V skutočnosti existuje na svete niekoľko podobných štruktúr. Začnime so solárnou pecou vo Francúzsku, t. J. Vo Francúzsku.
Solárna pec vo Francúzsku je navrhnutá tak, aby generovala a koncentrovala vysoké teploty potrebné pre rôzne procesy.
To sa deje zachytením slnečných lúčov a sústredením ich energie na jednom mieste. Konštrukcia je zakrivená zrkadlom, ich žiarenie je také veľké, že sa na ne nedá pozerať, bolí to v očiach. V roku 1970 bola táto stavba postavená, východné Pyreneje boli vybrané ako najvhodnejšie miesto. A dodnes zostáva pec najväčšia na svete.
Radom zrkadiel sú priradené funkcie parabolického reflektora a režim vysokej teploty v ohnisku môže dosiahnuť 3500 stupňov. Okrem toho môžete nastaviť teplotu zmenou uhlov zrkadiel.
Solárna rúra využívajúca prírodné zdroje, ako je slnečné svetlo, sa považuje za nevyhnutnú metódu generovania vysokých teplôt. A zase sa používajú na celý rad procesov. Výroba vodíka si teda vyžaduje teplotu 1400 stupňov. Skúšobné režimy materiálov vykonávané pri vysokých teplotách zabezpečujú teplotu 2500 stupňov. Takto sa testujú kozmické lode a jadrové reaktory.
Takže solárna rúra nie je len úžasná budova, ale je tiež životne dôležitá a efektívna, pričom sa považuje za ekologický a relatívne lacný spôsob, ako dosiahnuť vysoké teploty.
Propagačné video:
Súbor zrkadiel pôsobí ako parabolický reflektor. Svetlo je zaostrené v jednom strede. A teplota tam môže dosiahnuť teploty, pri ktorých môže byť oceľ roztavená.
Teplota sa však dá nastaviť nastavením zrkadiel pod rôznymi uhlami.
Napríklad na výrobu vodíka sa používajú teploty okolo 1400 stupňov. Teplota 2500 stupňov - na testovanie materiálov v extrémnych podmienkach. Týmto spôsobom sa napríklad skúšajú jadrové reaktory a kozmické lode. Na výrobu nanomateriálov sa však používajú teploty až 3500 stupňov.
Solárna rúra je lacný, efektívny a ekologický spôsob generovania vysokých teplôt.
Na juhozápade Francúzska hrozno korenuje pozoruhodne a dozrieva všetky druhy ovocia - je horúco! Slnko sem okrem iného svieti takmer 300 dní v roku, a pokiaľ ide o počet jasných dní, sú tieto miesta pravdepodobne len druhoradé pri Cote d'Azur. Ak charakterizujeme údolie neďaleko Odeillo z hľadiska fyziky, potom je tu svetelné žiarenie 800 wattov na 1 meter štvorcový. Osem výkonných žiaroviek. Málo? Dosť na to, aby sa čadič rozšíril do kaluže!
Pokračujme v našom turné s časopisom Onliner.by:
„Solárna pec v Odeillo má kapacitu 1 megawatt, čo si vyžaduje takmer 3 000 metrov zrkadlovej plochy,“hovorí Serge Chauvin, správca miestneho múzea slnečnej energie. - Okrem toho musíte zhromažďovať svetlo z takého veľkého povrchu do ohniska s priemerom jedálenského taniera.
Heliostaty - špeciálne zrkadlové dosky - sú umiestnené oproti parabolickému zrkadlu. Je ich 63 so 180 sekciami. Každý heliostat má svoje vlastné „miesto zodpovednosti“- sektor paraboly, ktorý odráža zozbierané svetlo. Už na konkávnom zrkadle sa lúče slnka zhromažďujú v ohnisku - práve v peci. V závislosti od intenzity žiarenia (odčítanie - jasnosť oblohy, denný čas a ročný čas) sa teploty môžu veľmi líšiť. Teoreticky - až na 3800 stupňov Celzia, v skutočnosti to bolo až 3600 stupňov.
"Spolu s pohybom slnka sa heliostaty pohybujú po oblohe," začal Serge Chauvin svoju exkurziu. - Každý má na zadnej strane motor a spolu sú ovládané centrálne. Nie je potrebné ich umiestňovať do ideálnej polohy - v závislosti od úloh laboratória sa môže stupeň v ohnisku meniť.
