De hecho, existen varias estructuras similares en el mundo. Comencemos con Solar Furnace en Francia, es decir, Francia.
El Horno Solar en Francia está diseñado para generar y concentrar las altas temperaturas requeridas para varios procesos.
Esto se hace capturando los rayos del sol y concentrando su energía en un solo lugar. La estructura está cubierta de espejos curvos, su resplandor es tan grande que es imposible mirarlos, duele en los ojos. En 1970, se erigió esta estructura, se eligió el Pirineo Oriental como el lugar más adecuado. Y hasta el día de hoy, el horno sigue siendo el más grande del mundo.
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A una serie de espejos se les asignan las funciones de un reflector parabólico, y un régimen de alta temperatura en el foco mismo puede alcanzar los 3500 grados. Además, puede ajustar la temperatura cambiando los ángulos de los espejos.
El Horno Solar, que utiliza un recurso natural como la luz solar, se considera un método indispensable para generar altas temperaturas. Y, a su vez, se utilizan para una variedad de procesos. Entonces, la producción de hidrógeno requiere una temperatura de 1400 grados. Los modos de prueba de materiales realizados en condiciones de alta temperatura proporcionan una temperatura de 2500 grados. Así es como se prueban las naves espaciales y los reactores nucleares.
Por lo tanto, el horno solar no es solo un edificio asombroso, sino también vital y eficiente, al mismo tiempo que se considera una forma ecológica y relativamente barata de obtener altas temperaturas.
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La matriz de espejos actúa como un reflector parabólico. La luz se enfoca en un centro. Y la temperatura allí puede alcanzar temperaturas a las que se puede fundir el acero.
Pero la temperatura se puede ajustar colocando los espejos en diferentes ángulos.
Por ejemplo, se utilizan temperaturas de alrededor de 1400 grados para producir hidrógeno. Temperatura 2500 grados - para probar materiales en condiciones extremas. Por ejemplo, los reactores nucleares y las naves espaciales se prueban de esta manera. Pero se utilizan temperaturas de hasta 3500 grados para la fabricación de nanomateriales.
El horno solar es una forma económica, eficiente y ecológica de generar altas temperaturas.
En el suroeste de Francia, las uvas echan raíces de manera notable y todo tipo de frutas maduran, ¡hace calor! Entre otras cosas, el sol brilla aquí casi 300 días al año, y en términos de la cantidad de días despejados, estos lugares son quizás superados solo por la Costa Azul. Si caracterizamos el valle cerca de Odeillo desde el punto de vista de la física, entonces el poder de la radiación de la luz aquí es de 800 vatios por 1 metro cuadrado. Ocho potentes bombillas incandescentes. ¿Pequeño? ¡Suficiente para que un trozo de basalto se esparza en un charco!
Continuemos nuestro recorrido con la revista Onliner.by:
“El horno solar en Odeillo tiene una capacidad de 1 megavatio, y esto requiere casi 3.000 metros de superficie de espejo”, dice Serge Chauvin, encargado del museo local de energía solar. - Además, debe recoger la luz de una superficie tan grande en un punto focal con el diámetro de un plato de comida.
Los helióstatos, placas especiales de espejo, se instalan frente al espejo parabólico. Hay 63 de ellos con 180 secciones. Cada helióstato tiene su propio "punto de responsabilidad": un sector de la parábola, que refleja la luz recogida. Ya en un espejo cóncavo, los rayos del sol se recogen en un punto focal: el mismo horno. Dependiendo de la intensidad de la radiación (léase: la claridad del cielo, la hora del día y la época del año), las temperaturas pueden ser muy diferentes. En teoría, hasta 3800 grados Celsius, en realidad subió a 3600.
“Junto con el movimiento del sol, los helióstatos se mueven por el cielo”, comienza Serge Chauvin en su excursión. - Cada uno tiene un motor en la parte trasera, y juntos se controlan de forma centralizada. No es necesario colocarlos en la posición ideal; dependiendo de las tareas del laboratorio, el grado en el punto focal puede variar.
