingir temperaturas nas quais o aço pode ser derretido.

Mas a temperatura pode ser ajustada instalando espelhos em diferentes ângulos.

Por exemplo, temperaturas em torno de 1.400 graus são usadas para produzir hidrogênio. Temperatura 2.500 graus - para testar materiais em condições extremas. Por exemplo, é assim que os reatores nucleares e as espaçonaves são verificados. Mas temperaturas de até 3.500 graus são utilizadas para a produção de nanomateriais.

O Forno Solar é uma forma económica, eficiente e amiga do ambiente de obter altas temperaturas.

No sudoeste da França, as uvas prosperam e todos os tipos de frutas amadurecem - está quente! Entre outras coisas, o sol brilha aqui quase 300 dias por ano e, em termos de número de dias claros, estes locais perdem, talvez, apenas para a Cote d'Azur. Se caracterizarmos o vale perto de Odeyo do ponto de vista da física, então o poder da radiação luminosa aqui é de 800 watts por 1 metro quadrado. Oito lâmpadas incandescentes potentes. Um pouco? Basta que um pedaço de basalto se espalhe em uma poça!

— O forno solar de Odeyo tem capacidade de 1 megawatt, e para isso são necessários quase 3 mil metros de superfície espelhada,- diz Serge Chauvin, curador do museu local de energia solar. - Além disso, você precisa coletar a luz de uma superfície tão grande em um ponto focal com o diâmetro de um prato.

Em frente ao espelho parabólico, são instalados helióstatos - placas espelhadas especiais. São 63 deles com 180 seções. Cada helióstato tem o seu próprio “ponto de responsabilidade” – um sector da parábola no qual a luz recolhida é reflectida. Já no espelho côncavo, os raios do sol se concentram no ponto focal – esse mesmo forno. Dependendo da intensidade da radiação (leia-se: clareza do céu, hora do dia e época do ano), podem ser alcançadas temperaturas muito diferentes. Em teoria - até 3.800 graus Celsius, na realidade acabou sendo até 3.600.

— Juntamente com o movimento do Sol, os helióstatos também se movem pelo céu,- Serge Chauvin inicia sua turnê. - Cada um tem um motor instalado na parte traseira e, juntos, são controlados centralmente. Não é necessário instalá-los na posição ideal - dependendo das tarefas do laboratório, o grau no ponto focal pode variar.

O forno solar de Odeyo começou a ser construído no início dos anos 60, tendo entrado em funcionamento já nos anos 70. Por muito tempo permaneceu o único desse tipo no planeta, mas em 1987 uma cópia foi erguida perto de Tashkent. Serge Chauvin sorri: “Sim, sim, exatamente uma cópia.”

A propósito, o fogão soviético também continua operacional. No entanto, não são apenas realizados experimentos, mas também algumas tarefas práticas. É verdade que a localização do forno não permite atingir as mesmas altas temperaturas que na França - no ponto focal, os cientistas uzbeques conseguem obter menos de 3.000 graus.

O espelho parabólico consiste em 9.000 placas - facetas. Cada um é polido, revestido de alumínio e ligeiramente côncavo para melhor foco. Após a construção do forno, todos os chanfros foram instalados e calibrados manualmente - isso levou três anos!

Serge Chauvin nos leva a um local não muito longe da construção da fornalha. Junto conosco - um grupo de turistas que chegou a Odeyo de ônibus - o fluxo de amantes do exotismo científico não seca. Um curador de museu decidiu demonstrar o potencial oculto da energia solar.

- Senhora e Monsieur, atenção!— Embora Serge pareça mais um cientista, ele se parece mais com um ator. - A luz emitida pela nossa estrela permite que os materiais sejam aquecidos, inflamados e derretidos instantaneamente.

Um funcionário de um forno solar levanta um galho comum e o coloca em uma grande cuba de vidro espelhado. superfície interna. Serge Chauvin leva alguns segundos para encontrar o ponto de foco e o bastão instantaneamente pega fogo. Milagres!

Enquanto os avós franceses ooh e ahh, o funcionário do museu se move para um heliostato independente e o move apenas o suficiente para que os raios refletidos atinjam uma cópia menor de um espelho parabólico instalado ali mesmo. Este é outro experimento visual que mostra as capacidades do sol.

- Madame e Monsieur, agora vamos derreter o metal!

Serge Chauvin coloca um pedaço de ferro no suporte, move o torno em busca do ponto focal e, ao encontrá-lo, afasta-se um pouco.

O sol rapidamente faz seu trabalho.

Um pedaço de ferro esquenta instantaneamente, começa a soltar fumaça e até faíscas, sucumbindo aos raios quentes. Em apenas 10 a 15 segundos, um buraco do tamanho de uma moeda de 10 centavos é queimado nele.

