De fapt, există mai multe structuri similare în lume. Să începem cu Cuptorul Solar în Franța, adică Franța.
Cuptorul solar din Franța este proiectat pentru a genera și concentra temperaturile ridicate necesare pentru diverse procese.
Acest lucru se realizează prin captarea razelor solare și concentrarea energiei lor într-un singur loc. Structura este acoperită cu oglinzi curbate, strălucirea lor este atât de mare încât este imposibil să le privești, că doare în ochi. În 1970, această structură a fost ridicată, Pirinei de Est a fost ales cel mai potrivit loc. Și până astăzi, Cuptorul rămâne cel mai mare din lume.
Funcțiile unui reflector parabolic sunt atribuite unei game de oglinzi, iar un regim de temperatură ridicat la focalizare în sine poate atinge 3500 de grade. Mai mult, puteți regla temperatura modificând unghiurile oglinzilor.
Cuptorul solar, folosind o resursă naturală precum lumina solară, este considerat o metodă indispensabilă pentru generarea de temperaturi ridicate. Și, la rândul lor, sunt utilizate pentru o varietate de procese. Deci, producția de hidrogen necesită o temperatură de 1400 de grade. Modurile de testare a materialelor realizate în condiții de temperatură ridicată asigură o temperatură de 2500 grade. Așa se testează navele spațiale și reactoarele nucleare.
Așadar, Cuptorul Solar nu este doar o clădire uimitoare, ci și vital și eficient, fiind în același timp considerat un mod ecologic și relativ ieftin de a obține temperaturi ridicate.
Video promotional:
Gama de oglinzi acționează ca un reflector parabolic. Lumina este focalizată într-un singur centru. Iar temperatura de acolo poate atinge temperaturi la care se poate topi oțelul.
Dar temperatura poate fi reglată prin setarea oglinzilor în unghiuri diferite.
De exemplu, temperaturile în jur de 1400 de grade sunt utilizate pentru a produce hidrogen. Temperatură 2500 grade - pentru testarea materialelor în condiții extreme. De exemplu, reactoarele nucleare și navele spațiale sunt testate în acest fel. Dar la fabricarea nanomaterialelor se folosesc temperaturi de până la 3500 de grade.
Cuptorul solar este un mod ieftin, eficient și ecologic de a genera temperaturi ridicate.
În sud-vestul Franței strugurii prind rădăcini remarcabile și toate tipurile de fructe se coacă - este cald! Printre altele, soarele strălucește aici aproape 300 de zile pe an, iar în ceea ce privește numărul de zile senine, aceste locuri sunt, probabil, pe locul doi doar în Coasta de Azur. Dacă caracterizăm valea de lângă Odeillo din punct de vedere al fizicii, atunci puterea radiațiilor luminoase este de 800 de wați pe 1 metru pătrat. Opt becuri incandescente puternice. Mic? Suficient pentru ca o bucată de bazalt să se răspândească într-o baltă!
Să continuăm turneul nostru cu revista Onliner.by:
"Cuptorul solar din Odeillo are o capacitate de 1 megawatt, iar acest lucru necesită aproape 3.000 de metri de suprafață oglindă", spune Serge Chauvin, îngrijitorul muzeului local de energie solară. - Mai mult, trebuie să colectați lumina de pe o suprafață atât de mare într-un punct focal cu un diametru al unei farfurii.
Heliostatele - plăci speciale cu oglinzi - sunt instalate vizavi de oglinda parabolică. Există 63 dintre ele cu 180 de secțiuni. Fiecare heliostat are propriul său „punct de responsabilitate” - un sector al parabolei, care reflectă lumina colectată. Deja pe o oglindă concavă, razele soarelui sunt colectate într-un punct focal - chiar cuptorul. În funcție de intensitatea radiației (citiți - claritatea cerului, ora zilei și perioada anului), temperaturile pot fi foarte diferite. În teorie - până la 3800 de grade Celsius, în realitate a ajuns la 3600.
„Împreună cu mișcarea soarelui, heliostatele se mișcă pe cer”, își începe excursia Serge Chauvin. - Fiecare are un motor în spate, și împreună sunt controlate central. Nu este necesar să le setați în poziția ideală - în funcție de sarcinile laboratorului, gradul în punctul focal poate fi variat.
