Tatsächlich gibt es auf der Welt mehrere ähnliche Strukturen. Beginnen wir mit Solar Furnace in Frankreich, d. H. Frankreich.
Der Solarofen in Frankreich wurde entwickelt, um die für verschiedene Prozesse erforderlichen hohen Temperaturen zu erzeugen und zu konzentrieren.
Dies geschieht, indem die Sonnenstrahlen eingefangen und ihre Energie an einem Ort konzentriert werden. Die Struktur ist mit gebogenen Spiegeln bedeckt, ihre Ausstrahlung ist so groß, dass es unmöglich ist, sie anzusehen, es tut in den Augen weh. 1970 wurde diese Struktur errichtet, die Ostpyrenäen wurden als am besten geeigneter Ort ausgewählt. Und bis heute ist der Ofen der größte der Welt.
Einer Reihe von Spiegeln werden die Funktionen eines Parabolreflektors zugewiesen, und ein Hochtemperaturbereich im Fokus selbst kann 3500 Grad erreichen. Darüber hinaus können Sie die Temperatur einstellen, indem Sie die Winkel der Spiegel ändern.
Der Solarofen, der eine natürliche Ressource wie Sonnenlicht nutzt, gilt als unverzichtbare Methode zur Erzeugung hoher Temperaturen. Und sie werden wiederum für eine Vielzahl von Prozessen eingesetzt. Die Wasserstoffproduktion erfordert also eine Temperatur von 1400 Grad. Testmodi von Materialien, die unter Hochtemperaturbedingungen durchgeführt werden, sehen eine Temperatur von 2500 Grad vor. So werden Raumfahrzeuge und Kernreaktoren getestet.
Der Solarofen ist also nicht nur ein erstaunliches Gebäude, sondern auch lebenswichtig und effizient, während er als umweltfreundlicher und relativ billiger Weg angesehen wird, um hohe Temperaturen zu erreichen.
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Die Anordnung der Spiegel wirkt als Parabolreflektor. Das Licht wird in einer Mitte fokussiert. Und die Temperatur dort kann Temperaturen erreichen, bei denen Stahl geschmolzen werden kann.
Die Temperatur kann jedoch eingestellt werden, indem die Spiegel in verschiedenen Winkeln eingestellt werden.
Beispielsweise werden Temperaturen um 1400 Grad zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet. Temperatur 2500 Grad - zum Testen von Materialien unter extremen Bedingungen. Auf diese Weise werden beispielsweise Kernreaktoren und Raumfahrzeuge getestet. Für die Herstellung von Nanomaterialien werden jedoch Temperaturen bis zu 3500 Grad verwendet.
Der Solarofen ist eine kostengünstige, effiziente und umweltfreundliche Methode zur Erzeugung hoher Temperaturen.
Im Südwesten Frankreichs wurzeln Trauben bemerkenswert und alle Arten von Früchten reifen - es ist heiß! Unter anderem scheint hier fast 300 Tage im Jahr die Sonne, und gemessen an der Anzahl der klaren Tage sind diese Orte nach der Côte d'Azur vielleicht an zweiter Stelle. Wenn wir das Tal bei Odeillo aus physikalischer Sicht charakterisieren, beträgt die Leistung der Lichtstrahlung hier 800 Watt pro Quadratmeter. Acht leistungsstarke Glühbirnen. Wenig? Genug, damit sich ein Stück Basalt in einer Pfütze ausbreitet!
Setzen wir unsere Tour mit dem Onliner.by Magazin fort:
„Der Solarofen in Odeillo hat eine Leistung von 1 Megawatt und erfordert fast 3.000 Meter Spiegelfläche“, sagt Serge Chauvin, Hausmeister des örtlichen Solarmuseums. - Außerdem müssen Sie Licht von einer so großen Oberfläche in einen Brennpunkt mit einem Durchmesser von einem Teller sammeln.