- Voilá!- Serge se alegra.

Ao regressarmos ao edifício do museu, e os turistas franceses estão sentados na sala do cinema a assistir a um filme científico sobre o funcionamento do forno solar e do laboratório, o zelador conta-nos coisas interessantes.

— Na maioria das vezes as pessoas perguntam por que tudo isso é necessário,- Serge Chauvin levanta as mãos. - Do ponto de vista científico, as possibilidades da energia solar têm sido estudadas e aplicadas sempre que possível na vida cotidiana. Mas há tarefas que pela sua escala e complexidade de execução requerem instalações semelhantes a esta. Por exemplo, como podemos simular o efeito do sol no revestimento? nave espacial? Ou o aquecimento da cápsula de descida que retorna da órbita para a Terra?

Em um recipiente refratário especial instalado no ponto focal do forno solar, é possível recriar tais, sem exageros, condições sobrenaturais. Calcula-se, por exemplo, que um elemento de revestimento deve suportar temperaturas de 2500 graus Celsius – e isso pode ser verificado experimentalmente aqui na Odeio.

O zelador nos conduz pelo museu, onde estão instaladas diversas peças - participantes de inúmeras experiências realizadas na fornalha. O disco de freio de carbono chama nossa atenção...

- Ah, essa coisa é da roda de um carro de Fórmula 1,- Serge assente. - Seu aquecimento sob algumas condições é comparável ao que podemos reproduzir em laboratório.

Como mencionado acima, a temperatura no ponto focal pode ser controlada utilizando helióstatos. Dependendo dos experimentos realizados, varia de 1.400 a 3.500 graus. Limite inferior necessários para a produção de hidrogênio em laboratório, variam de 2.200 a 3.000 - para testes vários materiais sob condições extremas de calor. Por fim, acima de 3000 está a área de trabalho com nanomateriais, cerâmica e criação de novos materiais.

— O forno de Odeyo não realiza tarefas práticas,- Serge Chauvin continua. - Ao contrário dos nossos colegas usbeques, não dependemos dos nossos próprios atividade econômica e lidamos exclusivamente com ciência. Entre nossos clientes não estão apenas cientistas, mas também diversos departamentos, como o de defesa.

Paramos apenas em uma cápsula de cerâmica, que acaba sendo o casco de um drone.

— O Ministério da Guerra construiu um forno solar de menor diâmetro para suas próprias necessidades práticas aqui, no vale perto de Odeyo,- diz Sérgio. - Pode ser visto em alguns trechos da estrada de montanha. Mas eles ainda recorrem a nós para experimentos científicos.

O zelador explica as vantagens da energia solar sobre qualquer outra energia na realização de tarefas científicas.

- Em primeiro lugar, o sol brilha de graça,- ele dobra os dedos. - Em segundo lugar, o ar da montanha facilita os experimentos de forma “pura” - sem impurezas. Em terceiro lugar, a luz solar permite que os materiais aqueçam muito mais rápido do que qualquer outra instalação - para alguns experimentos isso é extremamente importante.

É curioso que o fogão possa funcionar de forma prática o ano todo. Segundo Serge Chauvin, o mês ideal para a realização de experimentos é abril.

- Mas se for preciso, o sol vai derreter um pedaço de metal para os turistas ainda em janeiro,- o zelador sorri. - O principal é que o céu esteja claro e sem nuvens.

Um dos vantagens inegáveis A própria existência deste laboratório único é a sua total abertura ao turista. Até 80 mil pessoas vêm aqui todos os anos, e isso contribui muito mais para popularizar a ciência entre adultos e crianças do que uma escola ou universidade.

Font-Romeu-Odeillot é uma típica cidade pastoral francesa. Sua principal diferença em relação a milhares de coisas iguais é a coexistência do mistério da vida cotidiana e da ciência. Contra o pano de fundo de uma parábola espelhada de 54 metros estão vacas leiteiras da montanha. E o sol quente constante.

Agora vamos passar para outro prédio.

A quarenta e cinco quilômetros de Tashkent, no distrito de Parkent, no sopé do Tien Shan, a uma altitude de 1.050 metros acima do nível do mar, existe uma estrutura única - o chamado Grande Forno Solar (BSP) com capacidade para um mil quilowatts. Está localizado no território do Instituto de Ciência dos Materiais NPO “Physics-Sun” da Academia de Ciências da República do Uzbequistão. Existem apenas dois fornos desse tipo no mundo, o segundo está na França.

