Zapravo, u svijetu postoji nekoliko sličnih struktura. Krenimo od solarne peći u Francuskoj, tj. Francuskoj.
Solarna peć u Francuskoj dizajnirana je da generira i koncentrira visoke temperature potrebne za razne procese.
To se postiže hvatanjem sunčevih zraka i koncentriranjem njihove energije na jednom mjestu. Struktura je prekrivena zakrivljenim ogledalima, sjaj im je toliko velik da ih je nemoguće gledati, boli ih u očima. 1970. godine podignuta je ta građevina, kao najprikladnije mjesto izabrani su Istočni Pireneji. I do danas Peć ostaje najveća na svijetu.
Niz zrcala dodjeljuju se funkcije paraboličnog reflektora, a režim visoke temperature u samom fokusu može doseći 3500 stupnjeva. Nadalje, možete podesiti temperaturu mijenjanjem kutova ogledala.
Solarna pećnica, koristeći se prirodnim resursima poput sunčeve svjetlosti, smatra se neophodnom metodom za stvaranje visokih temperatura. A oni se, pak, koriste za razne procese. Dakle, za proizvodnju vodika potrebna je temperatura od 1400 stupnjeva. Načini ispitivanja materijala izvedenih u uvjetima visoke temperature predviđaju temperaturu od 2500 stupnjeva. Tako se testiraju svemirske letjelice i nuklearni reaktori.
Dakle, solarna pećnica nije samo nevjerojatna građevina, već je i vitalna i učinkovita, a istovremeno se smatra ekološkim i relativno jeftinim načinom postizanja visokih temperatura.
Promotivni video:
Niz zrcala djeluje kao parabolični reflektor. Svjetlost je fokusirana u jednom centru. A temperatura tamo može doseći temperature na kojima se čelik može rastopiti.
Ali temperaturu možete prilagoditi postavljanjem ogledala pod različitim kutovima.
Na primjer, temperature oko 1400 stupnjeva koriste se za proizvodnju vodika. Temperatura 2500 stupnjeva - za ispitivanje materijala u ekstremnim uvjetima. Na primjer, na ovaj se način testiraju nuklearni reaktori i svemirske letjelice. Ali temperature do 3500 stupnjeva koriste se za proizvodnju nanomaterijala.
Solarna pećnica je jeftin, učinkovit i ekološki prihvatljiv način stvaranja visokih temperatura.
Na jugozapadu Francuske grožđe se iznimno ukorijeni i sve vrste voća dozrijevaju - vruće je! Između ostalog, ovdje sunce obasjava gotovo 300 dana u godini, a po broju vedrih dana ova su mjesta možda na drugom mjestu od Azurne obale. Ako s gledišta fizike okarakteriziramo dolinu u blizini Odeila, tada je snaga zračenja svjetlosti 800 vata na 1 kvadratni metar. Osam snažnih žarulja sa žarnom niti. Malo? Dovoljno da se komad bazalta raširi u lokvu!
Nastavimo našu turneju s časopisom Onliner.by:
"Solarna pećnica u Odeilu ima kapacitet od 1 megavata, a za to je potrebno gotovo 3000 metara zrcalne površine", kaže Serge Chauvin, skrbnik lokalnog muzeja solarne energije. - Štoviše, trebate prikupiti svjetlost s tako velike površine u žarište s promjerom tanjura za večeru.
Heliostati - posebne zrcalne ploče - instalirani su nasuprot paraboličnom zrcalu. Ima ih 63 sa 180 odjeljaka. Svaki heliostat ima svoju "točku odgovornosti" - sektor parabole, koji odražava prikupljenu svjetlost. Već na konkavnom ogledalu sunčeve zrake skupljaju se u žarištu - samoj pećnici. Ovisno o intenzitetu zračenja (čitaj - jasnoća neba, doba dana i doba godine), temperature mogu biti vrlo različite. Teoretski - do 3800 Celzijevih stupnjeva, u stvarnosti se popeo na 3600.
"Zajedno s kretanjem sunca, heliostati se kreću nebom", započinje svoj izlet Serge Chauvin. - Svaka osoba ima motor straga i zajedno se upravljaju centralno. Nije ih potrebno postavljati u idealnom položaju - ovisno o zadacima laboratorija, stupanj u žarištu može biti različit.
