Альтернативная энергетика

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии

Солнечные печи

В принципе, используя достаточно большие концентраторы, можно получить в их фокусе очень высокую температуру, Подобные системы лежат в основе так называемых солнечных печей.

Замечательные возможности солнечно-зеркальной энергетики предвидел К. Э. Циолковский. Он писал, что в космическом пространстве "можно непосредственной силой Солнца с помощью зеркал и стекол получить огненные очаги любой величины с температурой от 273 градусов холода до 6000 градусов тепла. Преобразованием солнечной энергии... можно получить до 20000 градусов и более."

В первые послевоенные годы в Ташкенте можно было увидеть чащу десятиметрового параболоида, покрытую квадратиками зеркал. В течение многих лет гигантский железобетонный подсолнух возвышался над корпусами консервного завода, питая его тепловой энергией. В уникальной по тем временам установке температура в фокусе превышала 1000°С. Современная солнечная печь диаметром 10 м, работающая в армянском отделении ВНИИТ, выполнена из зеркал-фацет, которые установлены на металлическом каркасе. Солнечное излучение подается в печь от гелиостата, следящего за солнцем. Зеркало солнечной печи установлено над гелиостатом и развернуто к земле таким образом, чтобы оптическая ось была вертикальной. Это позволяет проводить плавки в вертикальных тиглях. В фокусе концентратора температура достигает 2QO0°C. Подобные установки перспективны для решения многих практических задач.

Принцип зеркал-фацет применен в более значительных конструкциях. На юге Франции, вблизи селения Одейо, построена солнечная печь. Северная стена девятиэтажного здания представляет собой параболическое зеркало. Размеры его внушительны - 40x50 м, но состоит оно из слегка закругленных зеркальных элементов. Их здесь 9500. Перед зданием на площади 3000 м разместилось 63 подвижных плоских зеркала (гелиостатов) площадью 45 м2 каждое. Они направляют солнечные лучи на параболическое зеркало, фокальная зона которого имеет диаметр около 40 см, температура в зоне пятна достигает 3800°С. Отдельными элементами солнечной печи управляет ЭВМ.

В СНГ уже построено и строятся несколько мощных солнечных печей - в Ташкенте, Ереване, Крыму и других местах. В них можно получить рабочие температуры от 2500 до 4000°С. Применение солнечных печей может очень многое дать науке и технике. Сегодня мы вправе говорить о рождении новых областей - гелиохимии и гелиометаллургии. Дело в том, что по сравнению с "классическими" печами солнечные печи обладают рядом существенных преимуществ. Прежде всего они дают возможность получить резкий скачок температуры. Скорость "теплового удара" в них превышает тысячу градусов в секунду. Во-вторых, расплавленное вещество не соприкасается ни с топливом, ни с угольными электродами, которые обычно являются источниками загрязнения продуктов плавки. Проникновению примесей из формы, неизбежному при любых иных способах плавки, препятствует то, что сконцентрированный солнечный луч может плавить вещество в узкой зоне - как бы в форме из того же вещества. Можно вести плавку в окислительной или восстановительной атмосфере. Все это важно для получения особо чистых металлов и сплавов, для производства редкоземельных металлов, например скандия, иттрия, лантана, которые удается выделить из их окислов только при температуре более 2000°С и при условии, что источник энергии не выделяет загрязнений.

Высокотемпературные солнечные установки дадут возможность выплавлять особо чистое стекло для волоконной оптики, способной произвести революцию в технике связи. Солнечные печи очень удобны для порошковой металлургии, для получения химически чистых и тугоплавких материалов, применяемых в авиации, космонавтике и ядерной энергетике.

Важное преимущество солнечных печей состоит в том, что их эксплуатация не оказывает вредных .воздействий на окружающую среду.