O BSP foi colocado em operação na União Soviética em 1987”, diz Mirzasultan Mamatkasymov, secretário científico do Instituto de Ciência dos Materiais NPO Physics-Solntse, Candidato de Ciências Técnicas. — São atribuídos fundos suficientes do orçamento do Estado para preservar este objecto único. Aqui estão localizados dois laboratórios do instituto, quatro em Tashkent, onde está localizada a principal base científica, onde se realiza o estudo da química e propriedades físicas novos materiais. Realizamos o processo de sua síntese. Experimentamos esses materiais observando o processo de fusão em diferentes temperaturas.

BSP é um complexo óptico-mecânico complexo com sistemas automáticos gerenciamento. O complexo consiste em um campo helióstato localizado na encosta da montanha que direciona os raios solares para um concentrador parabolóide, que é um espelho côncavo gigante. No foco deste espelho, é criada a temperatura mais alta - 3.000 graus Celsius!

O campo do helióstato consiste em sessenta e dois helióstatos dispostos em um padrão xadrez. Eles fornecem à superfície espelhada do concentrador fluxo luminoso no modo de rastreamento contínuo do Sol ao longo do dia. Cada helióstato, medindo sete metros e meio por seis metros e meio, consiste em 195 elementos espelhados planos chamados "facetas". A área reflexiva do campo do helióstato é de 3.022 metros quadrados.

O concentrador, para o qual os helióstatos direcionam os raios solares, é uma estrutura ciclópica com quarenta e cinco metros de altura e cinquenta e quatro metros de largura.

Deve-se notar que a vantagem dos fornos solares, em comparação com outros tipos de fornos, é que eles alcançam instantaneamente alta temperatura, permitindo que você receba materiais limpos sem impurezas (graças também à pureza do ar da montanha). Eles são usados ​​para petróleo e gás, têxteis e uma série de outras indústrias.

Os espelhos têm uma certa vida útil e, mais cedo ou mais tarde, falham. Nas nossas oficinas produzimos espelhos novos, que instalamos em substituição dos antigos. São 10.700 deles somente no concentrador e 12.090 nos helióstatos. O processo de fabricação de espelhos ocorre em instalações a vácuo, onde o alumínio é pulverizado na superfície dos espelhos usados.

Fergana.Ru:- Como você resolve o problema de encontrar especialistas, já que depois do colapso da União houve uma saída deles para o exterior?

Mirzasultan Mamatkasymov:- Na época em que a instalação foi lançada, em 1987, especialistas da Rússia e da Ucrânia trabalhavam aqui e treinavam nosso pessoal. Graças à nossa experiência, temos agora a oportunidade de formar nós próprios especialistas nesta área. Os jovens vêm até nós da Faculdade de Física da Universidade Nacional do Uzbequistão. Depois de me formar na universidade, eu próprio trabalho aqui desde 1991.

Fergana.Ru:- Quando você olha para esta estrutura grandiosa, para as aberturas estruturas metálicas, como se flutuassem no ar e ao mesmo tempo apoiassem a “armadura” do concentrador, vêm à mente frames de filmes de ficção científica...

Mirzasultan Mamatkasymov:- Bem, durante a minha vida, ninguém aqui tentou filmar ficção científica usando esses “cenários” únicos. É verdade que as estrelas pop uzbeques vieram filmar seus vídeos.

Mirzasultan Mamatkasymov:- Hoje vamos derreter briquetes prensados ​​a partir de óxido de alumínio em pó, cujo ponto de fusão é de 2.500 graus Celsius. Durante o processo de fusão, o material desce por um plano inclinado e goteja em uma bandeja especial, onde se formam os grânulos. Eles são encaminhados para uma oficina de cerâmica localizada próxima à BSP, onde são triturados e utilizados na fabricação de diversos produtos cerâmicos, que vão desde pequenos alimentadores de fios para a indústria têxtil até bolas ocas de cerâmica que lembram bolas de bilhar. As bolas são usadas na indústria de petróleo e gás como flutuadores. Ao mesmo tempo, a evaporação da superfície dos produtos petrolíferos armazenados em grandes recipientes nos depósitos de petróleo é reduzida em 15-20 por cento. Para últimos anos Fabricamos cerca de seiscentos mil desses carros alegóricos.

Produzimos isoladores e outros produtos para a indústria elétrica. Eles são caracterizados por maior resistência e resistência ao desgaste. Além do óxido de alumínio, também utilizamos um material mais refratário - o óxido de zircônio com ponto de fusão de 2.700 graus Celsius.

O processo de fundição é monitorado por um chamado “sistema de visão técnica”, equipado com duas câmeras de televisão especiais. Um deles transfere diretamente a imagem para um monitor separado e o outro para um computador. O sistema permite monitorar o processo de fusão e realizar diversas medições.

