En fait, il existe plusieurs structures similaires dans le monde. Commençons par Solar Furnace en France, c'est-à-dire en France.
Le four solaire en France est conçu pour générer et concentrer les hautes températures requises pour divers processus.
Cela se fait en captant les rayons du soleil et en concentrant leur énergie en un seul endroit. La structure est recouverte de miroirs courbes, leur éclat est si grand qu'il est impossible de les regarder, ça fait mal aux yeux. En 1970, cette structure a été érigée, les Pyrénées Orientales ont été choisies comme l'endroit le plus approprié. Et à ce jour, la fournaise reste la plus grande du monde.
Un réseau de miroirs se voit attribuer les fonctions d'un réflecteur parabolique et un régime de température élevée au foyer lui-même peut atteindre 3500 degrés. De plus, vous pouvez régler la température en modifiant les angles des miroirs.
Le four solaire, utilisant une ressource naturelle telle que la lumière du soleil, est considéré comme une méthode indispensable pour générer des températures élevées. Et ils, à leur tour, sont utilisés pour une variété de processus. Ainsi, la production d'hydrogène nécessite une température de 1400 degrés. Les modes d'essai des matériaux effectués dans des conditions de haute température prévoient une température de 2500 degrés. C'est ainsi que les vaisseaux spatiaux et les réacteurs nucléaires sont testés.
Ainsi, le four solaire n'est pas seulement un bâtiment étonnant, mais aussi vital et efficace, tout en étant considéré comme un moyen écologique et relativement bon marché d'obtenir des températures élevées.
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Le réseau de miroirs agit comme un réflecteur parabolique. La lumière est concentrée dans un centre. Et la température là-bas peut atteindre des températures auxquelles l'acier peut être fondu.
Mais la température peut être ajustée en réglant les miroirs à différents angles.
Par exemple, des températures d'environ 1400 degrés sont utilisées pour produire de l'hydrogène. Température 2500 degrés - pour tester les matériaux dans des conditions extrêmes. Par exemple, les réacteurs nucléaires et les engins spatiaux sont testés de cette manière. Mais des températures allant jusqu'à 3500 degrés sont utilisées pour la fabrication de nanomatériaux.
Le four solaire est un moyen peu coûteux, efficace et écologique de générer des températures élevées.
Dans le sud-ouest de la France, les raisins s'enracinent remarquablement et toutes sortes de fruits mûrissent - il fait chaud! Entre autres choses, le soleil brille ici près de 300 jours par an, et en termes de nombre de jours clairs, ces endroits sont peut-être les seconds après la Côte d'Azur. Si nous caractérisons la vallée près d'Odeillo du point de vue de la physique, alors la puissance du rayonnement lumineux est ici de 800 watts par mètre carré. Huit ampoules à incandescence puissantes. Peu? Assez pour qu'un morceau de basalte se répande dans une flaque!
Continuons notre tournée avec le magazine Onliner.by:
«Le four solaire d'Odeillo a une capacité de 1 mégawatt, ce qui nécessite près de 3 000 mètres de surface de miroir», explique Serge Chauvin, gardien du musée local de l'énergie solaire. - De plus, vous devez collecter la lumière d'une si grande surface dans un point focal avec le diamètre d'une assiette.
Des héliostats - des plaques de miroir spéciales - sont installés en face du miroir parabolique. Il y en a 63 avec 180 sections. Chaque héliostat a son propre "point de responsabilité" - un secteur de la parabole, qui reflète la lumière collectée. Déjà sur un miroir concave, les rayons du soleil sont collectés en un point focal - le four même. En fonction de l'intensité du rayonnement (lire - la clarté du ciel, l'heure du jour et la période de l'année), les températures peuvent être très différentes. En théorie - jusqu'à 3800 degrés Celsius, en réalité, il est passé à 3600.
«Avec le mouvement du soleil, les héliostats se déplacent dans le ciel», Serge Chauvin entame son excursion. - Chacun a un moteur à l'arrière, et ensemble, ils sont contrôlés de manière centralisée. Il n'est pas nécessaire de les placer dans la position idéale - en fonction des tâches du laboratoire, le degré au point focal peut varier.
La construction du four solaire à Odeillo a commencé au début des années 60 et a déjà été mise en service dans les années 70. Pendant longtemps, il est resté le seul du genre sur la planète, mais en 1987, un exemplaire a été érigé près de Tachkent. Serge Chauvin sourit: "Oui, exactement une copie."