Heliostaten - spezielle Spiegelplatten - sind gegenüber dem Parabolspiegel installiert. Es gibt 63 von ihnen mit 180 Abschnitten. Jeder Heliostat hat seinen eigenen "Verantwortungspunkt" - einen Sektor der Parabel, der das gesammelte Licht reflektiert. Bereits auf einem konkaven Spiegel werden die Sonnenstrahlen in einem Brennpunkt gesammelt - dem Ofen. Abhängig von der Intensität der Strahlung (gelesen - die Klarheit des Himmels, die Tageszeit und die Jahreszeit) können die Temperaturen sehr unterschiedlich sein. Theoretisch bis zu 3800 Grad Celsius, in Wirklichkeit bis zu 3600 Grad Celsius.
„Zusammen mit der Bewegung der Sonne bewegen sich Heliostaten über den Himmel“, beginnt Serge Chauvin seinen Ausflug. - Jeder hat einen Motor hinten und zusammen werden sie zentral gesteuert. Es ist nicht notwendig, sie in die ideale Position zu bringen - abhängig von den Aufgaben des Labors kann der Grad im Mittelpunkt variiert werden.
Der Bau des Solarofens in Odeillo begann in den frühen 60er Jahren und wurde bereits in den 70er Jahren in Auftrag gegeben. Es blieb lange Zeit das einzige seiner Art auf dem Planeten, aber 1987 wurde in der Nähe von Taschkent eine Kopie aufgestellt. Serge Chauvin lächelt: "Ja, genau eine Kopie."
Der sowjetische Ofen bleibt übrigens auch in Betrieb. Darauf führen sie jedoch nicht nur Experimente durch, sondern führen auch einige praktische Aufgaben aus. Zwar erlaubt der Standort des Ofens nicht das Erreichen der gleichen hohen Temperaturen wie in Frankreich - im Mittelpunkt schaffen es usbekische Wissenschaftler, weniger als 3000 Grad zu erreichen.
Der Parabolspiegel besteht aus 9000 Facetten. Jedes ist poliert, aluminiumbeschichtet und zur besseren Fokussierung leicht konkav. Nach dem Bau des Ofengebäudes wurden alle Facetten von Hand installiert und kalibriert - es dauerte drei Jahre!
Serge Chauvin führt uns zu einem Ort in der Nähe des Ofengebäudes. Zusammen mit uns - einer Gruppe von Touristen, die mit dem Bus nach Odeillo kamen - hört der Strom von Liebhabern wissenschaftlicher Exotik nie auf. Der Museumskurator wollte das verborgene Potenzial der Sonnenenergie demonstrieren.
- Madame und Monsieur, Ihre Aufmerksamkeit! - Obwohl Serge eher wie ein Wissenschaftler aussieht, sieht er eher wie ein Schauspieler aus. - Das von unserem Stern emittierte Licht ermöglicht es Materialien, diese sofort zu erhitzen, zu entzünden und zu schmelzen.
Ein Solarofenarbeiter nimmt einen normalen Ast auf und stellt ihn in einen großen Bottich mit verspiegeltem Innenraum. Serge Chauvin braucht einige Sekunden, um den Fokuspunkt zu finden, und der Stick flackert sofort auf. Wunder!
Während die französischen Großeltern nach Luft schnappen und stöhnen, geht der Museumsmitarbeiter zu einem freistehenden Heliostaten und bewegt ihn genau so, dass die reflektierten Strahlen auf eine kleinere Kopie des genau dort installierten Parabolspiegels treffen. Dies ist ein weiteres visuelles Experiment, das die Fähigkeiten der Sonne zeigt.
- Madame und Monsieur, jetzt schmelzen wir das Metall!
Serge Chauvin legt ein Stück Eisen in den Halter, bewegt den Schraubstock auf der Suche nach einem Brennpunkt und bewegt sich, nachdem er ihn gefunden hat, ein Stück weg.
Die Sonne macht schnell ihren Job.
Ein Stück Eisen erwärmt sich sofort, beginnt zu rauchen und funkelt sogar und erliegt den heißen Strahlen. In nur 10-15 Sekunden wird ein Loch von der Größe einer 10-Cent-Münze darin gebrannt.
- Voila! - Serge freut sich.