Construcția cuptorului solar din Odeillo a început la începutul anilor 60 și a fost pusă în funcțiune deja în anii 70. Multă vreme a rămas singurul de acest fel de pe planetă, dar în 1987 a fost ridicată o copie lângă Tașkent. Serge Chauvin zâmbește: „Da, exact o copie”.
Cuptorul sovietic, apropo, rămâne, de asemenea, funcțional. Cu toate acestea, ele efectuează nu numai experimente, dar îndeplinesc și unele sarcini practice. Adevărat, locația cuptorului nu permite atingerea acelorași temperaturi ridicate ca în Franța - în punctul focal oamenii de știință uzbeki reușesc să obțină mai puțin de 3000 de grade.
Oglinda parabolică este formată din 9000 de fațete. Fiecare este lustruit, acoperit cu aluminiu și ușor concavă pentru o mai bună focalizare. După ce clădirea cuptorului a fost construită, toate fațetele au fost instalate și calibrate manual - a durat trei ani!
Serge Chauvin ne conduce către un amplasament din apropierea clădirii cuptorului. Împreună cu noi - un grup de turiști care au ajuns în Odeillo cu autobuzul - fluxul iubitorilor exotismului științific nu se oprește niciodată. Curatorul muzeului urma să demonstreze potențialul ascuns al energiei solare.
- Doamnă și monsieur, atenția ta! - Deși Serge arată mai mult ca un om de știință, el pare mai mult ca un actor. - Lumina emisă de steaua noastră permite materialelor să se încălzească instantaneu, să le aprindă și să le topească.
Un lucrător cuptor solar alege o ramură obișnuită și o așază într-o cuvă mare, cu un interior oglindit. Este nevoie de Serge Chauvin câteva secunde pentru a găsi punctul de focalizare, iar bățul se aprinde instantaneu. Minuni!
În timp ce bunicii francezi scârțâie și gem, muncitorul muzeului trece la un heliostat liber și îl mișcă exact astfel încât razele reflectate să lovească o copie mai mică a oglinzii parabolice instalate chiar acolo. Acesta este un alt experiment vizual care arată capacitățile soarelui.
- Doamnă și monsieur, acum vom topi metalul!
Serge Chauvin pune o bucată de fier în suport, mișcă menghina în căutarea unui punct focal și, după ce a găsit-o, se îndepărtează la o distanță scurtă.
Soarele își face repede treaba.
O bucată de fier se încălzește instantaneu, începe să fumeze și chiar scânteie, cedând la razele fierbinți. În doar 10-15 secunde, o gaură de dimensiunea unei monede de 10 euro este arsă în ea.
- Voila! - Serge se bucură.
Când ne întoarcem la clădirea muzeului, iar turiștii francezi se așează în sala de cinema pentru a viziona un film științific despre munca cuptorului solar și a laboratorului, îngrijitorul ne spune lucruri interesante.
- Cel mai adesea oamenii se întreabă de ce este nevoie de toate acestea - Serge Chauvin își ridică mâinile. - Din punct de vedere al științei, posibilitățile energiei solare au fost studiate, aplicate acolo unde este posibil în viața de zi cu zi. Există însă sarcini care, din punct de vedere al scării și complexității lor de execuție, necesită instalații de acest fel. De exemplu, cum simulăm efectul soarelui asupra pielii unei nave spațiale? Sau încălzind capsula descendentă care se întoarce de pe orbită pe Pământ?
Într-un recipient refractar special, instalat în punctul focal al cuptorului solar, puteți recrea astfel de condiții, fără exagerare, în mod neobișnuit. S-a calculat, de exemplu, că un element de placare trebuie să reziste la temperaturi de 2500 de grade Celsius - iar acest lucru poate fi testat empiric aici, în Odeillo.
Îngrijitorul ne duce prin muzeu, unde sunt instalate diverse exponate - participanți la numeroase experimente efectuate în cuptor. Ne atrage atenția asupra discului de frână din carbon …
- Oh, chestia asta este de la volanul unei mașini de Formula 1, - dă din cap Serge. - Încălzirea sa în anumite condiții este comparabilă cu ceea ce putem reproduce în laborator.
Așa cum am menționat mai sus, temperatura din punctul focal poate fi controlată folosind heliostate. În funcție de experimentele efectuate, acesta variază de la 1400 la 3500 de grade. Limita inferioară este necesară pentru producția de hidrogen în laborator, o gamă cuprinsă între 2200 și 3000 pentru testarea diverselor materiale în condiții de căldură extremă. În cele din urmă, peste 3000 este zona de lucru cu nanomateriale, ceramică și crearea de noi materiale.
