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Forno solar

Forno solar

Um forno solar ou forno solar é um sistema óptico para fornecer radiação solar concentrada. A energia concentrada da luz solar pode ser usada para aquecimento simples de um material, experimentos de envelhecimento de plásticos ou tintas, reações químicas endotérmicas ou para carregar experimentos com componentes mecânicos ou elétricos.

O sistema de forno solar é amplamente utilizado em usinas de energia solar térmica.

O princípio do forno solar também é usado para construir fogões solares solares baratos e para pasteurização de água solar. ”

A diferença entre o sistema de forno solar e um painel solar é que o painel solar captura e converte energia solar diretamente, enquanto o forno solar apenas reflete e concentra em um ponto.

Operação do forno solar

O componente de concentração de um forno solar funciona, em princípio, como um copo em chamas. Por razões técnicas, no entanto, um espelho oco ou parabólico é usado, que concentra a luz incidente do sol em um ponto focal. A superfície refletora deste concentrador pode ser de um metro quadrado a vários 100 metros quadrados. Se áreas maiores forem necessárias, geralmente é usado um campo heliostático, no qual vários espelhos planos atribuem a luz a um único ponto.

Para garantir a iluminação ideal do concentrador, é necessário seguir continuamente o heliostato para o sol. Isso é feito através de um software que calcula constantemente a posição atual do sol, ou um sensor é usado, que determina a posição do sol e, portanto, fornece um acompanhamento do heliostato. Para um forno solar com concentrador, três possíveis geometrias foram realizadas na prática:

  • hub de rastreamento direto,
  • estacionário no eixo do concentrador com heliostato rastreado,
  • estacionário fora do eixo do concentrador com heliostato rastreado.

Para concentradores maiores, estes são compostos de espelhos planos individuais, ou em um arranjo de Fresnel, de espelhos de foco individuais.

Os componentes refletivos devem atender a determinados critérios qualitativos. Portanto, é importante que a refletividade seja tão alta quanto possível, ou exatamente conhecida, assim como a dispersão da superfície refletora. Os comprimentos de onda a serem refletidos também são um critério importante, se, por exemplo, desejar-se utilizar os componentes UV (A, B) da luz solar.

A condição prévia para uma concentração efetiva é direcionada à luz solar direta. Portanto, as condições climáticas na localização de um forno solar desempenham um papel importante.

Aplicações de forno solar

Os raios estão focados em uma área do tamanho de uma panela e podem atingir uma temperatura de 4.000 ° C, dependendo do processo instalado, por exemplo:

Aproximadamente 1000 ° C para receptores de metal que produzem ar quente para a próxima geração de torres solares.

Aproximadamente 1400 ° C para produzir hidrogênio pela quebra de moléculas de metano.

Até 2500 ° C para testar materiais que serão usados em ambientes extremos, como reatores nucleares ou veículos espaciais para reentrada atmosférica.

Até 3500 ° C para produzir nanomateriais por sublimação induzida por energia solar e resfriamento controlado, como os nanotubos de carbono7 ”ou nanopartículas de zinco.

Foi sugerido que os fornos solares poderiam ser usados no espaço para fornecer energia para usos industriais.

Sua dependência do tempo ensolarado é um fator limitante como fonte de energia renovável na Terra, mas pode ser combinada com sistemas de armazenamento de energia térmica para produção de energia durante dias nublados ou noturnos.

Existem também fornos solares de pequena escala, nestes casos a temperatura no ponto de concentração não é tão alta. Eles são usados, por exemplo, para alimentar pequenos motores Stirling ou fogões solares.

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Última revisão: 17 de maio de 2018

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