Le four soviétique reste également opérationnel. Sur ce, cependant, ils effectuent non seulement des expériences, mais également des tâches pratiques. Certes, l'emplacement du four ne permet pas d'atteindre les mêmes températures élevées qu'en France - au point focal, les scientifiques ouzbeks parviennent à obtenir moins de 3000 degrés.
Le miroir parabolique se compose de 9000 facettes. Chacun est poli, revêtu d'aluminium et légèrement concave pour une meilleure mise au point. Après la construction du bâtiment du four, toutes les facettes ont été installées et calibrées à la main - cela a pris trois ans!
Serge Chauvin nous conduit sur un site près du bâtiment du four. Avec nous - un groupe de touristes arrivés à Odeillo en bus - le flot des amoureux de l'exotisme scientifique ne s'arrête jamais. Le conservateur du musée était sur le point de démontrer le potentiel caché de l'énergie solaire.
- Madame et monsieur, votre attention! - Bien que Serge ressemble plus à un scientifique, il ressemble plus à un acteur. - La lumière émise par notre étoile permet aux matériaux de les chauffer, s'enflammer et faire fondre instantanément.
Un ouvrier du four solaire prend une branche ordinaire et la place dans une grande cuve avec un intérieur en miroir. Il faut quelques secondes à Serge Chauvin pour trouver le point de mise au point et le stick s'enflamme instantanément. Merveilles!
Tandis que les grands-parents français haletent et gémissent, le travailleur du musée se dirige vers un héliostat autonome et le déplace exactement pour que les rayons réfléchis atteignent une copie plus petite du miroir parabolique installé juste là. Ceci est une autre expérience visuelle montrant les capacités du soleil.
- Madame et monsieur, maintenant nous allons faire fondre le métal!
Serge Chauvin dépose un morceau de fer dans le support, déplace l'étau à la recherche d'un point focal et, l'ayant trouvé, s'éloigne sur une courte distance.
Le soleil fait rapidement son travail.
Un morceau de fer se réchauffe instantanément, commence à fumer et même des étincelles, succombant aux rayons chauds. En seulement 10 à 15 secondes, un trou de la taille d'une pièce de 10 centimes d'euro y est brûlé.
- Voila! - Serge se réjouit.
En rentrant dans le bâtiment du musée et que les touristes français s'assoient dans la salle de cinéma pour regarder un film scientifique sur le travail du four solaire et du laboratoire, le gardien nous raconte des choses intéressantes.
- Le plus souvent, les gens demandent pourquoi tout cela est nécessaire, - Serge Chauvin lève les mains. - Du point de vue de la science, les possibilités de l'énergie solaire ont été étudiées, appliquées dans la mesure du possible dans la vie quotidienne. Mais il y a des tâches qui, de par leur ampleur et leur complexité d'exécution, nécessitent des installations comme celle-ci. Par exemple, comment simuler l'effet du soleil sur la peau d'un vaisseau spatial? Ou chauffer la capsule de descente revenant d'orbite vers la Terre?
Dans un récipient réfractaire spécial, installé au point focal du four solaire, vous pouvez recréer de telles conditions, sans exagération, surnaturelles. Il a été calculé, par exemple, qu'un élément de revêtement doit résister à des températures de 2500 degrés Celsius - et cela peut être testé empiriquement ici à Odeillo.
Le gardien nous emmène à travers le musée, où sont installées diverses expositions - participants à de nombreuses expériences menées au four. Notre attention est attirée sur le disque de frein en carbone …
- Oh, cette chose vient du volant d'une voiture de Formule 1, - acquiesce Serge. - Son échauffement dans certaines conditions est comparable à ce que l'on peut reproduire en laboratoire.
Comme mentionné ci-dessus, la température au point focal peut être contrôlée à l'aide d'héliostats. Selon les expériences réalisées, il varie de 1400 à 3500 degrés. La limite inférieure est requise pour la production d'hydrogène en laboratoire, une plage de 2200 à 3000 pour tester divers matériaux dans des conditions de chaleur extrême. Enfin, au-dessus de 3000 est le domaine de travail avec les nanomatériaux, la céramique et la création de nouveaux matériaux.