La construcción del horno solar en Odeillo se inició a principios de los años 60, y se puso en marcha ya en los 70. Durante mucho tiempo siguió siendo el único de su tipo en el planeta, pero en 1987 se erigió una copia cerca de Tashkent. Serge Chauvin sonríe: "Sí, exactamente una copia".
El horno soviético, por cierto, también permanece operativo. En él, sin embargo, no solo llevan a cabo experimentos, sino que también realizan algunas tareas prácticas. Es cierto que la ubicación del horno no permite alcanzar las mismas temperaturas altas que en Francia; en el punto focal, los científicos uzbecos logran obtener menos de 3000 grados.
El espejo parabólico consta de 9000 facetas. Cada uno está pulido, recubierto de aluminio y ligeramente cóncavo para un mejor enfoque. Después de que se construyó el edificio del horno, todas las facetas se instalaron y calibraron a mano, ¡tomó tres años!
Serge Chauvin nos lleva a un sitio cerca del edificio del horno. Junto a nosotros, un grupo de turistas que llegamos a Odeillo en autobús, el flujo de amantes del exotismo científico nunca se detiene. El conservador del museo estaba a punto de demostrar el potencial oculto de la energía solar.
- ¡Madame y monsieur, su atención! - Aunque Serge parece más un científico, parece más un actor. - La luz emitida por nuestra estrella permite que los materiales se calienten, enciendan y derritan instantáneamente.
Un trabajador de un horno solar toma una rama normal y la coloca en una tina grande con un interior reflejado. Serge Chauvin tarda unos segundos en encontrar el punto de enfoque, y la palanca se enciende instantáneamente. ¡Maravillas!
Mientras los abuelos franceses jadean y gruñen, el trabajador del museo se acerca a un helióstato independiente y lo mueve exactamente para que los rayos reflejados golpeen una copia más pequeña del espejo parabólico instalado allí mismo. Este es otro experimento visual que muestra las capacidades del sol.
- ¡Madame y monsieur, ahora fundiremos el metal!
Serge Chauvin coloca una pieza de hierro en el soporte, mueve el tornillo de banco en busca de un punto focal y, habiéndolo encontrado, se aleja una corta distancia.
El sol está haciendo su trabajo rápidamente.
Un trozo de hierro se calienta instantáneamente, comienza a humear e incluso a chispas, sucumbiendo a los rayos calientes. En solo 10-15 segundos, se quema un agujero del tamaño de una moneda de 10 céntimos de euro.
- ¡Voila! - Serge se regocija.
Cuando regresamos al edificio del museo y los turistas franceses se sientan en la sala de cine para ver una película científica sobre el trabajo del horno solar y el laboratorio, el conserje nos cuenta cosas interesantes.
- Muy a menudo la gente pregunta por qué se necesita todo esto, - Serge Chauvin levanta las manos. - Desde el punto de vista de la ciencia, se han estudiado las posibilidades de la energía solar, aplicadas en la medida de lo posible en la vida cotidiana. Pero hay tareas que, en términos de su escala y complejidad de ejecución, requieren instalaciones como esta. Por ejemplo, ¿cómo simulamos el efecto del sol en la piel de una nave espacial? ¿O calentar la cápsula de descenso que regresa de la órbita a la Tierra?
En un recipiente refractario especial, instalado en el punto focal del horno solar, puede recrear tales, sin exagerar, condiciones sobrenaturales. Se ha calculado, por ejemplo, que un elemento de revestimiento debe soportar temperaturas de 2500 grados Celsius, y esto se puede probar empíricamente aquí en Odeillo.
El cuidador nos lleva a través del museo, donde se instalan varias exposiciones, participantes en numerosos experimentos llevados a cabo en el horno. Nos llama la atención el disco de freno de carbono …
- Oh, esto es del volante de un coche de Fórmula 1 - asiente Serge. - Su calentamiento en algunas condiciones es comparable al que podemos reproducir en el laboratorio.
Como se mencionó anteriormente, la temperatura en el punto focal se puede controlar usando helióstatos. Dependiendo de los experimentos realizados, varía de 1400 a 3500 grados. El límite inferior se requiere para la producción de hidrógeno en el laboratorio, un rango de 2200 a 3000 para probar varios materiales en condiciones extremas de calor. Finalmente, por encima de 3000 está el área de trabajo con nanomateriales, cerámica y creación de nuevos materiales.