Als wir zum Museumsgebäude zurückkehren und die französischen Touristen sich in den Kinosaal setzen, um einen wissenschaftlichen Film über die Arbeit des Solarofens und des Labors anzusehen, erzählt uns der Hausmeister interessante Dinge.
- Meistens fragen die Leute, warum das alles nötig ist. - Serge Chauvin wirft die Hände hoch. - Aus wissenschaftlicher Sicht wurden die Möglichkeiten der Sonnenenergie untersucht und nach Möglichkeit im Alltag angewendet. Es gibt jedoch Aufgaben, die aufgrund ihres Umfangs und ihrer Komplexität bei der Ausführung solche Installationen erfordern. Wie simulieren wir beispielsweise die Wirkung der Sonne auf die Haut eines Raumfahrzeugs? Oder die Abstiegskapsel erhitzen, die von der Umlaufbahn zur Erde zurückkehrt?
In einem speziellen feuerfesten Behälter, der im Brennpunkt des Solarofens installiert ist, können Sie solche überirdischen Bedingungen ohne Übertreibung nachbilden. Es wurde beispielsweise berechnet, dass ein Verkleidungselement Temperaturen von 2500 Grad Celsius standhalten muss - und dies kann hier in Odeillo empirisch getestet werden.
Der Hausmeister führt uns durch das Museum, in dem verschiedene Exponate installiert sind - Teilnehmer an zahlreichen Experimenten im Ofen. Unsere Aufmerksamkeit wird auf die Carbonbremsscheibe gelenkt …
- Oh, das Ding ist vom Steuer eines Formel-1-Autos, - nickt Serge. - Die Erwärmung ist unter bestimmten Bedingungen vergleichbar mit dem, was wir im Labor reproduzieren können.
Wie oben erwähnt, kann die Temperatur im Brennpunkt unter Verwendung von Heliostaten gesteuert werden. Abhängig von den durchgeführten Experimenten variiert sie zwischen 1400 und 3500 Grad. Die Untergrenze ist für die Produktion von Wasserstoff im Labor erforderlich, ein Bereich von 2200 bis 3000, um verschiedene Materialien unter extremen Hitzebedingungen zu testen. Über 3000 ist schließlich der Arbeitsbereich mit Nanomaterialien, Keramik und der Schaffung neuer Materialien.
„Der Ofen in Odeillo erfüllt keine praktischen Aufgaben“, fährt Serge Chauvin fort. - Im Gegensatz zu unseren usbekischen Kollegen sind wir nicht auf unsere eigenen wirtschaftlichen Aktivitäten angewiesen und beschäftigen uns ausschließlich mit Wissenschaft. Zu unseren Kunden zählen nicht nur Wissenschaftler, sondern auch verschiedene Abteilungen, zum Beispiel Verteidigung.
Wir halten einfach an einer Keramikkapsel, die sich als Rumpf eines Drohnenschiffs herausstellt.
„Das Kriegsministerium hat hier im Tal bei Odeillo einen Solarofen mit kleinerem Durchmesser für seine eigenen praktischen Bedürfnisse gebaut“, sagt Serge. - Es kann von einigen Abschnitten der Bergstraße gesehen werden. Aber für wissenschaftliche Experimente wenden sie sich immer noch an uns.
Der Betreuer erklärt bei der Durchführung wissenschaftlicher Aufgaben, welchen Vorteil Solarenergie gegenüber anderen hat.
- Zuerst scheint die Sonne kostenlos, - er beugt die Finger. - Zweitens trägt die Bergluft dazu bei, Experimente in "reiner" Form durchzuführen - ohne Verunreinigungen. Drittens können Materialien durch Sonnenlicht viel schneller erwärmt werden als bei jeder anderen Installation, was für einige Experimente äußerst wichtig ist.
Es ist merkwürdig, dass der Ofen fast das ganze Jahr über funktionieren kann. Laut Serge Chauvin ist der April der optimale Monat für die Durchführung von Experimenten.
- Aber wenn nötig, schmilzt die Sonne auch im Januar ein Stück Metall für Touristen. - Der Hausmeister lächelt. - Hauptsache, der Himmel ist klar und wolkenlos.