Vale acrescentar que o BSP também é utilizado como instrumento astrofísico universal, abrindo a possibilidade de estudar o céu estrelado à noite.

Além dos trabalhos acima, o instituto dá grande atenção à produção de equipamentos médicos à base de cerâmicas funcionais (esterilizadores), instrumentos abrasivos, secadores e muito mais. Esse equipamento foi introduzido com sucesso em instituições médicas da nossa república, bem como em instituições similares na Malásia, Alemanha, Geórgia e Rússia.

Paralelamente, o instituto desenvolveu instalações solares de baixo consumo. Por exemplo, os cientistas do instituto criaram fornos solares com capacidade de um quilowatt e meio, que foram instalados no território do Instituto Tabbin de Metalurgia (Egito) e no Centro Metalúrgico Internacional de Hyderabad (Índia).

http://victorprofessor.livejournal.com/profile

E aqui está mais sobre este assunto . Claro, vamos lembrar também em geral sobre . Ah, sim, mas você sabe

Ele originalmente tentou construir este fogão com isopor. Após alguns testes iniciais, o artesão descobriu que a espuma era difícil de cortar em linha reta. A placa de espuma se desintegra facilmente, mesmo com a faca mais afiada. A escolha foi fazer um cortador para espuma plástica ou usar outro material. No final, o mestre optou pelo compensado.

Um excelente material para o refletor foi adquirido em uma loja local - uma folha de papel aluminizada. Sua refletividade acabou sendo alta o suficiente para que o projeto funcionasse. Se você não encontrar esse material, papel alumínio montado em papelão também funcionará.

O custo total do produto foi de cerca de US$ 35, incluindo compensado, papel refletivo para cartazes, etc.

Ferramentas e materiais:
-Madeira compensada;
- Fixadores;
-Papel revestido de alumínio;
-Loops;
-Espetos de madeira;
-Cola para carpintaria;
-Acabamento em madeira;
-Máquina CNC com área útil de trabalho de pelo menos 24 (609,6 mm) x 28 polegadas (711,2);
-Lixa;
-Faca;
-Serra;
-Furar;
-Grampos;

Primeiro passo: teoria
Na Terra, o fluxo total de energia (densidade de fluxo) do Sol é chamado de constante solar. O valor da constante solar é de aproximadamente 1.360 watts por metro quadrado ou 1.995 calorias por cm quadrado quando medida em uma superfície perpendicular à luz solar incidente. Este número não muda porque a distância entre a Terra e o Sol é aproximadamente constante ao longo da órbita anual.

O forno solar que o artesão está construindo tem cerca de 60 cm de largura. O formato parabólico do coletor concentra a energia no espeto, portanto a energia para cada centímetro de comprimento será a energia que está concentrada em um local de 1 cm de largura no. coletor. Neste caso, isso equivale a 1.991 calorias por cm quadrado por minuto x 60 cm (largura) = 117 calorias por minuto de energia solar para cada cm de comprimento ao longo do espeto.

Medições científicas detalhadas -))) mostraram que uma salsicha típica tem um diâmetro de cerca de 2,5 cm. Isso dá ao raio da salsicha cerca de 1,25 cm. O volume de um cachorro-quente ou qualquer outra coisa é o seu comprimento vezes a sua área. corte transversal. A área da seção transversal será igual a A = Pi vezes o quadrado do raio. Isso significa que cada centímetro linear da salsicha tem um volume de (1,25 x 1,25 x 3,14) = 5 centímetros cúbicos.

A massa de qualquer objeto é sua densidade vezes seu volume. Segundo o fabricante das salsichas utilizadas pelo mestre, cada salsicha pesava 57 gramas. Com um comprimento de cerca de 12 cm, isto dá um volume de cerca de 4,8 g por cm. Isto resulta numa densidade de salsicha de pouco menos de 1 grama por centímetro cúbico.

Combinando esses custos de energia por centímetro e massa por centímetro, verifica-se que 117/4,8 = 24 calorias de energia por grama são adicionadas à salsicha a cada minuto. Assim, a cada segundo ganhamos energia suficiente para elevar a temperatura do cachorro-quente em cerca de 24 graus Celsius a cada minuto quando a sua temperatura interna é de cerca de 20 °C.

Mas isso é verdade quando condições ideais sem perda. Considerando as perdas, a eficiência líquida real do fogão é de cerca de 20%, a temperatura do cachorro-quente sobe e deve ser de cerca de 5 graus Celsius por minuto sob luz solar intensa. Demora cerca de 15 minutos para aquecer a salsicha a 80°C a partir de uma temperatura inicial de 20°C.

