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Solarschmelzofen

Solarschmelzofen

Ein Sonnenofen oder Sonnenofen ist ein optisches System, das konzentrierte Sonnenstrahlung liefert. Die konzentrierte Energie des Sonnenlichts kann zur einfachen Erwärmung eines Materials, Alterungsexperimenten von Kunststoffen oder Lacken, endothermen chemischen Reaktionen oder zum Laden von Experimenten mit mechanischen oder elektrischen Komponenten verwendet werden.

Das solare Ofensystem ist in solarthermischen Kraftwerken weit verbreitet.

Das Prinzip des Solarofens wird auch verwendet, um billige Solar-Solarkocher und solare Wasserpasteurisierung zu bauen. Der Sonnenofen kann auch verwendet werden, um einen Solar-Stirling-Motor anzutreiben.

Der Unterschied zwischen dem Solarofensystem und einem Solarpanel besteht darin, dass das Solarpanel die Solarenergie direkt aufnimmt und umwandelt, während der Solarofen es nur in einem Punkt reflektiert und konzentriert.

Betrieb des Solarofens

Die Konzentrationskomponente eines Solarofens funktioniert im Prinzip wie ein brennendes Glas. Aus technischen Gründen wird jedoch ein hohler oder parabolischer Spiegel verwendet, der das einfallende Licht der Sonne in einem Brennpunkt konzentriert. Die reflektierende Oberfläche dieses Konzentrators kann zwischen einem Quadratmeter und mehreren 100 Quadratmetern liegen. Wenn größere Flächen benötigt werden, wird in der Regel ein Heliostatenfeld verwendet, in dem mehrere flache Spiegel einem einzigen Punkt Licht zuweisen.

Um eine optimale Ausleuchtung des Konzentrators zu gewährleisten, ist es notwendig, den Heliostaten ständig der Sonne zu folgen. Dies geschieht durch Software, die ständig die aktuelle Position der Sonne berechnet, oder es wird ein Sensor verwendet, der den Sonnenstand bestimmt und somit eine Nachführung des Heliostaten ermöglicht. Für einen Solarofen mit einem Konzentrator wurden drei mögliche Geometrien in der Praxis realisiert:

  • Direkt-Tracking-Hub,
  • stationär auf der Konzentratorachse mit nachgezeichnetem Heliostat,
  • stationär außerhalb der Konzentratorachse mit verfolgtem Heliostat.

Für größere Konzentratoren bestehen diese aus einzelnen flachen Spiegeln oder in Fresnel-Anordnung aus einzelnen fokussierenden Spiegeln.

Die reflektierenden Komponenten müssen bestimmte qualitative Kriterien erfüllen. Daher ist es wichtig, dass das Reflexionsvermögen so hoch wie möglich oder genau bekannt ist, ebenso wie die Streuung der reflektierenden Oberfläche. Die zu reflektierenden Wellenlängen sind auch ein wichtiges Kriterium, wenn man beispielsweise die UV (A, B) -Komponenten des Sonnenlichts nutzen möchte.

Voraussetzung für eine effektive Konzentration ist direktes Sonnenlicht. Daher spielen die klimatischen Bedingungen am Standort eines Solarofens eine wichtige Rolle.

Solaröfen

Die Strahlen werden auf einen topfgroßen Bereich fokussiert und können je nach installiertem Prozess eine Temperatur von 4.000 ° C erreichen, zum Beispiel:

Über 1000 ° C für heiße Metall-Rezeptoren für die nächste Generation Solarturm Luft produziert.

Etwa 1400 ° C zur Erzeugung von Wasserstoff durch Aufbrechen von Methanmolekülen.

Bis zu 2500 ° C, um Materialien zu testen, die in extremen Umgebungen wie Kernreaktoren oder Raumfahrzeugen für den atmosphärischen Wiedereintritt verwendet werden.

Bis zu 3500 ° C zur Herstellung von Nanomaterialien durch solarinduzierte Sublimation und kontrollierte Abkühlung, wie Kohlenstoff-Nanoröhren7 oder Zink-Nanopartikel

Es wurde vorgeschlagen, dass Solaröfen im Weltraum verwendet werden könnten, um Energie für industrielle Anwendungen bereitzustellen.

Ihre Abhängigkeit von sonnigem Wetter ist ein limitierender Faktor als erneuerbare Energiequelle auf der Erde, aber sie könnte mit Wärmeenergiespeichersystemen zur Energieerzeugung während bewölkter Tage oder in der Nacht kombiniert werden.

Es gibt auch kleine Solaröfen, in diesen Fällen ist die Temperatur an der Stelle der Konzentration nicht so hoch. Sie werden beispielsweise zur Speisung kleiner Stirling-Motoren oder Solarkocher verwendet.

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Geändert am: 17. Mai 2018