Izgradnja solarne peći u Odeilu je započela početkom 60-ih, a puštena je u pogon već u 70-ima. Dugo vremena ostao je jedini takve vrste na planeti, ali 1987. kopija je podignuta u blizini Taškenta. Serge Chauvin se nasmiješi: "Da, točno kopiju."
Sovjetska pećnica, usput, također ostaje operativna. Na njemu, međutim, provode ne samo eksperimente, već i obavljaju neke praktične zadatke. Istina, položaj peći ne dopušta postizanje istih visokih temperatura kao u Francuskoj - u žarištu uzbekistanski znanstvenici uspijevaju doći ispod 3000 stupnjeva.
Parabolično ogledalo sastoji se od 9000 lica. Svaka je polirana, aluminijski presvučena i lagano konkavna za bolje izoštravanje. Nakon što je sagrađena pećna zgrada, sve su face ugrađene i kalibrirane ručno - trebale su tri godine!
Serge Chauvin vodi nas do mjesta u blizini zgrade pećnice. Zajedno s nama - skupinom turista koji su u Odeillo stigli autobusom - protok ljubitelja znanstvene egzotičnosti nikada ne prestaje. Kustos muzeja spremao se pokazati skriveni potencijal sunčeve energije.
- Gospođo i monsieur, vaša pažnja! - Iako Serge više liči na znanstvenika, on više liči na glumca. - Svjetlost koju emitira naša zvijezda omogućuje materijalima da ih trenutačno zagrijavaju, zapaljuju i tope.
Radnik solarne pećnice uzima običnu granu i smješta je u veliku posudu s unutarnjim zrcalom. Serge Chauvin treba nekoliko sekundi da pronađe točku fokusa, a štap se odmah rasplamsa. Čuda!
Dok se francuski djed i baka dižu i dobacuju, muzejski radnik prelazi na stojeći heliostat i pomiče ga točno tako da reflektirane zrake padnu u manju kopiju parabolskog zrcala instaliranog upravo tamo. Ovo je još jedan vizualni eksperiment koji pokazuje mogućnosti sunca.
- Gospođo i monsieur, sad ćemo rastopiti metal!
Serge Chauvin ubacuje komad željeza u držač, pomiče vibru u potrazi za žarišnom točkom i, pronalazeći ga, odmakne se kratkom udaljenošću.
Sunce brzo radi svoj posao.
Komad željeza odmah se zagrijava, počinje dimiti, pa čak i iskre, podliježući vrućim zrakama. U samo 10-15 sekundi u njemu se sagorije rupa veličine kovanice od 10 eura.
- Voila! - Serge se raduje.
Dok se vraćamo u zgradu muzeja, a francuski turisti sjede u kino dvorani i gledaju znanstveni film o radu solarne pećnice i laboratorija, skrbnik nam govori zanimljive stvari.
- Najčešće se ljudi pitaju zašto je sve to potrebno - Serge Chauvin digne ruke. - S gledišta znanosti, proučavane su mogućnosti solarne energije, primjenjene tamo gdje je to moguće u svakodnevnom životu. Ali postoje zadaci koji, s obzirom na njihov obujam i složenost izvršenja, zahtijevaju ovakve instalacije. Na primjer, kako simuliramo utjecaj sunca na kožu svemirskog broda? Ili zagrijavanje kapsule za spuštanje koja se vraća iz orbite na Zemlju?
U posebnom vatrostalnom spremniku, instaliranom u žarištu solarne pećnice, možete stvoriti takve, bez pretjerivanja, nezemaljske uvjete. Izračunato je, na primjer, da obložni element mora podnijeti temperaturu od 2500 Celzijevih stupnjeva - a to se može empirijski ispitati ovdje u Odeilu.
Voditeljica nas vodi kroz muzej, gdje su postavljeni razni eksponati - sudionici brojnih pokusa izvedenih u pećnici. Našu pažnju privlači disk s ugljičnim kočnicama …
- Oh, ova stvar je s volana automobila Formule 1 - kimne Serge. - Njegovo grijanje u nekim uvjetima usporedivo je s onim što možemo reproducirati u laboratoriju.
Kao što je gore spomenuto, temperatura u žarištu može se kontrolirati pomoću heliostata. Ovisno o provedenim eksperimentima, ona varira od 1400 do 3500 stupnjeva. Donja granica potrebna je za proizvodnju vodika u laboratoriju, raspon od 2200 do 3000 za ispitivanje raznih materijala u ekstremnim toplinskim uvjetima. Konačno, iznad 3000 je područje rada s nanomaterijalima, keramikom i stvaranjem novih materijala.