Na verdade, existem várias estruturas semelhantes no mundo. Comecemos pelo Forno Solar na França, ou seja, da França.

O Forno Solar na França foi projetado para gerar e concentrar as altas temperaturas necessárias para diversos processos.

Isso é feito capturando os raios solares e concentrando sua energia em um só lugar. A estrutura é coberta por espelhos curvos, seu brilho é tão grande que é impossível olhar para eles, a ponto de doer nos olhos. Esta estrutura foi erguida em 1970, tendo os Pirenéus Orientais sido escolhidos como o local mais adequado. E até hoje a Fornalha continua sendo a maior do mundo.

Foto 2.

O conjunto de espelhos funciona como um refletor parabólico, e o regime de alta temperatura no próprio foco pode atingir até 3.500 graus. Além disso, você pode regular a temperatura alterando os ângulos dos espelhos.

O Forno Solar, utilizando recursos naturais como a luz solar, é considerado um método indispensável para obtenção de altas temperaturas. E eles, por sua vez, são usados ​​para diversos processos. Assim, a produção de hidrogênio requer uma temperatura de 1.400 graus. Os modos de teste para materiais realizados em condições de alta temperatura incluem uma temperatura de 2.500 graus. É assim que as naves espaciais e os reatores nucleares são testados.

Foto 3.

Portanto, o Forno Solar não é apenas um edifício incrível, mas também vital e eficiente, ao mesmo tempo que é considerado uma forma amiga do ambiente e relativamente barata de atingir altas temperaturas.

A matriz de espelhos atua como um refletor parabólico. A luz está focada em um centro. E a temperatura lá pode atingir temperaturas nas quais o aço pode ser derretido.

Mas a temperatura pode ser ajustada instalando espelhos em diferentes ângulos.

Por exemplo, temperaturas em torno de 1.400 graus são usadas para produzir hidrogênio. Temperatura 2.500 graus – para testar materiais em condições extremas. Por exemplo, é assim que os reatores nucleares e as espaçonaves são verificados. Mas temperaturas de até 3.500 graus são utilizadas para a produção de nanomateriais.

O Forno Solar é uma forma económica, eficiente e amiga do ambiente de obter altas temperaturas.

Foto 5.

No sudoeste da França, as uvas prosperam e todos os tipos de frutas amadurecem - está quente! Entre outras coisas, o sol brilha aqui quase 300 dias por ano e, em termos de número de dias claros, estes locais perdem, talvez, apenas para a Cote d'Azur. Se caracterizarmos o vale perto de Odeyo do ponto de vista da física, então o poder da radiação luminosa aqui é de 800 watts por 1 metro quadrado. Oito lâmpadas incandescentes potentes. Um pouco? Basta que um pedaço de basalto se espalhe em uma poça!

Foto 6.

- O forno solar de Odeyo tem capacidade de 1 megawatt, e para isso são necessários quase 3 mil metros de superfície espelhada,- diz Serge Chauvin, curador do museu local de energia solar. - Além disso, você precisa coletar a luz de uma superfície tão grande em um ponto focal com o diâmetro de um prato.

Foto 7.

Em frente ao espelho parabólico, são instalados helióstatos - placas espelhadas especiais. São 63 deles com 180 seções. Cada helióstato tem o seu próprio “ponto de responsabilidade” – um sector da parábola no qual a luz recolhida é reflectida. Já no espelho côncavo, os raios solares se concentram no ponto focal – aquele mesmo forno. Dependendo da intensidade da radiação (leia-se: clareza do céu, hora do dia e época do ano), podem ser alcançadas temperaturas muito diferentes. Em teoria - até 3.800 graus Celsius, na realidade acabou sendo até 3.600.

Foto 8.

- Junto com o movimento do Sol, os helióstatos também se movem pelo céu,- Serge Chauvin inicia sua turnê. - Cada um tem um motor instalado na parte traseira e, juntos, são controlados centralmente. Não é necessário instalá-los na posição ideal - dependendo das tarefas do laboratório, o grau no ponto focal pode variar.

Foto 9.

O forno solar de Odeyo começou a ser construído no início dos anos 60, tendo entrado em funcionamento já nos anos 70. Por muito tempo foi o único desse tipo no planeta, mas em 1987 uma cópia foi erguida perto de Tashkent. Serge Chauvin sorri: “Sim, sim, exatamente uma cópia.”

A propósito, o fogão soviético também continua operacional. No entanto, não são apenas realizados experimentos, mas também algumas tarefas práticas. É verdade que a localização do forno não permite atingir as mesmas altas temperaturas que na França - no ponto focal, os cientistas uzbeques conseguem obter menos de 3.000 graus.