“El horno de Odeillo no cumple tareas prácticas”, continúa Serge Chauvin. - A diferencia de nuestros colegas uzbecos, no dependemos de nuestras propias actividades económicas y nos dedicamos exclusivamente a la ciencia. Entre nuestros clientes no solo se encuentran científicos, sino también varios departamentos, por ejemplo, defensa.
Simplemente nos detenemos en una cápsula de cerámica, que resulta ser el casco de un barco no tripulado.
“El Departamento de Guerra construyó un horno solar de menor diámetro para sus propias necesidades prácticas aquí, en el valle cerca de Odeillo”, dice Serge. - Se puede ver desde algunos tramos de la carretera de montaña. Pero para los experimentos científicos, todavía recurren a nosotros.
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El supervisor explica cuál es la ventaja de la energía solar sobre cualquier otra en el curso de la realización de tareas científicas.
- Primero, el sol brilla gratis, - dobla los dedos. - En segundo lugar, el aire de la montaña contribuye a realizar experimentos en forma "pura", sin impurezas. En tercer lugar, la luz solar permite que los materiales se calienten mucho más rápido que cualquier otra instalación, lo cual es extremadamente importante para algunos experimentos.
Es curioso que el horno pueda funcionar casi todo el año. Según Serge Chauvin, el mes óptimo para realizar experimentos es abril.
- Pero si es necesario, el sol derretirá un trozo de metal para los turistas incluso en enero - sonríe el cuidador. - Lo principal es que el cielo está despejado y sin nubes.
Una de las ventajas indiscutibles de la existencia misma de este laboratorio único es su total apertura a los turistas. Hasta 80 mil personas vienen aquí anualmente, y esto hace mucho más para popularizar la ciencia entre adultos y niños que una escuela o universidad.
Font Romeu Odeillo es una típica ciudad pastoral francesa. Su principal diferencia con miles de otros es la coexistencia del misterio de la vida cotidiana y la ciencia. En el contexto de una parábola de espejo de 54 metros: vacas lecheras de montaña. Y el constante sol caliente.
Ahora pasemos a otro edificio.
Parte de las fotografías de Viktor Borisov.
A cuarenta y cinco kilómetros de Tashkent, en el distrito de Parkent, en las estribaciones del Tien Shan a una altitud de 1050 metros sobre el nivel del mar, hay una estructura única: el llamado Gran Horno Solar (BSP) con una capacidad de mil kilovatios. Se encuentra en el territorio del Instituto de Ciencia de Materiales NPO "Física-Sol" de la Academia de Ciencias de la República de Uzbekistán. Solo hay dos estufas de este tipo en el mundo, la segunda está en Francia.
"El BSP se puso en funcionamiento durante la Unión Soviética en 1987", dice Mirzasultan Mamatkassymov, secretario científico del Instituto de Ciencia de Materiales de NPO Physics-Solntse, Ph. D. - Se asignan fondos suficientes del presupuesto estatal para preservar este objeto único. Dos laboratorios del instituto están ubicados en nuestro país, cuatro en Tashkent, donde se ubica la principal base científica, en la que se estudian las propiedades químicas y físicas de nuevos materiales. Estamos en proceso de su síntesis. Experimentamos con estos materiales, observando el proceso de fusión a diferentes temperaturas.
BSP es un complejo óptico-mecánico complejo con sistemas de control automático. El complejo consta de un campo de helióstatos ubicado en la ladera de una montaña y que dirige los rayos del sol hacia un concentrador de paraboloides, que es un espejo cóncavo gigante. En el foco de este espejo, se crea la temperatura más alta: ¡3000 grados Celsius!
El campo de helióstatos consta de sesenta y dos helióstatos escalonados. Proporcionan a la superficie del espejo del concentrador un flujo de luz en el modo de seguimiento continuo del Sol a lo largo del día. Cada helióstato, que mide siete metros y medio por seis metros y medio, consta de 195 elementos de espejo planos llamados "facetas". El área reflectante del campo de helióstatos es de 3022 metros cuadrados.