"Pećnica na Odeillu ne ispunjava praktične zadatke", nastavlja Serge Chauvin. - Za razliku od naših uzbekistanskih kolega, mi ne ovisimo o vlastitim gospodarskim aktivnostima i bavimo se isključivo znanošću. Među našim kupcima nisu samo znanstvenici, već i različiti odjeli, na primjer, obrana.
Zaustavljamo se samo kod keramičke kapsule za koju se ispostavilo da je trup bespilotnog broda.
"Ratno odjeljenje izgradilo je solarnu pećnicu manjeg promjera za svoje praktične potrebe ovdje, u dolini u blizini Odeilla", kaže Serge. - Može se vidjeti s nekih dionica planinskog puta. Ali za znanstvene eksperimente još uvijek se obraćaju nama.
Supervizor objašnjava koja je prednost solarne energije nad bilo kojom drugom tijekom obavljanja znanstvenih zadataka.
- Prvo, sunce sja besplatno - savija prste. - Drugo, planinski zrak doprinosi provođenju eksperimenata u "čistom" obliku - bez nečistoća. Treće, sunčevo svjetlo omogućava zagrijavanje materijala mnogo brže od bilo koje druge instalacije, što je izuzetno važno za neke eksperimente.
Zanimljivo je da pećnica može raditi gotovo cijelu godinu. Prema Sergeu Chauvinu, optimalni mjesec za provođenje pokusa je travanj.
- Ali ako je potrebno, sunce će otopiti komad metala za turiste još u siječnju, - smiješi se njegovatelj. - Glavno je da je nebo vedro i bez oblaka.
Jedna od neospornih prednosti samog postojanja ovog jedinstvenog laboratorija je njegova potpuna otvorenost za turiste. Godišnje ovdje dođe do 80 tisuća ljudi, a to čini puno više za popularizaciju znanosti među odraslima i djecom nego škola ili sveučilište.
Font Romeu Odeillo tipičan je pastoralni francuski grad. Njegova glavna razlika od tisuća drugih je suživot misterija svakodnevnog života i znanosti. Na pozadini 54-metarske zrcalne parabole - planinske mliječne krave. I stalno vruće sunce.
Idemo sada na drugu zgradu.
Dio fotografija Viktora Borisova.
Četrdeset pet kilometara od Taškenta, u četvrti Parkent, u podnožju Tien Shan-a na nadmorskoj visini od 1050 metara, nalazi se jedinstvena građevina - takozvana Velika solarna pećnica (BSP) kapaciteta tisuću kilovata. Nalazi se na teritoriju Instituta za znanost o materijalima NPO "Fizika-Sunce" Akademije znanosti Republike Uzbekistan. Na svijetu postoje samo dvije takve peći, druga je u Francuskoj.
"BSP je pušten u rad u Uniji 1987.", kaže Mirzasultan Mamatkassymov, znanstveni tajnik Instituta za znanost o materijalima Znanstveno-proizvodnog udruženja "Physics-Solntse", dr. Sc. - Iz državnog proračuna se izdvaja dovoljno sredstava za očuvanje ovog jedinstvenog objekta. Dva laboratorija instituta nalaze se u našoj zemlji, četiri u Taškentu, gdje se nalazi glavna znanstvena baza, na kojoj se provodi istraživanje kemijskih i fizikalnih svojstava novih materijala. U procesu smo njihove sinteze. Eksperimentiramo s tim materijalima, promatrajući proces taljenja na različitim temperaturama.
BSP je složen optičko-mehanički kompleks s automatskim upravljačkim sustavima. Kompleks se sastoji od heliostatskog polja smještenog sa strane planine i usmjeravanja sunčevih zraka u paraboloidni koncentrator, što je džinovsko konkavno ogledalo. U fokusu ovog ogledala stvara se najviša temperatura - 3000 stupnjeva Celzija!
Polje heliostata sastoji se od šezdeset i dva stepenasta heliostata. Omogućuju zrcalnu površinu koncentratora svjetlosnim tokom u načinu kontinuiranog praćenja Sunca tijekom dana. Svaki heliostat, dimenzija sedam i pol sa šest i pol metara, sastoji se od 195 elemenata ravnih zrcala koji se nazivaju "facets". Zrcalna površina polja heliostata iznosi 3022 četvorna metra.