«Le four d'Odeillo ne remplit pas les tâches pratiques», poursuit Serge Chauvin. - Contrairement à nos collègues ouzbeks, nous ne dépendons pas de nos propres activités économiques et sommes exclusivement engagés dans la science. Parmi nos clients, il y a non seulement des scientifiques, mais également divers départements, par exemple la défense.
On s'arrête juste devant une capsule en céramique, qui s'avère être la coque d'un drone.
«Le département de la guerre a construit un four solaire d'un diamètre plus petit pour ses propres besoins pratiques ici, dans la vallée près d'Odeillo», explique Serge. - Il peut être vu de certaines sections de la route de montagne. Mais pour les expériences scientifiques, ils se tournent toujours vers nous.
Le superviseur explique quel est l'avantage de l'énergie solaire sur tout autre dans le cadre de l'exécution de tâches scientifiques.
- Tout d'abord, le soleil brille gratuitement, - il plie les doigts. - Deuxièmement, l'air des montagnes contribue à mener des expériences sous une forme «pure» - sans impuretés. Troisièmement, la lumière du soleil permet aux matériaux d'être chauffés beaucoup plus rapidement que toute autre installation, ce qui est extrêmement important pour certaines expériences.
Il est curieux que le four puisse fonctionner presque toute l'année. Selon Serge Chauvin, le mois optimal pour mener des expériences est avril.
- Mais si nécessaire, le soleil fera fondre un morceau de métal pour les touristes même en janvier, - sourit le gardien. - L'essentiel est que le ciel soit clair et sans nuages.
L'un des avantages incontestables de l'existence même de ce laboratoire unique est sa totale ouverture aux touristes. Jusqu'à 80 000 personnes viennent ici chaque année, ce qui fait beaucoup plus pour vulgariser la science parmi les adultes et les enfants qu'une école ou une université.
Font Romeu Odeillo est une ville pastorale française typique. Sa principale différence par rapport à des milliers d'autres est la coexistence du mystère de la vie quotidienne et de la science. Dans le contexte d'une parabole miroir de 54 mètres - vaches laitières de montagne. Et le soleil chaud constant.
Passons maintenant à un autre bâtiment.
Une partie des photographies de Viktor Borisov.
Quarante-cinq kilomètres de Tachkent, dans le quartier de Parkent, dans les contreforts du Tien Shan à une altitude de 1050 mètres au-dessus du niveau de la mer, se trouve une structure unique - le soi-disant Grand four solaire (BSP) d'une capacité de mille kilowatts. Il est situé sur le territoire de l'Institut des Sciences des Matériaux NPO "Physique-Soleil" de l'Académie des Sciences de la République d'Ouzbékistan. Il n'y a que deux poêles de ce type dans le monde, le second est en France.
«Le BSP a été mis en service pendant l'Union soviétique en 1987», explique Mirzasultan Mamatkassymov, secrétaire scientifique de l'Institut des sciences des matériaux de NPO Physics-Solntse, Ph. D. - Des fonds suffisants sont alloués sur le budget de l'Etat pour préserver cet objet unique. Deux laboratoires de l'institut sont situés dans notre pays, quatre à Tachkent, où se trouve la principale base scientifique, sur laquelle sont étudiées les propriétés chimiques et physiques des nouveaux matériaux. Nous sommes en train de leur synthèse. Nous expérimentons ces matériaux en observant le processus de fusion à différentes températures.
BSP est un complexe optique-mécanique complexe avec des systèmes de contrôle automatique. Le complexe consiste en un champ d'héliostat situé sur le flanc d'une montagne et dirigeant les rayons du soleil dans un concentrateur paraboloïde, qui est un miroir concave géant. Au centre de ce miroir, la température la plus élevée est créée - 3000 degrés Celsius!
Le champ d'héliostat se compose de soixante-deux héliostats décalés. Ils fournissent à la surface du miroir du concentrateur un flux lumineux en mode de suivi continu du Soleil tout au long de la journée. Chaque héliostat, mesurant sept mètres et demi sur six mètres et demi, se compose de 195 éléments miroirs plats appelés "facettes". La zone réfléchissante du champ d'héliostat est de 3022 mètres carrés.
Le concentrateur, vers lequel les héliostats dirigent les rayons du soleil, est une structure cyclopéenne de quarante-cinq mètres de haut et cinquante-quatre mètres de large.