„Cuptorul de la Odeillo nu îndeplinește sarcini practice”, continuă Serge Chauvin. - Spre deosebire de colegii noștri uzbezi, nu depindem de propriile noastre activități economice și suntem angajați exclusiv în știință. Printre clienții noștri se află nu doar oameni de știință, ci și diverse departamente, de exemplu, apărare.
Ne oprim doar la o capsulă ceramică, care se dovedește a fi carena unei nave drone.
"Departamentul de Război a construit un cuptor solar cu un diametru mai mic pentru propriile sale nevoi practice aici, în valea din apropierea Odeillo", spune Serge. - Se poate vedea de pe unele porțiuni ale drumului de munte. Dar, pentru experimente științifice, ele se îndreaptă în continuare spre noi.
Supraveghetorul explică care este avantajul energiei solare față de oricare altul în cursul îndeplinirii sarcinilor științifice.
- În primul rând, soarele strălucește gratuit, - își apleacă degetele. - În al doilea rând, aerul de munte contribuie la efectuarea experimentelor într-o formă „pură” - fără impurități. În al treilea rând, lumina solară permite încălzirea materialelor mult mai rapid decât orice altă instalație, ceea ce este extrem de important pentru unele experimente.
Este curios că cuptorul poate funcționa aproape tot anul. Potrivit lui Serge Chauvin, luna optimă pentru efectuarea experimentelor este aprilie.
- Dar dacă este necesar, soarele va topi o bucată de metal pentru turiști chiar în ianuarie, - îngrijitorul zâmbește. - Principalul lucru este că cerul este senin și senin.
Unul dintre avantajele incontestabile ale existenței în sine a acestui laborator unic este deschiderea completă a acestuia către turiști. Până la 80 de mii de oameni vin aici anual, iar acest lucru face mult mai mult pentru popularizarea științei în rândul adulților și copiilor decât al unei școli sau universități.
Font Romeu Odeillo este un oraș pastoral tipic francez. Principala sa diferență față de alte mii este coexistența misterului vieții de zi cu zi și a științei. Pe fundalul unei parabole cu oglindă de 54 de metri - vaci lactate de munte. Și soarele fierbinte constant.
Acum să trecem la o altă clădire.
O parte din fotografiile lui Viktor Borisov.
La patruzeci și cinci de kilometri de Tashkent, în districtul Parkent, în poalele Tien Shan, la o altitudine de 1050 metri deasupra nivelului mării, există o structură unică - așa-numitul Cuptor Solar Mare (BSP), cu o capacitate de o mie de kilowati. Este situat pe teritoriul Institutului de Știință a Materialelor NPO „Fizică-Soare” al Academiei de Științe a Republicii Uzbekistan. În lume există doar două astfel de sobe, a doua este în Franța.
„BSP a fost pus în funcțiune în timpul Uniunii Sovietice în 1987”, spune Mirzasultan Mamatkassymov, secretarul științific al Institutului de Știință a Materialelor din NPO Physics-Solntse, Ph. D. - Sunt alocate fonduri suficiente de la bugetul de stat pentru a păstra acest obiect unic. Două laboratoare ale institutului sunt situate în țara noastră, patru în Tașkent, unde se află baza științifică principală, pe care sunt studiate proprietățile chimice și fizice ale materialelor noi. Suntem în proces de sinteză a acestora. Experimentăm cu aceste materiale, observând procesul de topire la diferite temperaturi.
BSP este un complex complex optico-mecanic cu sisteme de control automate. Complexul este format dintr-un câmp de heliostat situat pe partea unui munte și direcționarea razelor soarelui într-un concentrator paraboloid, care este o oglindă gigantă concavă. În centrul acestei oglinzi, se creează cea mai ridicată temperatură - 3000 de grade Celsius!
Câmpul heliostatului este format din șaizeci și două de heliostate eșalonate. Acestea oferă suprafața oglinzii concentratorului cu un flux de lumină în modul de urmărire continuă a Soarelui pe tot parcursul zilei. Fiecare heliostat, care măsoară șapte și jumătate cu șase metri și jumătate, este format din 195 de elemente cu oglinzi plate numite „fațete”. Zona de reflectare a câmpului heliostatului este de 3022 metri pătrați.