Einer der unbestreitbaren Vorteile der Existenz dieses einzigartigen Labors ist seine völlige Offenheit für Touristen. Jährlich kommen bis zu 80.000 Menschen hierher, und dies trägt viel mehr zur Popularisierung der Wissenschaft bei Erwachsenen und Kindern bei als eine Schule oder Universität.
Font Romeu Odeillo ist eine typische pastorale französische Stadt. Der Hauptunterschied zu Tausenden anderen ist die Koexistenz des Geheimnisses von Alltag und Wissenschaft. Vor dem Hintergrund einer 54-Meter-Spiegelparabel - Bergmilchkühe. Und die ständig heiße Sonne.
Gehen wir jetzt zu einem anderen Gebäude über.
Ein Teil von Viktor Borisovs Fotografien.
45 Kilometer von Taschkent entfernt, im Stadtteil Parkent, am Fuße des Tien Shan auf 1050 Metern über dem Meeresspiegel, befindet sich eine einzigartige Struktur - der sogenannte Große Solarofen (BSP) mit einer Leistung von 1000 Kilowatt. Es befindet sich auf dem Gebiet des Instituts für Materialwissenschaft NPO "Physics-Sun" der Akademie der Wissenschaften der Republik Usbekistan. Es gibt nur zwei solcher Öfen auf der Welt, der zweite in Frankreich.
"Die BSP wurde 1987 während der Sowjetunion in Betrieb genommen", sagt Mirzasultan Mamatkassymov, wissenschaftlicher Sekretär des Instituts für Materialwissenschaft der NPO Physics-Solntse, Ph. D. - Aus diesem Grund werden ausreichend Mittel aus dem Staatshaushalt bereitgestellt, um dieses einzigartige Objekt zu erhalten. Zwei Laboratorien des Instituts befinden sich in unserem Land, vier in Taschkent, wo sich die wichtigste wissenschaftliche Basis befindet, auf der die chemischen und physikalischen Eigenschaften neuer Materialien untersucht werden. Wir sind im Prozess ihrer Synthese. Wir experimentieren mit diesen Materialien und beobachten den Schmelzprozess bei verschiedenen Temperaturen.
BSP ist ein komplexer optisch-mechanischer Komplex mit automatischen Steuerungssystemen. Der Komplex besteht aus einem Heliostatfeld am Berghang, das die Sonnenstrahlen in einen Paraboloidkonzentrator lenkt, der ein riesiger konkaver Spiegel ist. Im Fokus dieses Spiegels wird die höchste Temperatur erzeugt - 3000 Grad Celsius!
Das Heliostatfeld besteht aus zweiundsechzig versetzten Heliostaten. Sie versorgen die Spiegeloberfläche des Konzentrators mit einem Lichtfluss, der die Sonne den ganzen Tag über kontinuierlich verfolgt. Jeder Heliostat misst siebeneinhalb mal sechseinhalb Meter und besteht aus 195 flachen Spiegelelementen, die als "Facetten" bezeichnet werden. Die Reflexionsfläche des Heliostatfeldes beträgt 3022 Quadratmeter.
Der Konzentrator, auf den die Heliostaten die Sonnenstrahlen richten, ist eine fünfundvierzig Meter hohe und vierundfünfzig Meter breite zyklopische Struktur.
Es ist zu beachten, dass der Vorteil von Solaröfen im Vergleich zu anderen Ofentypen darin besteht, dass sofort eine hohe Temperatur erreicht wird, die es ermöglicht, saubere Materialien ohne Verunreinigungen (aufgrund der Reinheit der Bergluft) zu erhalten. Sie werden für Öl und Gas, Textilien und eine Reihe anderer Industrien verwendet.
Spiegel haben eine bestimmte Lebensdauer und fallen früher oder später aus. In unseren Werkstätten stellen wir neue Spiegel her, die die alten ersetzen. Es gibt 10700 davon nur im Konzentrator und 12090 in Heliostaten. Der Prozess der Herstellung von Spiegeln findet in Vakuuminstallationen statt, in denen Aluminium auf die Oberfläche der verbrauchten Spiegel gesprüht wird.
