Menu

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Forn solar, funcionament i aplicacions

Forn solar, funcionament i aplicacions

Un forn solar és un sistema òptic per proporcionar radiació solar concentrada. L'energia concentrada de la llum solar es pot utilitzar per:

  • L'escalfament simple d'un material.
  • Experiments d'envelliment de plàstics o pintures
  • Reaccions químiques endotèrmics
  • Experiments de càrrega amb components mecànics o elèctrics.

El sistema de forn solar és àmpliament usat en centrals d'energia solar tèrmica.

La diferència de sistema del orn solar amb un panell solar és que el panell solar capta i converteix directament l'energia solar mentre que el forn solar únicament la reflecteix i la concentra en un punt.

Com funciona un forn solar?

El component de concentració d'un forn solar funciona en principi com un vidre encès. Per raons tècniques, però, s'utilitza un mirall buit o parabòlic, que concentra la llum incident del sol en un punt focal.

La superfície reflectant d'aquest concentrador pot ser d'un metre quadrat a diversos 100 metres quadrats. Si es requereixen àrees més grans, generalment es fa servir un camp d'heliòstats, en què diversos miralls plans assignen la llum a un sol punt.

Per garantir una il·luminació òptima del oncentrador, cal seguir contínuament el heliòstat a el sol. Això es fa mitjançant un software que calcula constantment la posició actual del sol. Una altra opció és utilitzar un sensor per determinar la posició del sol.

Per a un forn solar amb un concentrador, hi ha tres tipus:

  • Concentrador de seguiment directe.
  • Estacionari en l'eix concentrador amb heliostato rastrejat.
  • Estacionari fora de l'eix concentrador amb heliostato rastrejat.

Per concentradors més grans, aquests es componen de miralls plans individuals. També es poden presentar en una disposició de Fresnel, de miralls d'enfocament individuals.

Els components reflectants han de complir amb certs criteris qualitatius. Per tant, és important que la reflectivitat sigui el més alta possible, o exactament coneguda, així com la dispersió de la superfície reflectant. Les longituds d'ona a reflectir també són un criteri important, si, per exemple, es desitja fer ús dels components UV (A, B) de la llum solar.

La condició prèvia per a una concentració efectiva és la llum solar directa dirigida. Per tant, les condicions climàtiques en la ubicació d'un forn solar són molt importants.

Aplicacions d'un forn solar

Els llamps són enfocats sobre una àrea de la mida d'una olla i poden arribar a una temperatura de 4.000 ° C, depenent del rocés instal·lat, per exemple:

  • Aproximadament 1000 ° C per receptors metàl·lics produint aire calent per a la següent generació de torres solars.
  • Aproximadament 1400 ° C per produir hidrogen trencant molècules de metà.
  • Fins 2500 ° C per provar materials que seran usats en ambients extrems com ara reactors nuclears o vehicles espacials per reentrades atmosfèriques.
  • Fins 3500 ° C per a produir nanomaterials per sublimació induïda solar i refredament controlat, tal com nanotubs de carboni o nanopartícules de zinc.

S'ha suggerit que els forns solars podrien ser usats en l'espai per proporcionar energia per a usos industrials.

La seva dependència d'un clima assolellat és un factor limitant com una font d'energia renovable a la Terra, però podria ser combinat amb sistemes d'emmagatzematge d'energia termal per a la producció d'energia durant dies ennuvolats o durant la nit.

També existeixen els forns solars a petita escala, en aquests casos la temperatura en el punt de concentració no és tan alta. S'utilitzen, per exemple per alimentar motors Stirling petits o cuines solars.

Cuines solars

El principi del orn solar també es fa servir per construir cuines solars barates i per a la pasteurització solar d'aigua.

Una cuina solar generalment consta d'una o més plaques de metall disposades com un mirall còncau, de manera que es genera calor en el focus.

Els forns solars s'han presentat com una alternativa adequada per als països en desenvolupament assolellats des de la dècada de 1960. Això és per raons de salut i ambientals. Després de tot, l'ús d'una estufa solar allibera menys gasos nocius que amb la cuina tradicional a llenya o altre material vegetal.

A més, mentre es cuina amb una cuina solar no es basen en l'ús de la planta o de combustibles fòssils i redueix les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

No obstant això, la taxa d'acceptació de les cuines solars en els països en desenvolupament és baixa, en part a causa de factors econòmics, culturals i polítics.

Autor:

Data de publicació: 17 de maig de 2018
Última revisió: 14 de abril de 2020