O espelho parabólico consiste em 9.000 placas - facetas. Cada um é polido, revestido de alumínio e ligeiramente côncavo para melhor foco. Após a construção do forno, todos os chanfros foram instalados e calibrados manualmente - isso levou três anos!

Serge Chauvin nos leva a um local não muito longe da construção da fornalha. Junto conosco - um grupo de turistas que chegou a Odeyo de ônibus - o fluxo de amantes do exotismo científico não seca. Um curador de museu decidiu demonstrar o potencial oculto da energia solar.

- Senhora e Monsieur, atenção!- Embora Serge pareça mais um cientista, ele se parece mais com um ator. - A luz emitida pela nossa estrela permite que os materiais sejam aquecidos, inflamados e derretidos instantaneamente.

Foto 10.

Foto 4.

Um funcionário de um forno solar levanta um galho comum e o coloca em uma grande cuba com interior espelhado. Serge Chauvin leva alguns segundos para encontrar o ponto de foco e o bastão instantaneamente pega fogo. Milagres!

Enquanto os avós franceses ooh e ahh, o funcionário do museu se move para um heliostato independente e o move apenas o suficiente para que os raios refletidos atinjam uma cópia menor de um espelho parabólico instalado ali mesmo. Este é outro experimento visual que mostra as capacidades do sol.

- Madame e Monsieur, agora vamos derreter o metal!

Serge Chauvin coloca um pedaço de ferro no suporte, move o torno em busca do ponto focal e, ao encontrá-lo, afasta-se um pouco.

O sol rapidamente faz seu trabalho.

Um pedaço de ferro esquenta instantaneamente, começa a soltar fumaça e até faíscas, sucumbindo aos raios quentes. Em apenas 10-15 segundos, é feito um buraco do tamanho de uma moeda de 10 cêntimos.

- Voilá!- Serge se alegra.

Ao regressarmos ao edifício do museu, e os turistas franceses estão sentados na sala do cinema a assistir a um filme científico sobre o funcionamento do forno solar e do laboratório, o zelador conta-nos coisas interessantes.

- Na maioria das vezes as pessoas perguntam por que tudo isso é necessário,- Serge Chauvin levanta as mãos. - Do ponto de vista científico, as possibilidades da energia solar têm sido estudadas e aplicadas sempre que possível na vida cotidiana. Mas há tarefas que pela sua escala e complexidade de execução requerem instalações semelhantes a esta. Por exemplo, como modelamos o efeito do sol na superfície de uma espaçonave? Ou o aquecimento da cápsula de descida que retorna da órbita para a Terra?

Em um recipiente refratário especial instalado no ponto focal do forno solar, é possível recriar tais, sem exageros, condições sobrenaturais. Calcula-se, por exemplo, que um elemento de revestimento deve suportar temperaturas de 2500 graus Celsius – e isso pode ser verificado experimentalmente aqui na Odeio.

O zelador nos conduz pelo museu, onde estão instaladas diversas peças - participantes de inúmeras experiências realizadas na fornalha. O disco de freio de carbono chama nossa atenção...

- Ah, essa coisa é da roda de um carro de Fórmula 1,- Serge assente. - Seu aquecimento sob algumas condições é comparável ao que podemos reproduzir em laboratório.

Como mencionado acima, a temperatura no ponto focal pode ser controlada utilizando helióstatos. Dependendo dos experimentos realizados, varia de 1.400 a 3.500 graus. O limite inferior é necessário para a produção de hidrogênio em laboratório, a faixa de 2.200 a 3.000 é para testar vários materiais sob condições extremas de calor. Por fim, acima de 3000 está a área de trabalho com nanomateriais, cerâmica e criação de novos materiais.

- O forno de Odeyo não realiza tarefas práticas,- continua Serge Chauvin. - Ao contrário dos nossos colegas usbeques, não dependemos das nossas próprias actividades económicas e dedicamo-nos exclusivamente à ciência. Entre nossos clientes não estão apenas cientistas, mas também diversos departamentos, como o de defesa.

Paramos apenas em uma cápsula de cerâmica, que acaba sendo o casco de um drone.

- O Ministério da Guerra construiu um forno solar de menor diâmetro para suas próprias necessidades práticas aqui, no vale perto de Odeyo,- diz Sérgio. - Pode ser visto em alguns trechos da estrada de montanha. Mas eles ainda recorrem a nós para experimentos científicos.

O zelador explica as vantagens da energia solar sobre qualquer outra energia na realização de tarefas científicas.

