Pravzaprav je na svetu več podobnih struktur. Začnimo s sončno pečjo v Franciji, to je Franciji.
Sončna peč v Franciji je zasnovana tako, da ustvarja in koncentrira visoke temperature, potrebne za različne procese.
To dosežemo tako, da zajemamo sončne žarke in koncentriramo njihovo energijo na enem mestu. Struktura je prekrita z ukrivljenimi ogledali, njihov sijaj je tako velik, da jih je nemogoče pogledati, boli jih v očeh. Leta 1970 je bila ta zgradba postavljena, vzhodni Pireneji so bili izbrani za najprimernejše mesto. In peč še danes ostaja največja na svetu.
Niz ogledal je dodeljenih funkcijam paraboličnega reflektorja, visokotemperaturni režim pri samem fokusu pa lahko doseže 3500 stopinj. Poleg tega lahko temperaturo prilagodite s spreminjanjem kotov ogledal.
Sončna pečica z uporabo naravnih virov, kot je sončna svetloba, velja za nepogrešljivo metodo za ustvarjanje visokih temperatur. In se v zameno uporabljajo za različne procese. Torej, za proizvodnjo vodika je potrebna temperatura 1400 stopinj. Preskusni načini materialov, ki se izvajajo v visokotemperaturnih pogojih, zagotavljajo temperaturo 2500 stopinj. Tako preizkušajo vesoljska plovila in jedrske reaktorje.
Solarna pečica torej ni le neverjetna zgradba, ampak je tudi vitalna in učinkovita, hkrati pa velja za okolju prijazen in razmeroma poceni način za doseganje visokih temperatur.
Promocijski video:
Niz ogledal deluje kot parabolični reflektor. Luč je usmerjena v eno sredino. In temperatura tam lahko doseže temperature, pri katerih lahko jeklo talimo.
Toda temperaturo lahko prilagodite z nastavitvijo ogledal pod različnimi koti.
Na primer, za proizvodnjo vodika se uporabljajo temperature okoli 1400 stopinj. Temperatura 2500 stopinj - za testiranje materialov v ekstremnih pogojih. Tako se na primer preskusijo jedrski reaktorji in vesoljska plovila. Toda temperature do 3500 stopinj se uporabljajo za izdelavo nanomaterialov.
Sončna pečica je poceni, učinkovit in okolju prijazen način ustvarjanja visokih temperatur.
Na jugozahodu Francije se grozdje zelo korenine in vse vrste sadja zorijo - vroče je! Med drugim tu sije sonce skoraj 300 dni na leto, po številu jasnih dni pa so ti kraji morda le drugi na Azurni obali. Če zaznamujemo dolino v bližini Odeilla s stališča fizike, potem moč svetlobnega sevanja tukaj znaša 800 vatov na 1 kvadratni meter. Osem močnih žarnic. Malo? Dovolj, da se košček bazalta razširi v lužo!
Nadaljujmo z ogledom revije Onliner.by:
"Sončna pečica v Odeilu ima kapaciteto 1 megavat, za to pa je potrebnih skoraj 3000 metrov zrcalne površine," pravi Serge Chauvin, skrbnik lokalnega muzeja sončne energije. - Poleg tega morate nabirati svetlobo s tako velike površine v žarišče s premerom krožnika za večerjo.
Heliostats - posebne plošče z ogledali - so nameščene nasproti paraboličnega ogledala. Od tega jih je 63 s 180 odseki. Vsak heliostat ima svojo "točko odgovornosti" - sektor parabole, ki odseva zbrano svetlobo. Sončni žarki se že na konkavnem ogledalu zbirajo v žarišču - sami pečici. Glede na intenzivnost sevanja (beri - jasnost neba, čas dneva in letni čas) so temperature lahko zelo različne. Teoretično - do 3800 stopinj Celzija, v resnici se je povzpel do 3600.
"Skupaj s sončnim gibanjem se heliostati premikajo po nebu," Serge Chauvin začne svojo ekskurzijo. - Vsak ima motor zadaj, skupaj pa jih upravljamo centralno. Ni potrebno, da jih nastavite v idealnem položaju - odvisno od nalog laboratorija je lahko stopnja v žarišču različna.
Gradnja sončne peči v Odeilu se je začela v začetku 60. let, naročila pa jo je že v 70. letih. Dolgo časa je ostala edina tovrstna vrsta na planetu, leta 1987 pa je bila v Taškentu postavljena kopija. Serge Chauvin se nasmehne: "Ja, ravno kopija."
