Menu

Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Forno solar, operação e aplicações

Forno solar, operação e aplicações

Um 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.
  • Experiências de envelhecimento em plásticos ou tintas
  • Reações químicas endotérmicas
  • Experimentos de carregamento com componentes mecânicos ou elétricos.

O sistema de forno solar é amplamente utilizado em usinas térmicas solares.

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

Como funciona um forno solar?

O componente de concentração de um forno solar funciona em princípio como um copo aceso. Por razões técnicas, no entanto, é usado um espelho oco ou parabólico, que concentra a luz incidente do sol em um ponto focal.

A superfície reflexiva deste hub pode variar 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 luz a um único ponto.

Para garantir a iluminação ideal do concentrador, é necessário seguir continuamente o heliostato ao sol. Isso é feito por um software que calcula constantemente a posição atual do sol. Outra opção é usar um sensor para determinar a posição do sol.

Para um forno solar com um concentrador, existem três tipos:

  • Hub de rastreamento direto.
  • Estacionário no hub com heliostato rastreado.
  • Hub estacionário fora do eixo com heliostato rastreado.

Para cubos maiores, estes são compostos por espelhos planos individuais. Eles também podem ser apresentados em um arranjo de Fresnel de espelhos de foco individuais.

Os componentes refletivos devem atender a certos critérios qualitativos. Portanto, é importante que a refletividade seja a mais alta possível, ou exatamente conhecida, bem como a dispersão da superfície refletora. Os comprimentos de onda a serem refletidos também são um critério importante, se, por exemplo, você deseja fazer uso dos componentes UV (A, B) da luz solar.

A pré-condição para uma concentração efetiva é a luz solar direta. Portanto, as condições climáticas no local de um forno solar desempenham um papel importante.

Aplicações de um forno solar

Os raios são focados em uma área do tamanho de um vaso 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, quebrando moléculas de metano.
  • Até 2500 ° C para testar materiais que serão usados ​​em ambientes extremos, como reatores nucleares ou veículos espaciais para reentrada na atmosfera.
  • Até 3500 ° C para produzir nanomateriais por sublimação induzida por energia solar e resfriamento controlado, como nanotubos de carbono ou nanopartículas de zinco.

Foi sugerido que 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 a produção de energia em dias nublados ou à noite.

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

Fogões solares

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

Um fogão solar geralmente consiste em uma ou mais placas de metal dispostas como um espelho côncavo, para que o calor seja gerado no foco.

Os fornos solares têm sido apresentados como uma alternativa adequada para os países em desenvolvimento ensolarados desde a década de 1960. Isso ocorre por razões de saúde e ambientais. Afinal, o uso de um fogão solar libera menos gases nocivos do que o cozimento tradicional em madeira ou outro material vegetal.

Além disso, ao cozinhar com um fogão solar, eles não se baseiam no uso de plantas ou combustíveis fósseis e reduzem 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.

Autor:

Data de publicação: 17 de maio de 2018
Última revisão: 14 de abril de 2020