Stavba solárnej pece v Odeillo sa začala začiatkom 60. rokov a bola uvedená do prevádzky už v 70. rokoch. Po dlhú dobu zostal jediný svojho druhu na planéte, ale v roku 1987 bola v blízkosti Taškentu postavená kópia. Serge Chauvin sa usmieva: „Áno, presne kópia.“
Mimochodom, sovietska pec zostáva aj naďalej funkčná. Vykonávajú na ňom však nielen experimenty, ale vykonávajú aj niektoré praktické úlohy. Je pravda, že umiestnenie pece neumožňuje dosiahnutie rovnakých vysokých teplôt ako vo Francúzsku - v ohnisku uzbeckých vedcov sa podarilo dosiahnuť menej ako 3 000 stupňov.
Parabolické zrkadlo sa skladá z 9 000 faziet. Každá z nich je leštená, potiahnutá hliníkom a mierne konkávna pre lepšie zaostrenie. Po vybudovaní pece boli všetky fasety nainštalované a ručne kalibrované - trvalo to tri roky!
Serge Chauvin nás vedie na miesto blízko budovy rúry. Spoločne s nami - skupinou turistov, ktorí pricestovali do Odeillo autobusom - sa tok milovníkov vedeckého exotizmu nikdy nezastaví. Kurátor múzea sa chystal predviesť skrytý potenciál slnečnej energie.
- Madam a monsieur, vaša pozornosť! - Hoci Serge vyzerá skôr ako vedec, vyzerá skôr ako herec. - Svetlo vyžarované našou hviezdou umožňuje materiálom okamžite ich zahriať, zapáliť a roztaviť.
Pracovník solárnej pece vyberie pravidelnú vetvu a umiestni ju do veľkej kade so zrkadlovým interiérom. Nájdenie zaostrovacieho bodu trvá Serge Chauvina pár sekúnd a palica okamžite vzrastie. Divy!
Zatiaľ čo francúzski starí rodičia zalapali po dychu a zastonali, pracovník múzea prechádza k voľne stojaciemu heliostatu a presúva ho presne tak, aby odrážané lúče zasiahli menšiu kópiu parabolického zrkadla nainštalovaného priamo tam. Toto je ďalší vizuálny experiment ukazujúci schopnosti slnka.
- Madam a monsieur, teraz roztavíme kov!
Serge Chauvin vloží do držiaka kúsok železa, premiestni zverák pri hľadaní ohniska a po jeho nájdení sa vzdiali na krátku vzdialenosť.
Slnko rýchlo robí svoju prácu.
Kus železa sa okamžite zahreje, začne fajčiť a dokonca iskry, ktoré podľahnú horúcim lúčom. Len za 10 - 15 sekúnd sa v nej vypáli diera s veľkosťou 10 euro centov.
- Voila! - Serge sa raduje.
Keď sa vraciame do budovy múzea a francúzski turisti si sadnú do kinosály, aby sledovali vedecký film o práci solárnej rúry a laboratória, správca nám hovorí zaujímavé veci.
- Ľudia sa najčastejšie pýtajú, prečo je toto všetko potrebné. - Serge Chauvin zodvihne ruky. - Z hľadiska vedy sa skúmali možnosti slnečnej energie, ktoré sa podľa možnosti uplatňujú v každodennom živote. Existujú však úlohy, ktoré si z hľadiska rozsahu a zložitosti vykonávania vyžadujú také inštalácie. Ako napríklad môžeme simulovať vplyv slnka na pokožku kozmickej lode? Alebo ohrievanie zostupnej kapsuly vracajúcej sa z obežnej dráhy na Zem?
V špeciálnom žiaruvzdornom obale, ktorý je nainštalovaný v ohnisku solárnej pece, môžete také neobvyklé podmienky znovu vytvoriť bez preháňania. Vypočítalo sa napríklad, že prvok opláštenia musí odolať teplotám 2 500 stupňov Celzia - a to sa dá experimentálne overiť tu v Odeillo.
Správca nás vedie múzeom, kde sú inštalované rôzne exponáty - účastníci mnohých experimentov uskutočňovaných v peci. Upozorňujeme na uhlíkový brzdový kotúč …
- Och, táto vec je z volantu vozidla Formuly 1, - prikývne Serge. - Jeho zohrievanie za určitých podmienok je porovnateľné s tým, čo môžeme reprodukovať v laboratóriu.
Ako je uvedené vyššie, teplota v ohnisku sa dá regulovať pomocou heliostatov. V závislosti od uskutočnených experimentov sa pohybuje od 1400 do 3500 stupňov. Spodná hranica sa vyžaduje na výrobu vodíka v laboratóriu, rozsah od 2200 do 3 000 na testovanie rôznych materiálov v extrémnych teplotných podmienkach. Nakoniec, nad 3000 je oblasť práce s nanomateriálmi, keramikou a tvorbou nových materiálov.