- Em primeiro lugar, o sol brilha de graça,- ele dobra os dedos. - Em segundo lugar, o ar da montanha facilita os experimentos de forma “pura” - sem impurezas. Em terceiro lugar, a luz solar permite que os materiais aqueçam muito mais rápido do que qualquer outra instalação - para alguns experimentos isso é extremamente importante.

Curiosamente, o fogão pode funcionar quase todo o ano. Segundo Serge Chauvin, o mês ideal para a realização de experimentos é abril.

- Mas se for preciso, o sol vai derreter um pedaço de metal para os turistas ainda em janeiro,- o zelador sorri. - O principal é que o céu esteja claro e sem nuvens.

Uma das vantagens inegáveis ​​da existência deste laboratório único é a sua total abertura ao turista. Até 80 mil pessoas vêm aqui todos os anos, e isso contribui muito mais para popularizar a ciência entre adultos e crianças do que uma escola ou universidade.

Font-Romeu-Odeillot é uma típica cidade pastoral francesa. Sua principal diferença em relação a milhares de coisas iguais é a coexistência do mistério da vida cotidiana e da ciência. Contra o pano de fundo de uma parábola espelhada de 54 metros estão vacas leiteiras da montanha. E o sol quente constante.

Foto 11.

Foto 12.

Foto 13.

Foto 14.

Agora vamos passar para outro prédio.

A quarenta e cinco quilômetros de Tashkent, no distrito de Parkent, no sopé do Tien Shan, a uma altitude de 1.050 metros acima do nível do mar, existe uma estrutura única - o chamado Grande Forno Solar (BSP) com capacidade para um mil quilowatts. Está localizado no território do Instituto de Ciência dos Materiais NPO “Physics-Sun” da Academia de Ciências da República do Uzbequistão. Existem apenas dois fornos desse tipo no mundo, o segundo está na França.

O BSP foi colocado em operação na União Soviética em 1987”, diz Mirzasultan Mamatkasymov, secretário científico do Instituto de Ciência dos Materiais NPO Physics-Solntse, Candidato de Ciências Técnicas. — São atribuídos fundos suficientes do orçamento do Estado para preservar este objecto único. Aqui estão localizados dois laboratórios do instituto, quatro em Tashkent, onde está localizada a principal base científica, onde são estudadas as propriedades químicas e físicas de novos materiais. Realizamos o processo de sua síntese. Experimentamos esses materiais observando o processo de fusão em diferentes temperaturas.

O BSP é um complexo óptico-mecânico complexo com sistemas de controle automático. O complexo consiste em um campo helióstato localizado na encosta da montanha que direciona os raios solares para um concentrador parabolóide, que é um espelho côncavo gigante. No foco deste espelho, é criada a temperatura mais alta - 3.000 graus Celsius!

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O campo do helióstato consiste em sessenta e dois helióstatos dispostos em um padrão xadrez. Eles fornecem à superfície espelhada do concentrador fluxo luminoso no modo de rastreamento contínuo do Sol ao longo do dia. Cada helióstato, medindo sete metros e meio por seis metros e meio, consiste em 195 elementos espelhados planos chamados "facetas". A área reflexiva do campo do helióstato é de 3.022 metros quadrados.

O concentrador, para o qual os helióstatos direcionam os raios solares, é uma estrutura ciclópica com quarenta e cinco metros de altura e cinquenta e quatro metros de largura.

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De referir que a vantagem dos fornos solares, face a outros tipos de fornos, é o alcance instantâneo de altas temperaturas, o que permite obter materiais puros e sem impurezas (graças também à pureza do ar da montanha). Eles são usados ​​para petróleo e gás, têxteis e uma série de outras indústrias.

Os espelhos têm uma certa vida útil e, mais cedo ou mais tarde, falham. Nas nossas oficinas produzimos espelhos novos, que instalamos em substituição dos antigos. São 10.700 deles somente no concentrador e 12.090 nos helióstatos. O processo de fabricação de espelhos ocorre em instalações a vácuo, onde o alumínio é pulverizado na superfície dos espelhos usados.

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Fergana.Ru:- Como você resolve o problema de encontrar especialistas, já que depois do colapso da União houve uma saída deles para o exterior?

Mirzasultan Mamatkasymov:- Na época em que a instalação foi lançada, em 1987, especialistas da Rússia e da Ucrânia trabalhavam aqui e treinavam nosso pessoal. Graças à nossa experiência, temos agora a oportunidade de formar nós próprios especialistas nesta área. Os jovens vêm até nós da Faculdade de Física da Universidade Nacional do Uzbequistão. Depois de me formar na universidade, eu próprio trabalho aqui desde 1991.

