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Four solaire, fonctionnement et applications

Four solaire, fonctionnement et applications

Un four solaire est un système optique qui fournit un rayonnement solaire concentré. L'énergie concentrée de la lumière solaire peut être utilisée pour:

  • Chauffage simple d'un matériau.
  • Expériences de vieillissement de plastique ou de peinture
  • Réactions chimiques endothermiques
  • Expériences de charge avec des composants mécaniques ou électriques.

Le système de four solaire est largement utilisé dans les centrales solaires thermiques.

La différence entre le système de four solaire et un panneau solaire est que le panneau solaire capte et convertit directement l' énergie solaire, tandis que le four solaire ne la réfléchit et la concentre qu'à un moment donné.

Comment fonctionne un four solaire?

Le composant de concentration d'un four solaire fonctionne en principe comme un verre allumé. Pour des raisons techniques, cependant, un miroir creux ou parabolique est utilisé, qui concentre la lumière incidente du soleil en un point focal.

La surface réfléchissante de ce moyeu peut aller d'un mètre carré à plusieurs 100 mètres carrés. Si de plus grandes surfaces sont nécessaires, un champ d'héliostat est généralement utilisé, dans lequel plusieurs miroirs plats affectent la lumière à un seul point.

Pour assurer un éclairage optimal du concentrateur, il est nécessaire de suivre en continu l'héliostat au soleil. Cela se fait par un logiciel qui calcule constamment la position actuelle du soleil. Une autre option consiste à utiliser un capteur pour déterminer la position du soleil.

Pour un four solaire avec concentrateur, il existe trois types:

  • Hub de suivi direct.
  • Stationnaire sur le moyeu avec héliostat à chenilles.
  • Moyeu hors axe fixe avec héliostat suivi.

Pour les moyeux plus grands, ils sont constitués de miroirs plats individuels. Ils peuvent également être présentés dans un arrangement de Fresnel de miroirs de mise au point individuels.

Les composants réfléchissants doivent répondre à certains critères qualitatifs. Par conséquent, il est important que la réflectivité soit aussi élevée que possible, ou exactement connue, ainsi que la dispersion de la surface réfléchissante. Les longueurs d'onde à réfléchir sont également un critère important si, par exemple, vous souhaitez utiliser les composants UV (A, B) de la lumière solaire.

La condition préalable à une concentration efficace est la lumière directe du soleil. Par conséquent, les conditions météorologiques à l'emplacement d'un four solaire jouent un rôle important.

Applications d'un four solaire

Les rayons sont focalisés sur une zone de la taille d'un pot et peuvent atteindre une température de 4000 ° C, selon le procédé installé, par exemple:

  • Environ 1000 ° C pour les récepteurs métalliques produisant de l'air chaud pour la prochaine génération de tours solaires.
  • Environ 1400 ° C pour produire de l'hydrogène en décomposant les molécules de méthane.
  • Jusqu'à 2500 ° C pour tester des matériaux qui seront utilisés dans des environnements extrêmes tels que des réacteurs nucléaires ou des véhicules spatiaux pour la rentrée atmosphérique.
  • Jusqu'à 3500 ° C pour produire des nanomatériaux par sublimation solaire et refroidissement contrôlé, comme les nanotubes de carbone ou les nanoparticules de zinc.

Il a été suggéré que les fours solaires pourraient être utilisés dans l'espace pour fournir de l'énergie à des fins industrielles.

Sa dépendance au temps ensoleillé est un facteur limitant en tant que source d'énergie renouvelable sur Terre, mais il pourrait être combiné avec des systèmes de stockage d' énergie thermique pour la production d'énergie pendant les jours nuageux ou la nuit.

Il existe également des fours solaires à petite échelle, dans ces cas, la température au point de concentration n'est pas si élevée. Ils sont utilisés, par exemple, pour alimenter de petits moteurs Stirling ou des cuiseurs solaires.

Cuiseurs solaires

Le principe du four solaire est également utilisé pour construire des cuiseurs solaires bon marché et pour la pasteurisation solaire de l'eau.

Un cuiseur solaire se compose généralement d'une ou plusieurs plaques métalliques disposées comme un miroir concave, de sorte que la chaleur est générée au foyer.

Les fours solaires sont présentés comme une alternative appropriée pour les pays en développement ensoleillés depuis les années 1960. C'est pour des raisons de santé et d'environnement. Après tout, l'utilisation d'un poêle solaire libère moins de gaz nocifs que la cuisson traditionnelle sur bois ou autre matériel végétal.

De plus, lors de la cuisson avec un cuiseur solaire, ils ne sont pas basés sur l'utilisation de la plante ou des combustibles fossiles et réduisent les émissions de gaz à effet de serre.

Cependant, le taux d'acceptation des cuiseurs solaires dans les pays en développement est faible, en partie à cause de facteurs économiques, culturels et politiques.

Auteur :

Date de publication : 17 mai 2018
Dernier examen : 14 avril 2020