Sovjetska pečica, mimogrede, še vedno deluje. Na njej pa ne izvajajo samo eksperimentov, ampak tudi opravljajo nekatere praktične naloge. Res je, lokacija peči ne omogoča doseganja enakih visokih temperatur kot v Franciji - v žarišču uzbekistanskim znanstvenikom uspe doseči manj kot 3000 stopinj.
Parabolično ogledalo je sestavljeno iz 9000 strani. Vsaka je polirana, prevlečena z aluminijem in rahlo konkavna za boljše ostrenje. Po postavitvi stavbe peči so bile vse strani postavljene in umerjene ročno - minilo je tri leta!
Serge Chauvin nas pripelje do mesta v bližini peči. Skupaj z nami - skupino turistov, ki so v Odeillo prispeli z avtobusom - se tok ljubiteljev znanstvene eksotizma nikoli ne ustavi. Kustos muzeja naj bi demonstriral skriti potencial sončne energije.
- Gospa in gospod, vaša pozornost! - Čeprav je Serge bolj kot znanstvenik, je bolj kot igralec. - Svetloba, ki jo oddaja naša zvezda, omogoča, da jih materiali takoj segrejejo, vžgejo in stopijo.
Delavec s sončno pečjo pobere navadno vejo in jo postavi v velik kad, z zrcaljeno notranjostjo. Serge Chauvin potrebuje nekaj sekund, da najde točko ostrenja, palica pa se v trenutku sproži. Čudeži!
Medtem ko se francoski stari starši hrepenijo in stokajo, muzejski delavec odide k stoječemu heliostatu in ga premakne točno tako, da odbijeni žarki zadenejo manjšo kopijo paraboličnega ogledala, nameščenega prav tam. To je še en vizualni eksperiment, ki prikazuje sposobnosti sonca.
- Gospa in gospod, zdaj bomo kovino stopili!
Serge Chauvin položi košček železa v držalo, premakne mostiček v iskanju žarišča in, ko ga najde, se odmakne na kratko razdaljo.
Sonce hitro opravi svoje delo.
Košček železa se takoj segreje, začne dimiti in celo iskre, podleže vročim žarkom. V samo 10-15 sekundah se v njem zažge luknja v velikosti 10 eurov kovanca.
- Voila! - Serge se veseli.
Ko se vračamo v muzejsko stavbo in francoski turisti sedijo v kino dvorani, da si ogledajo znanstveni film o delu sončne pečice in laboratorija, nam oskrbnik pove zanimive stvari.
- Najpogosteje ljudje vprašajo, zakaj je vse to potrebno, - Serge Chauvin dvigne roke. - Z vidika znanosti so bile proučene možnosti sončne energije, ki jih je mogoče uporabiti v vsakdanjem življenju. Obstajajo pa naloge, ki glede na obseg in zapletenost izvajanja zahtevajo takšne instalacije. Kako na primer simuliramo vpliv sonca na kožo vesoljskega plovila? Ali segrevanje kapsule za spuščanje, ki se vrača iz orbite na Zemljo?
V posebni ognjevzdržni posodi, nameščeni na žarišču sončne peči, lahko ustvarite takšne, ne pretiravanja, nezemeljske pogoje. Izračunano je bilo na primer, da mora obložni element vzdržati temperature 2500 stopinj Celzija - in to je mogoče empirično preizkusiti tukaj v Odeilu.
Negovalec nas popelje skozi muzej, kjer so nameščeni različni eksponati - udeleženci številnih poskusov, ki so jih izvedli v peči. Našo pozornost pritegne ogljični zavorni disk …
- Oh, to je s kolesa avtomobila formule 1, - prikima Serge. - Njegovo ogrevanje v nekaterih pogojih je primerljivo s tistim, ki ga lahko reproduciramo v laboratoriju.
Kot že omenjeno, lahko temperaturo v žarišču nadzirate s pomočjo heliostatov. Glede na izvedene poskuse se giblje od 1400 do 3500 stopinj. Spodnja meja je potrebna za proizvodnjo vodika v laboratoriju, razpon od 2200 do 3000 za preskušanje različnih materialov v ekstremnih toplotnih pogojih. Končno je nad 3000 področje dela z nanomateriali, keramiko in ustvarjanjem novih materialov.