Fergana.Ru:- Quando você olha para esta estrutura grandiosa, para as estruturas metálicas perfuradas, como se flutuassem no ar e ao mesmo tempo sustentassem a “armadura” do concentrador, vêm à mente frames de filmes de ficção científica...

Mirzasultan Mamatkasymov:- Bem, durante a minha vida, ninguém aqui tentou filmar ficção científica usando esses “cenários” únicos. É verdade que as estrelas pop uzbeques vieram filmar seus vídeos.

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Mirzasultan Mamatkasymov:- Hoje vamos derreter briquetes prensados ​​a partir de óxido de alumínio em pó, cujo ponto de fusão é de 2.500 graus Celsius. Durante o processo de fusão, o material desce por um plano inclinado e goteja em uma bandeja especial, onde se formam os grânulos. Eles são encaminhados para uma oficina de cerâmica localizada próxima à BSP, onde são triturados e utilizados na fabricação de diversos produtos cerâmicos, que vão desde pequenos alimentadores de fios para a indústria têxtil até bolas ocas de cerâmica que lembram bolas de bilhar. As bolas são usadas na indústria de petróleo e gás como flutuadores. Ao mesmo tempo, a evaporação da superfície dos produtos petrolíferos armazenados em grandes recipientes nos depósitos de petróleo é reduzida em 15-20 por cento. Nos últimos anos, fabricamos cerca de seiscentos mil desses carros alegóricos.

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Produzimos isoladores e outros produtos para a indústria elétrica. Eles são caracterizados por maior resistência e resistência ao desgaste. Além do óxido de alumínio, também utilizamos um material mais refratário - o óxido de zircônio com ponto de fusão de 2.700 graus Celsius.

O processo de fundição é monitorado por um chamado “sistema de visão técnica”, equipado com duas câmeras de televisão especiais. Um deles transfere diretamente a imagem para um monitor separado e o outro para um computador. O sistema permite monitorar o processo de fusão e realizar diversas medições.

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Vale acrescentar que o BSP também é utilizado como instrumento astrofísico universal, abrindo a possibilidade de estudar o céu estrelado à noite.

Além dos trabalhos acima, o instituto dá grande atenção à produção de equipamentos médicos à base de cerâmicas funcionais (esterilizadores), instrumentos abrasivos, secadores e muito mais. Esse equipamento foi introduzido com sucesso em instituições médicas da nossa república, bem como em instituições similares na Malásia, Alemanha, Geórgia e Rússia.

Paralelamente, o instituto desenvolveu instalações solares de baixo consumo. Por exemplo, os cientistas do instituto criaram fornos solares com capacidade de um quilowatt e meio, que foram instalados no território do Instituto Tabbin de Metalurgia (Egito) e no Centro Metalúrgico Internacional de Hyderabad (Índia).

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Usar a energia gratuita do sol é muito tentador. Brindes - eles sempre atraem.

Já escrevi sobre, e este artigo é sobre como cozinhar alimentos usando a luz do sol.

Primeiro, sobre o forno solar caseiro.

Fazer um forno solar com as próprias mãos é muito simples, basta concentrar a luz incidente em um ponto e pronto.

Aqui está um método simples de concentração - usando filme e água.

Nessa instalação você pode derreter metal e cozinhar alimentos.

A instalação é permanente e adequada para casa de campo ou dachas. Pois bem, ou um abrigo localizado de forma que não haja ligação elétrica.

É esta última condição – a indisponibilidade de electricidade – que na maioria das vezes se torna a razão para o fabrico de um forno solar. O sol, claro, também não brilha o suficiente todos os dias, mas economizar gás ou gasolina ao cozinhar em dias claros é uma ideia muito boa.

Um concentrador solar portátil pode ser facilmente feito de filme espelhado.

O principal é dar uma concavidade à camada espelhada - cole a parte central na parte inferior antes de fixar as bordas do filme espelhado.

Como fazer um forno solar com as próprias mãos

Este vídeo mostra os desenhos de um forno solar e a teoria de seu funcionamento.

E aqui está a continuação - produção passo a passo fogão solar.

Demonstração de como funciona um forno solar.

Como você pode ver, um forno solar é muito simples de fabricar e funciona mesmo no inverno, se, claro, for um dia de sol.

No entanto, você não pode levar essas estruturas em uma caminhada e, às vezes, especialmente se você viajar nas estepes ou áreas montanhosas no inverno, terá que levar combustível com você. Nessas viagens, um forno solar portátil é muito apropriado.

Aqui exemplo pronto fogão solar portátil em forma de cano, funciona exclusivamente com energia solar - nem uma gota de combustível é usada para preparar churrasco e outras comidas deliciosas.

Onde comprar um forno solar