Un forn solar és un sistema òptic per proporcionar radiació solar concentrada. La tècnica del forn solar es basa a reflectir la radiació solar duna superfície i concentrar-la tota en un únic punt.
Algunes centrals denergia solar tèrmica utilitzen aquesta tècnica per escalfar el fluid de treball que utilitzen per generar electricitat.
Aquesta tècnica presenta avantatges i desavantatges. En primer lloc, és una font denergia renovable. Tot i això, la seva dependència d'un clima assolellat és un factor limitant. Tot i això, es podria combinar amb sistemes demmagatzematge denergia tèrmica.
Com funciona un forn solar?
Un forn solar funciona mitjançant un mirall buit o en forma parabòlica per concentrar la llum incident dels raigs solars en un punt focal.
La superfície reflectora daquest concentrador pot ser dun a cent 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.
Els components reflectors han de complir amb certs criteris qualitatius. Per tant, és important que la reflectivitat sigui el més alta possible.
La condició prèvia per a una concentració efectiva és la llum solar directa dirigida. Per tant, les condicions climàtiques a la ubicació d'un forn solar juguen un paper fonamental. A més, les longituds d'ona que cal reflectir també són un criteri important.
Concentrador solar
Per garantir una il·luminació òptima del concentrador, cal seguir contínuament l'heliòstat al sol. Això es pot aconseguir de dues maneres: o bé mitjançant un programari que calcula la posició del Sol o utilitzant un sensor de radiació solar.
Per a un forn solar amb un concentrador, hi ha tres tipus:
-
Concentrador de seguiment directe.
-
Estacionari a l'eix concentrador amb heliòstat rastrejat.
-
Estacionari fora de l'eix concentrador amb heliòstat rastrejat.
Per a concentradors més grans, aquests es componen de miralls plans individuals. També es poden presentar a una disposició de Fresnel, de miralls denfocament individuals.
Per què serveix un forn solar?
Els forns solars concentren la radiació solar en un punt focal per assolir temperatures molt altes. En alguns dissenys, es poden arribar a generar temperatures al voltant de 4.000 °C. A continuació mostrem alguns exemples de diferents tipus de forn solar:
-
Generació delectricitat: el forn concentra tota lenergia solar en un punt per subministrar energia tèrmica a les centrals termosolars. Aquestes centrals elèctriques treballen amb temperatures entre 300 i 1000 graus Celsius. El funcionament d'aquestes instal·lacions es basa en la transformació d'energia tèrmica a electricitat.
-
Provocar reaccions químiques endotèrmiques. Per exemple, la producció dhidrogen a partir del trencament de molècules de metà.
-
Per escalfar un material. Els forns solars s'utilitzen per provar la resistència d'alguns materials que es faran servir en fonts extremes de calor, com per exemple en reactors nuclears.
-
A temperatures molt elevades és possible produir nanomaterials per sublimació induïda solar i refredament controlat.
-
Els forns solars podrien ser una opció per fer-los servir a l'espai per proporcionar energia.
-
Font de calor de motors Stirling: és una manera de convertir de forma directa l'energia solar en energia mecànica.
-
Cocció daliments. A una escala més petita, es poden fer servir forns solars en substitució dels forns convencionals.
-
Experiments d'envelliment de plàstics o de pintures.
Forns solars per cuinar aliments
Els forns solars també es fan servir per construir cuines solars barates i per a la pasteurització solar d'aigua.” Aquest tipus de cuina solar pot assolir temperatures de 150ºC que és suficient per cuinar.
Una cuina solar generalment consta d'una o més plaques de metall disposades com un mirall còncau, de manera que es genera calor al focus que és la zona de cocció.
Els forns solars s'han presentat com una alternativa adequada per als països en desenvolupament assolellats des de la dècada del 1960. Això és per raons de salut i ambientals. Al cap ia la fi, l'ús d'una estufa solar allibera menys gasos nocius que un forn convencional.
A més, mentre es cuina amb una cuina solar no es basen en lús de la planta o de combustibles fòssils i redueix les emissions de gasos defecte hivernacle.
Tanmateix, la taxa d'acceptació de les cuines solars als països en desenvolupament és baixa, en part a causa de factors econòmics, culturals i polítics.