Koncentrator, na koji heliostati usmjeravaju sunčeve zrake, je ciklopska građevina visoka četrdeset pet metara i širina pedeset i četiri metra.
Treba napomenuti da je prednost solarnih peći u usporedbi s drugim vrstama peći trenutačno postizanje visoke temperature zbog čega se mogu dobiti čisti materijali bez nečistoća (zahvaljujući i čistoći planinskog zraka). Koriste se za naftu i plin, tekstil i niz drugih industrija.
Ogledala imaju određeni radni vijek i prije ili kasnije se ispadnu. U našim radionicama izrađujemo nova ogledala koja zamjenjuju stara. Ima ih 10700 samo u koncentratoru, a 12090 u heliostatima. Postupak izrade ogledala odvija se u vakum instalacijama, gdje se aluminij raspršuje na površinu istrošenih zrcala.
Ferghana. Ru: - Kako rješavate problem s pronalaženjem stručnjaka, nakon što su, nakon raspada Unije, oni odlazili u inozemstvo?
Mirzasultan Mamatkassymov: - U vrijeme instalacije 1987. godine, ovdje su radili stručnjaci iz Rusije i Ukrajine, koji su obučavali naše. Zahvaljujući našem iskustvu, sada imamo priliku samostalno osposobljavati stručnjake na ovom polju. Mladi nam dolaze s odjela za fiziku Nacionalnog sveučilišta u Uzbekistanu. Nakon što sam diplomirao na sveučilištu, i sam ovdje radim od 1991. godine.
Ferghana. Ru: - Kad pogledate ovu veličanstvenu strukturu, na osjetljive metalne konstrukcije, kao da lebde u zraku i istovremeno podržavaju "oklop" koncentratora, padaju na pamet okviri znanstveno-fantastičnih filmova …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Pa, u mom životu nitko nije pokušao snimati naučnu fantastiku koristeći ove jedinstvene "krajolike". Istina, uzbekistanske pop zvijezde došle su snimati svoje spotove.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Danas ćemo rastopiti brikete presovane iz praškastog aluminij-oksida, čija je talište 2500 stupnjeva Celzijusovih. Tijekom postupka taljenja, materijal teče niz nagnutu ravninu i kaplje u posebnu ladicu, gdje se formiraju granule. Šalju se u keramičku radionicu koja se nalazi u blizini BSP-a, gdje se mljevaju i koriste za izradu raznih keramičkih proizvoda, u rasponu od malih dovodnica pređe za tekstilnu industriju do šupljih keramičkih kuglica nalik bilijarnim prostorijama. Kuglice se koriste u naftnoj i plinskoj industriji kao plovci. Istovremeno isparavanje s površine naftnih derivata pohranjenih u velikim spremnicima na skladištima nafte smanjuje se za 15-20 posto. Posljednjih godina proizveli smo oko šest stotina tisuća ovih plovaka.
Proizvodimo izolatore i druge proizvode za elektroindustriju. Karakterizira ih povećana otpornost na habanje i čvrstoću. Pored aluminijum oksida, koristimo i vatrostalniji materijal - cirkonijev oksid s talištem od 2700 stupnjeva Celzijusa.
Kontrolu nad postupkom taljenja vrši takozvani "vidni sustav", koji je opremljen s dvije posebne televizijske kamere. Jedan od njih izravno prenosi sliku na zasebni monitor, a drugi na računalo. Sustav vam omogućuje praćenje postupka taljenja i provođenje različitih mjerenja.
Treba dodati da se BLB koristi i kao univerzalni astrofizički instrument koji otvara mogućnost provođenja studija zvjezdanog neba noću.
Pored gore navedenih radova, institut posvećuje veliku pažnju proizvodnji medicinske opreme na temelju funkcionalne keramike (sterilizatora), abrazivnih instrumenata, sušila i još mnogo toga. Takva se oprema uspješno primjenjuje u medicinskim ustanovama naše republike, kao i u sličnim ustanovama u Maleziji, Njemačkoj, Gruziji i Rusiji.
Paralelno s tim, institut je razvio solarne instalacije male snage. Na primjer, znanstvenici instituta stvorili su solarne peći s kapacitetom od jednog i pol kilovata, koje su postavljene na teritoriju Instituta za metalurgiju Tabbin (Egipat) i u Međunarodnom metalurškom centru u Hyderabadu (Indija).