„Rúra v Odeillo nespĺňa praktické úlohy,“pokračuje Serge Chauvin. - Na rozdiel od našich uzbeckých kolegov nezávisíme od vlastných hospodárskych činností a zaoberáme sa výlučne vedou. Medzi našich zákazníkov patria nielen vedci, ale aj rôzne oddelenia, napríklad obrana.
Len sme sa zastavili pri keramickej kapsule, ktorá sa ukázala byť trupom sondy.
„Vojenské oddelenie tu postavilo solárnu pec s menším priemerom pre svoje vlastné praktické potreby v údolí neďaleko Odeillo,“hovorí Serge. - Je vidieť z niektorých úsekov horskej cesty. Ale pre vedecké experimenty sa stále obracajú na nás.
Supervízor vysvetľuje, aké výhody má solárna energia oproti iným pri vykonávaní vedeckých úloh.
- Najprv slnko svieti zadarmo, - ohýba prsty. - Po druhé, horský vzduch prispieva k uskutočňovaniu experimentov v „čistej“podobe - bez nečistôt. Po tretie, slnečné svetlo umožňuje, aby sa materiály zohrievali oveľa rýchlejšie ako ktorákoľvek iná inštalácia, čo je pre niektoré experimenty mimoriadne dôležité.
Je zvláštne, že rúra môže pracovať takmer celý rok. Podľa Sergeja Chauvina je optimálnym mesiacom na vykonávanie experimentov apríl.
- Ale ak to bude potrebné, slnko roztaví kúsok kovu pre turistov už v januári, - správca sa usmieva. - Hlavná vec je, že obloha je jasná a bez mračna.
Jednou z nesporných výhod samotnej existencie tohto jedinečného laboratória je jeho úplná otvorenosť pre turistov. Ročne sem príde až 80 tisíc ľudí, čo robí popularizáciu vedy medzi dospelými a deťmi oveľa viac ako škola alebo univerzita.
Font Romeu Odeillo je typické francúzske pastoračné mesto. Jeho hlavným rozdielom oproti tisíckam ďalších je koexistencia tajomstva každodenného života a vedy. Na pozadí 54-metrového zrkadla parabola - horské dojnice. A stále horúce slnko.
Teraz prejdeme do inej budovy.
Časť fotografií Viktora Borisova.
Štyridsaťpäť kilometrov od Taškentu, v okrese Parkent, na úpätí Tien Shan v nadmorskej výške 1050 metrov nad morom, je jedinečná stavba - takzvaná veľká solárna rúra (BSP) s kapacitou tisíc kilowattov. Nachádza sa na území Ústavu materiálových vied NPO „Fyzika-Slnko“Akadémie vied Uzbeckej republiky. Na svete existujú iba dve takéto kachle, druhá vo Francúzsku.
„BSP bol uvedený do prevádzky v Únii v roku 1987,“hovorí Mirzasultan Mamatkassymov, vedecký tajomník Ústavu materiálových vied Vedecko-výrobnej asociácie „Fyzika-solntse“, Ph. D. - Na zachovanie tohto jedinečného objektu je zo štátneho rozpočtu vyčlenených dostatočné množstvo prostriedkov. V našej krajine sa nachádzajú dve laboratóriá ústavu, štyri v Taškente, kde sa nachádza hlavná vedecká základňa, na ktorej sa skúmajú chemické a fyzikálne vlastnosti nových materiálov. Sme v procese ich syntézy. Experimentujeme s týmito materiálmi a pozorujeme proces topenia pri rôznych teplotách.
BSP je komplexný opticko-mechanický komplex s automatickými riadiacimi systémami. Komplex pozostáva z heliostatického poľa umiestneného na strane hory a smerujúceho slnečné lúče do paraboloidného koncentrátora, ktorým je obrovské konkávne zrkadlo. V ohnisku tohto zrkadla sa vytvorí najvyššia teplota - 3 000 stupňov Celzia!
Heliostatické pole pozostáva zo šesťdesiatdva rozložených heliostatov. Poskytujú zrkadlový povrch koncentrátora svetelným tokom v režime nepretržitého sledovania Slnka po celý deň. Každý heliostat merajúci sedem a pol po šiestich a pol metroch pozostáva z 195 plochých zrkadlových prvkov nazývaných „fazety“. Odrazová plocha heliostatického poľa je 3022 metrov štvorcových.