"Pečica v Odeillu ne izpolnjuje praktičnih nalog," nadaljuje Serge Chauvin. - Za razliko od naših uzbekistanskih kolegov nismo odvisni od lastnih gospodarskih dejavnosti in se ukvarjamo izključno z znanostjo. Med našimi strankami niso le znanstveniki, temveč tudi različni oddelki, na primer obramba.
Takoj se ustavimo pri keramični kapsuli, za katero se izkaže, da je trup brezpilotne ladje.
"Vojni oddelek je tu, v dolini blizu Odeilla, zgradil sončno peč manjšega premera za svoje praktične potrebe," pravi Serge. - Razvidno je z nekaterih odsekov gorske ceste. Toda za znanstvene poskuse se še vedno obračajo na nas.
Nadzornik pojasni, kakšna je prednost sončne energije pred katero koli drugo med izvajanjem znanstvenih nalog.
- Najprej sonce sije brezplačno, - upogne prste. - Drugič, gorski zrak prispeva k izvajanju poskusov v "čisti" obliki - brez nečistoč. Tretjič, sončna svetloba omogoča segrevanje materialov veliko hitreje kot katera koli druga instalacija, kar je za nekatere poskuse izjemno pomembno.
Zanimivo je, da pečica lahko deluje skoraj vse leto. Po besedah Sergeja Chauvina je optimalni mesec za izvajanje poskusov april.
- Če pa bo potrebno, bo sonce kos januarja za turiste raztopilo kovino, - se nasmehne oskrbnik. - Glavna stvar je, da je nebo čisto in brez oblakov.
Ena izmed nespornih prednosti samega obstoja tega edinstvenega laboratorija je njegova popolna odprtost za turiste. Tu letno prihaja do 80 tisoč ljudi, kar pomeni veliko več za popularizacijo znanosti med odraslimi in otroki kot šola ali univerza.
Font Romeu Odeillo je tipično pastoralno francosko mesto. Njegova glavna razlika od tisoč drugih je sožitje skrivnosti vsakdanjega življenja in znanosti. V ozadju 54-metrske zrcalne parabole - gorske krave molznice. In nenehno vroče sonce.
Zdaj pa preidimo na drugo stavbo.
Del fotografij Viktorja Borisova.
Petinšestdeset kilometrov od Taškenta, v okrožju Parkent, v vznožju Tien Shan na nadmorski višini 1050 metrov, obstaja edinstvena zgradba - tako imenovana Velika sončna pečica (BSP) z zmogljivostjo tisoč kilovatov. Nahaja se na ozemlju Inštituta za materializem NPO "Fizika-sonce" Akademije znanosti Republike Uzbekistan. Takšne peči sta na svetu le dve, druga je v Franciji.
"BSP je začel delovati v okviru Unije leta 1987," pravi Mirzasultan Mamatkassymov, znanstveni sekretar Inštituta za materializem Znanstveno-proizvodnega združenja "Physics-Solntse", dr. - Iz državnega proračuna se dodeli dovolj sredstev za ohranitev tega edinstvenega predmeta. Pri nas se nahajajo dva laboratorija inštituta, štirje v Taškentu, kjer je glavna znanstvena baza, na kateri se izvaja preučevanje kemijskih in fizikalnih lastnosti novih materialov. Smo v postopku njihove sinteze. S temi materiali eksperimentiramo in opazujemo proces taljenja pri različnih temperaturah.
BSP je kompleksen optično-mehanski kompleks z avtomatskimi krmilnimi sistemi. Kompleks je sestavljen iz heliostatskega polja, ki se nahaja na strani gore in usmerja sončne žarke v paraboloidni koncentrator, ki je orjaško konkavno ogledalo. V žarišču tega ogledala se ustvari najvišja temperatura - 3000 stopinj Celzija!
Polje heliostata je sestavljeno iz šestindvajsetih razporejenih heliostatov. Omogočajo zrcalno površino koncentratorja s svetlobnim tokom v načinu neprekinjenega sledenja Soncu čez dan. Vsak heliostat, ki meri sedem in pol za šest in pol metrov, je sestavljen iz 195 ravnih zrcalnih elementov, imenovanih "fasete". Odsevno območje polja heliostata je 3022 kvadratnih metrov.