Il est à noter que l'avantage des fours solaires, par rapport aux autres types de fours, est l'obtention instantanée d'une température élevée, ce qui permet d'obtenir des matériaux purs sans impuretés (du fait de la pureté de l'air de la montagne). Ils sont utilisés pour le pétrole et le gaz, le textile et un certain nombre d'autres industries.
Les miroirs ont une certaine durée de vie et échouent tôt ou tard. Dans nos ateliers, nous fabriquons de nouveaux miroirs qui remplacent les anciens. Il y en a 10700 uniquement dans le concentrateur et 12090 dans les héliostats. Le processus de fabrication de miroirs a lieu dans des installations sous vide, où de l'aluminium est pulvérisé sur la surface des miroirs usés.
Ferghana. Ru: - Comment résolvez-vous le problème de la recherche de spécialistes, après tout, après l'effondrement de l'Union, ils sortaient à l'étranger?
Mirzasultan Mamatkassymov: - Au moment de l'installation en 1987, des spécialistes de Russie et d'Ukraine ont travaillé ici, qui ont formé les nôtres. Grâce à notre expérience, nous avons désormais l'opportunité de former nous-mêmes des spécialistes dans ce domaine. Les jeunes nous viennent du département de physique de l'Université nationale d'Ouzbékistan. Après avoir obtenu mon diplôme universitaire, je travaille moi-même ici depuis 1991.
Ferghana. Ru: - Quand on regarde cette structure grandiose, les délicates structures métalliques, comme flottant dans les airs et en même temps soutenant «l'armure» du concentrateur, des cadres de films de science-fiction viennent à l'esprit …
Mirzasultan Mamatkassymov: - Eh bien, de mon vivant, personne n'a essayé de tourner de la science-fiction en utilisant ces "décors" uniques. Certes, les pop stars ouzbeks sont venues tourner leurs clips.
Mirzasultan Mamatkassymov:- Aujourd'hui, nous allons fondre des briquettes pressées à partir d'oxyde d'aluminium en poudre, dont le point de fusion est de 2500 degrés Celsius. Pendant le processus de fusion, le matériau s'écoule dans un plan incliné et s'égoutte dans un plateau spécial, où se forment des granulés. Ils sont envoyés dans un atelier de céramique situé près du BSP, où ils sont broyés et utilisés pour la fabrication de divers produits céramiques, allant des petits distributeurs de fil pour l'industrie textile aux boules creuses en céramique qui ressemblent à des billards. Les billes sont utilisées dans l'industrie pétrolière et gazière comme flotteurs. Dans le même temps, l'évaporation de la surface des produits pétroliers stockés dans de grands conteneurs dans les dépôts pétroliers diminue de 15 à 20%. Ces dernières années, nous avons produit environ six cent mille de ces flotteurs.
Nous fabriquons des isolants et autres produits pour l'industrie électrique. Ils se caractérisent par une résistance à l'usure et une résistance accrues. En plus de l'oxyde d'aluminium, nous utilisons également un matériau plus réfractaire - l'oxyde de zirconium avec un point de fusion de 2700 degrés Celsius.
Le contrôle du processus de fusion est effectué par le soi-disant «système de vision», qui est équipé de deux caméras de télévision spéciales. L'un d'eux transfère directement l'image sur un moniteur séparé, l'autre sur un ordinateur. Le système vous permet à la fois de surveiller le processus de fusion et d'effectuer diverses mesures.
Il faut ajouter que BLB est également utilisé comme un instrument astrophysique universel qui ouvre la possibilité de mener des études du ciel étoilé la nuit.
En plus des travaux ci-dessus, l'institut accorde une grande attention à la fabrication de matériel médical à base de céramiques fonctionnelles (stérilisateurs), d'instruments abrasifs, de séchoirs et bien plus encore. Un tel équipement a été mis en œuvre avec succès dans les institutions médicales de notre république, ainsi que dans des institutions similaires en Malaisie, en Allemagne, en Géorgie et en Russie.
En parallèle, l'institut a développé des installations solaires de faible puissance. Par exemple, les scientifiques de l'institut ont créé des fours solaires d'une capacité d'un kilowatts et demi, qui ont été installés sur le territoire de l'Institut de métallurgie de Tabbin (Égypte) et au Centre international de métallurgie à Hyderabad (Inde).