Um forno solar é um sistema óptico para fornecer radiação solar concentrada. A técnica do forno solar baseia-se em refletir a radiação solar de uma superfície e concentrá-la em um único ponto.
Algumas usinas de energia solar térmica usam essa técnica para aquecer o fluido de trabalho que usam para gerar eletricidade.
Esta técnica tem vantagens e desvantagens. Em primeiro lugar, é uma fonte de energia renovável. No entanto, sua dependência do tempo ensolarado é um fator limitante. Apesar disso, pode ser combinado com sistemas de armazenamento de energia térmica.
Como funciona um forno solar?
Um forno solar funciona usando um espelho oco ou parabólico para concentrar a luz incidente dos raios do sol em um ponto focal.
A superfície reflexiva deste concentrador pode ser de um a cem metros quadrados. Se forem necessárias áreas maiores, geralmente é usado um campo de heliostato, no qual vários espelhos planos atribuem a luz a um único ponto.
Os componentes reflexivos devem atender a certos critérios qualitativos. Portanto, é importante que a refletividade seja a mais alta possível.
A pré-condição para uma concentração eficaz é a luz solar direta. Portanto, as condições climáticas no local de um forno solar desempenham um papel fundamental. Além disso, os comprimentos de onda a serem refletidos também são um critério importante.
Concentrador solar
Para garantir a iluminação ideal do concentrador, é necessário seguir continuamente o heliostato em direção ao sol. Isso pode ser feito de duas maneiras: por um software que calcula a posição do Sol ou usando um sensor de radiação solar.
Para um forno solar com concentrador, existem três tipos:
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Hub de rastreamento direto.
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Estacionário no eixo do cubo com heliostato rastreado.
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Concentrador estacionário fora do eixo com heliostato rastreado.
Para concentradores maiores, estes são compostos por espelhos planos individuais. Eles também podem ser apresentados em um arranjo Fresnel de espelhos de focagem individuais.
Para que serve um forno solar?
Os fornos solares concentram a radiação solar em um ponto focal para atingir temperaturas muito altas. Em alguns projetos, podem ser geradas temperaturas de cerca de 4.000 °C. Aqui estão alguns exemplos do uso de diferentes tipos de forno solar:
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Geração de eletricidade: o forno concentra toda a energia solar em um ponto para fornecer energia térmica às usinas solares térmicas. Essas usinas funcionam com temperaturas entre 300 e 1000 graus Celsius. A operação dessas instalações é baseada na transformação de energia térmica em eletricidade.
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Causa reações químicas endotérmicas. Por exemplo, a produção de hidrogênio a partir da quebra de moléculas de metano.
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Para aquecer um material. Fornos solares são usados para testar a resistência de alguns materiais que serão usados em fontes de calor extremo, como reatores nucleares.
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Em temperaturas muito altas é possível produzir nanomateriais por sublimação induzida pelo sol e resfriamento controlado.
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Fornos solares podem ser uma opção para uso no espaço para fornecer energia.
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Fonte de calor do motor Stirling: é uma forma de converter diretamente a energia solar em energia mecânica.
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Cozinhar alimentos. Em menor escala, os fornos solares podem ser usados para substituir os fornos convencionais.
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Experiências de envelhecimento de plástico ou pintura.
Fornos solares para cozinhar alimentos
Os fornos solares também são usados para construir fogões solares baratos e para pasteurização solar de água.Esse tipo de fogão solar pode atingir temperaturas de 150ºC, o que é suficiente para cozinhar.
Um fogão solar geralmente consiste em uma ou mais placas metálicas dispostas como um espelho côncavo, de modo que o calor é gerado no foco que é a zona de cozimento.
Os fornos solares têm sido apresentados como uma alternativa adequada para países em desenvolvimento ensolarados desde a década de 1960. Isso é por razões de saúde e ambientais. Afinal, usar um fogão solar libera menos gases nocivos do que um forno convencional.
Além disso, ao cozinhar com um fogão solar, você não depende do uso de plantas ou combustíveis fósseis e reduz as emissões de gases de efeito estufa.
No entanto, a taxa de aceitação de fogões solares nos países em desenvolvimento é baixa, em parte devido a fatores econômicos, culturais e políticos.