El concentrador, al que los helióstatos dirigen los rayos del sol, es una estructura ciclópea de cuarenta y cinco metros de altura y cincuenta y cuatro de ancho.
Cabe señalar que la ventaja de los hornos solares, en comparación con otros tipos de hornos, es la consecución instantánea de una temperatura elevada, lo que permite obtener materiales puros sin impurezas (gracias también a la pureza del aire de la montaña). Se utilizan para el petróleo y el gas, la industria textil y otras industrias.
Los espejos tienen una cierta vida útil y tarde o temprano fallan. En nuestros talleres fabricamos espejos nuevos que sustituyen a los antiguos. Hay 10700 de ellos solo en el concentrador y 12090 en heliostatos. El proceso de fabricación de espejos se lleva a cabo en instalaciones de vacío, donde se rocía aluminio sobre la superficie de los espejos gastados.
Ferghana. Ru: - ¿Cómo se resuelve el problema de encontrar especialistas, después de todo, después del colapso de la Unión, estaban saliendo al extranjero?
Mirzasultan Mamatkassymov: - En el momento de la instalación en 1987, trabajaban aquí especialistas de Rusia y Ucrania, que formaron a los nuestros. Gracias a nuestra experiencia, ahora tenemos la oportunidad de formar a especialistas en este campo por nuestra cuenta. Nos llegan jóvenes del departamento de física de la Universidad Nacional de Uzbekistán. Después de graduarme de la universidad, yo mismo trabajo aquí desde 1991.
Ferghana. Ru: - Cuando miras esta grandiosa estructura, las delicadas estructuras metálicas, como si flotaran en el aire y al mismo tiempo sostuvieran la "armadura" del concentrador, te vienen a la mente fotogramas de películas de ciencia ficción …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Bueno, en mi vida nadie ha intentado rodar ciencia ficción utilizando estos "escenarios" únicos. Es cierto que las estrellas del pop uzbeko vinieron a grabar sus clips.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Hoy fundiremos briquetas prensadas a partir de óxido de aluminio en polvo, cuyo punto de fusión es de 2500 grados Celsius. Durante el proceso de fusión, el material fluye por un plano inclinado y gotea en una bandeja especial donde se forman los gránulos. Se envían a un taller de cerámica situado cerca del BSP, donde se muelen y se utilizan para la fabricación de diversos productos cerámicos, que van desde pequeños alimentadores de hilo para la industria textil hasta bolas de cerámica huecas que parecen salas de billar. Las bolas se utilizan en la industria del petróleo y el gas como flotadores. Al mismo tiempo, la evaporación de la superficie de los productos derivados del petróleo almacenados en grandes contenedores en los depósitos de petróleo disminuye entre un 15 y un 20 por ciento. En los últimos años, hemos producido alrededor de seiscientos mil de estos flotadores.
Fabricamos aisladores y otros productos para la industria eléctrica. Se caracterizan por una mayor resistencia al desgaste y resistencia. Además del óxido de aluminio, también utilizamos un material más refractario: el óxido de circonio con un punto de fusión de 2700 grados Celsius.
El control del proceso de fusión se realiza mediante el llamado "sistema de visión", que está equipado con dos cámaras de televisión especiales. Uno de ellos transfiere directamente la imagen a un monitor separado, el otro a una computadora. El sistema le permite monitorear el proceso de fusión y realizar varias mediciones.
Cabe agregar que el BLB también se utiliza como un instrumento astrofísico universal que abre la posibilidad de realizar estudios del cielo estrellado por la noche.
Además de los trabajos anteriores, el instituto presta gran atención a la fabricación de equipos médicos basados en cerámicas funcionales (esterilizadores), instrumentos abrasivos, secadores y mucho más. Dicho equipo se ha implementado con éxito en instituciones médicas de nuestra república, así como en instituciones similares en Malasia, Alemania, Georgia y Rusia.
Paralelamente, el instituto desarrolló instalaciones solares de baja potencia. Por ejemplo, los científicos del instituto crearon hornos solares con una capacidad de un kilovatio y medio, que se instalaron en el territorio del Instituto Tabbin de Metalurgia (Egipto) y en el Centro Metalúrgico Internacional en Hyderabad (India).