Concentratorul, spre care heliostatele direcționează razele soarelui, este o structură ciclopeană de patruzeci și cinci de metri înălțime și cincizeci și patru de metri lățime.
Trebuie menționat că avantajul cuptoarelor solare, în comparație cu alte tipuri de cuptoare, este realizarea instantanee a unei temperaturi ridicate, ceea ce face posibilă obținerea de materiale pure fără impurități (datorită și purității aerului de munte). Sunt utilizate pentru petrol și gaze, materiale textile și o serie de alte industrii.
Oglinzile au o anumită durată de serviciu și mai devreme sau mai târziu eșuează. În atelierele noastre, fabricăm oglinzi noi care le înlocuiesc pe cele vechi. Există 10700 dintre ele doar în concentrator, iar 12090 în heliostate. Procesul de fabricare a oglinzilor are loc în instalații de vid, unde aluminiu este pulverizat pe suprafața oglinzilor uzate.
Ferghana. Ru: - Cum rezolvați problema de a găsi specialiști, până la urmă, după prăbușirea Uniunii, au ieșit în străinătate?
Mirzasultan Mamatkassymov: - La momentul instalării din 1987, aici lucrau specialiști din Rusia și Ucraina, care i-au instruit pe ai noștri. Datorită experienței noastre, avem acum oportunitatea de a instrui specialiști în acest domeniu pe cont propriu. Tinerii vin la noi de la departamentul de fizică al Universității Naționale din Uzbekistan. După absolvirea universității, eu însumi lucrez aici din 1991.
Ferghana. Ru: - Când te uiți la această structură grandioasă, la structurile metalice delicate, ca și cum ar pluti în aer și, în același timp, să sprijine „armura” concentratorului, cadouri de filme de sci-fi vin în minte …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Păi, în viața mea nimeni nu a încercat să filmeze ficțiunea folosind aceste „peisaje” unice. Adevărat, vedetele pop uzbek au venit să-și filmeze clipurile.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Astăzi vom topi brichete presate din oxid de aluminiu pudră, al cărui punct de topire este de 2500 de grade Celsius. În timpul procesului de topire, materialul curge pe un plan înclinat și se scurge într-o tavă specială, unde se formează granule. Acestea sunt trimise la un atelier de ceramică situat în apropierea BSP, unde sunt măcinate și folosite pentru fabricarea diferitelor produse ceramice, de la alimentatoare cu fire mici pentru industria textilă, până la bile ceramice asemănătoare cu camere de biliard. Bile sunt utilizate în industria petrolului și a gazelor ca plutitoare. În același timp, evaporarea de pe suprafața produselor petroliere stocate în containere mari la depozitele de petrol scade cu 15-20 la sută. În ultimii ani, am produs aproximativ șase sute de mii din aceste plute.
Producem izolatori și alte produse pentru industria electrică. Se caracterizează printr-o rezistență crescută la uzură și rezistență. Pe lângă oxidul de aluminiu, folosim și un material mai refractar - oxid de zirconiu cu un punct de topire de 2700 grade Celsius.
Controlul asupra procesului de topire este realizat de așa-numitul „sistem de viziune”, care este echipat cu două camere speciale de televiziune. Unul dintre ei transferă direct imaginea pe un monitor separat, celălalt pe un computer. Sistemul vă permite să monitorizați atât procesul de topire cât și să efectuați diverse măsurători.
Trebuie adăugat că BLB este folosit și ca instrument astrofizic universal care deschide posibilitatea de a efectua studii asupra cerului înstelat noaptea.
Pe lângă lucrările de mai sus, institutul acordă o mare atenție fabricării de echipamente medicale pe bază de ceramică funcțională (sterilizatoare), instrumente abrazive, uscătoare și multe altele. Astfel de echipamente au fost implementate cu succes în instituțiile medicale din republica noastră, precum și în instituții similare din Malaezia, Germania, Georgia și Rusia.
În paralel, institutul a dezvoltat instalații solare cu putere redusă. De exemplu, oamenii de știință ai institutului au creat cuptoare solare cu o capacitate de un kilowatt și jumătate, care au fost instalate pe teritoriul Institutului de Metalurgie Tabbin (Egipt) și în Centrul Internațional Metalurgic din Hyderabad (India).