Koncentrátor, do ktorého heliostaty smerujú slnečné lúče, je cyklopeanská štruktúra vysoká štyridsaťpäť metrov a šírka päťdesiatštyri metrov.
Je potrebné poznamenať, že výhodou solárnych pecí je v porovnaní s inými typmi pecí okamžité dosiahnutie vysokej teploty, ktorá umožňuje získať čisté materiály bez nečistôt (vďaka čistote horského vzduchu). Používajú sa na ropu a plyn, textil a mnoho ďalších priemyselných odvetví.
Zrkadlá majú určitú životnosť a skôr alebo neskôr zlyhajú. V našich dielňach vyrábame nové zrkadlá, ktoré nahrádzajú tie staré. Existuje ich len 10 000 v koncentrátore a 1 090 v heliostatoch. Proces výroby zrkadiel sa uskutočňuje vo vákuových zariadeniach, kde sa na povrch použitých zrkadiel nanáša striekaný hliník.
Ferghana. Ru: - Ako vyriešite problém s hľadaním špecialistov, nakoniec, po kolapse Únie, odtekali do zahraničia?
Mirzasultan Mamatkassymov: - V čase inštalácie v roku 1987 tu pracovali odborníci z Ruska a Ukrajiny, ktorí nás školili. Vďaka našim skúsenostiam máme teraz príležitosť vyškoliť odborníkov v tejto oblasti sami. Mladí ľudia k nám prichádzajú z oddelenia fyziky na Uzbeckej národnej univerzite. Po ukončení vysokej školy som tu sám pracoval od roku 1991.
Ferghana. Ru: - Keď sa pozriete na túto veľkolepú štruktúru, na jemné kovové štruktúry, akoby sa vznášali vo vzduchu a zároveň podporovali „brnenie“koncentrátora, na myseľ sa objavia rámce sci-fi filmov …
Mirzasultan Mamatkassymov: - V mojom živote sa nikto nesnažil zastreliť sci-fi pomocou tejto jedinečnej „scenérie“. Je pravda, že uzbecké popové hviezdy zastrelili svoje klipy.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Dnes budeme taviť brikety lisované z práškového oxidu hlinitého, ktorého teplota topenia je 2500 stupňov Celzia. Počas procesu tavenia materiál tečie dole po naklonenej rovine a kvapká do špeciálnej misky, kde sa tvoria granule. Posiela sa do keramickej dielne, ktorá sa nachádza neďaleko BSP, kde sa melie a používa sa na výrobu rôznych keramických výrobkov, od malých podávačov priadze pre textilný priemysel až po duté keramické gule pripomínajúce biliardové miestnosti. Gule sa používajú v ropnom a plynárenskom priemysle ako plaváky. Zároveň sa odparuje z povrchu ropných produktov skladovaných vo veľkých kontajneroch v ropných skladoch o 15 až 20 percent. V posledných rokoch sme vyrobili asi šesťstotisíc týchto plavákov.
Vyrábame izolátory a ďalšie výrobky pre elektrotechnický priemysel. Vyznačujú sa zvýšenou odolnosťou proti opotrebeniu a pevnosťou. Okrem oxidu hlinitého používame aj žiaruvzdornejší materiál - oxid zirkónia s teplotou topenia 2700 stupňov Celzia.
Kontrolu procesu tavenia vykonáva takzvaný „systém videnia“, ktorý je vybavený dvoma špeciálnymi televíznymi kamerami. Jeden z nich priamo prenesie obrázok na samostatný monitor, druhý do počítača. Systém umožňuje monitorovať proces tavenia a vykonávať rôzne merania.
Je potrebné dodať, že BLB sa používa aj ako univerzálny astrofyzikálny nástroj, ktorý otvára možnosť vykonávať štúdie hviezdnej oblohy v noci.
Okrem uvedených prác ústav venuje veľkú pozornosť výrobe zdravotníckych zariadení založených na funkčnej keramike (sterilizátory), brúsnych nástrojoch, sušičkách a oveľa viac. Takéto vybavenie bolo úspešne implementované v zdravotníckych zariadeniach našej republiky, ako aj v podobných zariadeniach v Malajzii, Nemecku, Gruzínsku a Rusku.
Súčasne inštitút vyvinul nízkoenergetické solárne zariadenia. Napríklad vedci ústavu vytvorili solárne pece s kapacitou jeden a pol kilowattov, ktoré boli inštalované na území Tabinského hutníckeho ústavu (Egypt) a Medzinárodného hutníckeho centra v Hajdarábade (India).