Koncentrator, na katerega heliostati usmerjajo sončne žarke, je ciklopska zgradba visoka petinštirideset metrov in široka petinštirideset metrov.
Treba je opozoriti, da je prednost sončnih peči v primerjavi z drugimi vrstami peči v trenutku doseganje visoke temperature, ki omogoča pridobivanje čistih materialov brez nečistoč (zaradi čistosti gorskega zraka). Uporabljajo se za nafto in plin, tekstilno industrijo in vrsto drugih industrij.
Ogledala imajo določeno življenjsko dobo in prej ali slej ne uspejo. V naših delavnicah izdelujemo nova ogledala, ki nadomeščajo stara. 10700 jih je le v koncentratorju, 12090 pa v heliostatih. Postopek izdelave ogledal poteka v vakuumskih napravah, kjer se aluminij razprši na površino izrabljenih ogledal.
Ferghana. Ru: - Kako rešujete težavo z iskanjem specialistov, saj so konec koncev po razpadu Unije odšli v tujino?
Mirzasultan Mamatkassymov: - V času namestitve leta 1987 so tukaj delali strokovnjaki iz Rusije in Ukrajine, ki so usposabljali naše. Zahvaljujoč našim izkušnjam imamo zdaj priložnost sami usposobiti strokovnjake s tega področja. K nam prihajajo mladi z oddelka za fiziko Nacionalne univerze v Uzbekistanu. Po diplomi na univerzi sam tu delam od leta 1991.
Ferghana. Ru: - Ko pogledate to veličastno strukturo, na občutljive kovinske konstrukcije, kot da lebdijo v zraku in hkrati podpirajo "oklep" koncentratorja, mi pridejo na pamet okviri znanstvenofantastičnih filmov …
Mirzasultan Mamatkassymov: - No, v mojem življenju nihče ni poskušal streljati znanstvene fantastike s pomočjo teh edinstvenih "kulise". Res so uzbekistanske zvezde pop prišle snemati svoje posnetke.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Danes bomo talili brikete, stisnjene iz praškastega aluminijevega oksida, katerih tališče je 2500 stopinj Celzija. Med postopkom taljenja material teče navzdol po nagnjeni ravnini in kaplja v poseben pladenj, kjer nastajajo zrnca. Pošljejo jih v keramično delavnico v bližini BSP, kjer jih zmeljejo in uporabljajo za izdelavo različnih keramičnih izdelkov, od majhnih podajalnikov preje za tekstilno industrijo do votlih keramičnih kroglic, ki spominjajo na biljardne prostore. Kroglice se uporabljajo v naftni in plinski industriji kot plovci. Hkrati se izhlapevanje s površine naftnih derivatov, shranjenih v velikih posodah na skladiščih nafte, zmanjša za 15-20 odstotkov. V zadnjih letih smo proizvedli približno šeststo tisoč teh plovcev.
Izdelujemo izolatorje in druge izdelke za električno industrijo. Zanje je značilna povečana odpornost proti obrabi in trdnost. Poleg aluminijevega oksida uporabljamo tudi bolj ognjevzdržen material - cirkonijev oksid s tališčem 2700 stopinj Celzija.
Nadzor nad postopkom taljenja izvaja tako imenovani "vidni sistem", ki je opremljen z dvema posebnima televizijskima kamerama. Eden od njih neposredno prenese sliko na ločen monitor, drugi v računalnik. Sistem vam omogoča, da spremljate postopek taljenja in izvajate različne meritve.
Dodati je treba, da se BLB uporablja tudi kot univerzalni astrofizični instrument, ki odpira možnost izvajanja študij zvezdnega neba ponoči.
Poleg omenjenih del inštitut veliko pozornosti posveča izdelavi medicinske opreme na osnovi funkcionalne keramike (sterilizatorjev), abrazivnih instrumentov, sušilnikov in še marsičesa drugega. Takšno opremo uspešno izvajajo v zdravstvenih ustanovah naše republike, pa tudi v podobnih ustanovah v Maleziji, Nemčiji, Gruziji in Rusiji.
Vzporedno je inštitut razvijal sončne napeljave z nizko močjo. Znanstveniki inštituta so na primer ustvarili sončne peči z zmogljivostjo pol in kilovatov, ki so bile nameščene na ozemlju Metalurškega inštituta Tabbin (Egipt) in v Mednarodnem metalurškem centru v Hyderabadu (Indija).