Horno solar
Un horno solar es una estructura que utiliza energía solar concentrada para producir altas temperaturas, generalmente para la industria. Los espejos parabólicos o helióstatos concentran la luz (Insolación) en un punto focal. La temperatura en el punto focal puede alcanzar los 3500 °C (6330 °F), y este calor se puede utilizar para generar electricidad, fundir acero, fabricar combustible de hidrógeno o nanomateriales.
El horno solar más grande está en Odeillo, en los Pirineos Orientales de Francia, inaugurado en 1970. Emplea una serie de espejos planos para recoger la luz solar, reflejándola en un espejo curvo más grande.
Historia
El antiguo término griego/latín heliocaminus significa literalmente "horno solar" y se refiere a un solárium cerrado con vidrio diseñado intencionalmente para calentarse más que la temperatura del aire exterior.
Durante la Segunda Guerra Púnica (218–202 a. C.), se dice que el científico griego Arquímedes repelió a los barcos romanos atacantes prendiendo fuego con un "vidrio ardiente" eso puede haber sido una serie de espejos.
Ha habido varias pruebas del mundo real para evaluar la validez de este mito a lo largo de los siglos, incluida una prueba del Comte de Buffon (alrededor de 1747), documentada en el artículo titulado "Invention De Miroirs Ardens, Pour Brusler a Une Grande Distance", y un experimento de John Scott, que fue documentado en un artículo de 1867. El científico griego Dr. Ioannis Sakkas, curioso acerca de si Arquímedes realmente podría haber usado un "vidrio ardiente" para destruir la flota romana en el 212 a. C., alineó a casi 60 marineros griegos, cada uno sosteniendo un espejo oblongo con la punta para atrapar los rayos del sol y dirigirlos hacia un barco de madera a 160 pies de distancia. El barco se incendió de inmediato. Sakkas dijo que después del experimento no tenía dudas de que el gran inventor podría haber usado espejos de bronce para hundir a los romanos.
Sin embargo, tener en cuenta las condiciones de batalla hace que un arma de este tipo sea poco práctica, y las pruebas modernas refutan tales afirmaciones. Un grupo del Instituto de Tecnología de Massachusetts llevó a cabo un experimento en 2005. Llegó a la conclusión de que, aunque la teoría era sólida para objetos estacionarios, es probable que los espejos no hubieran podido concentrar suficiente energía solar para incendiar un barco en combate. condiciones. Experimentos similares se llevaron a cabo en el popular programa de televisión basado en la ciencia MythBusters en 2004, 2006 y 2010, llegando a resultados similares basados en la premisa del controvertido mito.
Sin embargo, un episodio de Conexiones de ingeniería de Richard Hammond relacionado con el Observatorio Keck (cuyo cristal reflector se basa en el espejo de Arquímedes) utilizó con éxito un espejo curvo mucho más pequeño. para quemar un modelo de madera, aunque el modelo a escala reducida no estaba hecho de la misma calidad de materiales que en el esfuerzo de MythBusters.
Se cree que el primer horno solar moderno fue construido en Francia en 1949 por el profesor Félix Trombe. El dispositivo, el horno solar de Mont-Louis, todavía está en su lugar en Mont-Louis. Los Pirineos fueron elegidos como lugar porque la zona experimenta cielos despejados hasta 300 días al año.
El Horno Solar Odeillo es un horno solar más grande y potente. Fue construido entre 1962 y 1968, y comenzó a funcionar en 1969. Actualmente es el más potente, basado en una temperatura alcanzable de 3500 °C.
El horno solar de Uzbekistán se construyó en Uzbekistán y se inauguró en 1981 como parte de un "Sol" Complex Research Facility, siendo el concentrador más grande del mundo.
Usos
Los rayos se concentran en un área del tamaño de una olla y pueden alcanzar los 4000 °C (7230 °F), según el proceso instalado, por ejemplo:
- alrededor de 1.000 °C (1,830 °F) para receptores metálicos que producen aire caliente para las torres solares de próxima generación, ya que será probado en la planta Themis con el proyecto Pegase
- alrededor de 1,400 °C (2,550 °F) para producir hidrógeno agrietando moléculas de metano
- hasta 2.500 °C (4,530 °F) para probar materiales para entornos extremos como reactores nucleares o reentrada atmosférica de vehículos espaciales
- hasta 3.500 °C (6.330 °F) para producir nanomateriales por sublimación inducida por el solar y refrigeración controlada, como nanotubos de carbono o nanopartículas de zinc
Se ha sugerido que los hornos solares podrían usarse en el espacio para proporcionar energía con fines de fabricación.
Su dependencia del clima soleado es un factor limitante como fuente de energía renovable en la Tierra, pero podría estar relacionado con los sistemas de almacenamiento de energía térmica para la producción de energía durante estos períodos y durante la noche.
Dispositivos de menor escala
El principio del horno solar se está utilizando para fabricar cocinas solares económicas y barbacoas alimentadas por energía solar, y para la pasteurización solar del agua. Se está construyendo un prototipo de reflector Scheffler en India para su uso en un crematorio solar. Este reflector de 50 m2 generará temperaturas de 700 °C (1292 °F) y desplazará entre 200 y 300 kg de leña utilizada por cremación.