Ferghana. Ru: - Wie lösen Sie das Problem, Spezialisten zu finden, die nach dem Zusammenbruch der Union ins Ausland abflossen?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Zum Zeitpunkt der Installation im Jahr 1987 arbeiteten hier Spezialisten aus Russland und der Ukraine, die unsere trainierten. Dank unserer Erfahrung haben wir jetzt die Möglichkeit, Spezialisten auf diesem Gebiet selbst auszubilden. Junge Leute kommen von der Physikabteilung der Nationalen Universität von Usbekistan zu uns. Nach meinem Universitätsabschluss arbeite ich selbst seit 1991 hier.
Ferghana. Ru: - Wenn Sie sich diese grandiose Struktur ansehen, die empfindlichen Metallstrukturen, als ob sie in der Luft schweben und gleichzeitig die "Panzerung" des Konzentrators tragen, fallen Ihnen Bilder von Science-Fiction-Filmen ein …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Nun, in meinem Leben hat niemand versucht, Science-Fiction mit dieser einzigartigen "Szenerie" zu drehen. Es stimmt, usbekische Popstars kamen, um ihre Clips zu drehen.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Heute werden wir aus pulverisiertem Aluminiumoxid gepresste Briketts schmelzen, deren Schmelzpunkt 2500 Grad Celsius beträgt. Während des Schmelzprozesses fließt das Material über eine schiefe Ebene und tropft in eine spezielle Schale, in der sich Granulate bilden. Sie werden in eine Keramikwerkstatt in der Nähe des BSP geschickt, wo sie gemahlen und zur Herstellung verschiedener Keramikprodukte verwendet werden, von kleinen Garnförderern für die Textilindustrie bis hin zu hohlen Keramikkugeln, die Billardräumen ähneln. Die Kugeln werden in der Öl- und Gasindustrie als Schwimmer eingesetzt. Gleichzeitig nimmt die Verdunstung von Erdölprodukten, die in großen Behältern in Öldepots gelagert werden, von der Oberfläche um 15 bis 20 Prozent ab. In den letzten Jahren haben wir ungefähr sechshunderttausend dieser Schwimmer hergestellt.
Wir stellen Isolatoren und andere Produkte für die Elektroindustrie her. Sie zeichnen sich durch erhöhte Verschleißfestigkeit und Festigkeit aus. Neben Aluminiumoxid verwenden wir auch ein feuerfesteres Material - Zirkonoxid mit einem Schmelzpunkt von 2700 Grad Celsius.
Die Steuerung des Schmelzprozesses erfolgt über das sogenannte "Vision System", das mit zwei speziellen Fernsehkameras ausgestattet ist. Einer von ihnen überträgt das Bild direkt auf einen separaten Monitor, der andere auf einen Computer. Mit dem System können Sie sowohl den Schmelzprozess überwachen als auch verschiedene Messungen durchführen.
Es sollte hinzugefügt werden, dass BLB auch als universelles astrophysikalisches Instrument verwendet wird, das die Möglichkeit eröffnet, nachts Untersuchungen des Sternenhimmels durchzuführen.
Zusätzlich zu den oben genannten Arbeiten widmet das Institut der Herstellung medizinischer Geräte auf der Basis von Funktionskeramik (Sterilisatoren), Schleifinstrumenten, Trocknern und vielem mehr große Aufmerksamkeit. Solche Geräte wurden erfolgreich in medizinischen Einrichtungen unserer Republik sowie in ähnlichen Einrichtungen in Malaysia, Deutschland, Georgien und Russland eingesetzt.
Parallel dazu entwickelte das Institut Solaranlagen mit geringem Stromverbrauch. So haben die Wissenschaftler des Instituts Solaröfen mit einer Leistung von eineinhalb Kilowatt geschaffen, die auf dem Gebiet des Tabbin Institute of Metallurgy (Ägypten) und im International Metallurgical Centre in Hyderabad (Indien) installiert wurden.