Сонячна піч: сучасний та безпечний спосіб приготування їжі. Сонячна піч своїми руками Види та етапи спорудження сонячних печей своїми руками

Останнім часом дедалі популярнішими стають сонячні печі, причому саме самостійного виготовлення. Насправді зробити сонячну піч своїми руками дуже просто. У цій статті ми зробили вибір декількох варіантів сонячних печей, які були виконані народними умільцями, а також розглянули покрокову інструкціюїх виготовлення.

Варіант №1 виготовлення печі.

Отже, представляємо перший варіант, який заслуговує на увагу. Для того щоб змайструвати сонячну піч своїми руками, знадобиться:

• Лист фанери завтовшки 3мм.
• Лист покрівельного або оцинкованого заліза завтовшки 0,5мм
• Брус 4х4
• Дошки завтовшки 2см, сумарною довжиною 4м.
• Штапік фіксації скла
• Дзеркало
• Фарба чорного кольору
• Два скла 50х50 см
• Ручки

Процес виготовлення печі своїми руками

Вирізаються чотири стійки з бруса (2 задні дорівнюють 52,6см і 2 передні – 26,7см), на яких триматиметься піч за допомогою шурупів або цвяхів. З фанери (1,5х1,5 м) вирізаються несучі стінки каркаса, нижня частина (60,5х67,5см) і збирається ось такий каркас.

Наступний етап – виготовлення рами з 4 дощок шириною 6 см та довжиною 54,9 см, які склеюються між собою, а також усередині рамки кріпиться рейка. Надалі туди вставляються два стекла для термоізоляції печі.

Сама рама буде фіксуватися на несучій рамі, яка кріпиться на стійках.

Після того, як рама, що несе, закріплена, виготовляється спеціальна коробка по периметру, в якій буде знаходитися основна рама. Основна рама буде рухомою.

Потім ножицями по металу вирізається металева частина, де відбуватиметься нагрівання. З боків робляться надрізи, робиться загин, і лист вставляється всередину майбутньої грубки і закріплюється.

Для ефективності металеву частину фарбують у чорний колір.

Вирізається скло, яке кріпиться до рами за допомогою герметика. За допомогою бруска, на якому кріпиться петля, встановлюється кришка, на якій будуть зафіксовані дзеркала за допомогою клею. За допомогою планок армується кришка на периметрі. Потім кріпляться ручки.

Щоб піч повноцінно працювала, необхідно її утеплити. Для цього використовується стандартний утеплювач.

Повний процес виготовлення зображено на відео автора(Greenpeace.ru).

Другий варіант виготовлення сонячної печі своїми руками

У даному випадкуСонячна піч або сонячний концентратор виготовляється із старої параболічної антени діаметром близько метра, на внутрішню поверхню якої наклеюються дзеркала або дзеркальна плівка. Причому використання дзеркал краще, тому що їх простіше мити. У разі другий варіант дуже простий у виготовленні. Параболічна поверхня, що відбиває, дозволяє сконцентрувати в одній точці, в центрі, сонячні промені. Конструкція рами залежить від фантазії автора, головне, щоб у центрі зручно було помістити посуд, у якому відбуватиметься нагрівання. Для цього, як правило, робиться металева конструкція, що окремо стоїть, або кріпиться до антени. Приклад такої сонячної печі зображено на відео.

Екологія споживання. Наука та техніка: Успішне використання сонячних печей (плит) відзначалося в Європі та Індії вже у 18-му столітті. Сонячні плити та духові шафипоглинають сонячну енергію, перетворюючи її на тепло, яке накопичується всередині замкнутого простору.

Успішне використання сонячних печей (плит) відзначалося в Європі та Індії вже у 18 столітті. Сонячні плити та духові шафи поглинають сонячну енергію, перетворюючи її на тепло, що накопичується всередині замкнутого простору. Поглинене тепло використовується для варіння, смаження та випікання. Температура сонячної печі може досягати 200 градусів Цельсія.

Ящикові сонячні печі

Скринькові сонячні печі складаються з добре ізольованої коробки, пофарбованої всередині в чорний колір, в яку поміщають чорні каструлі з їжею. Коробка накривається двошаровим "вікном", яке пропускає сонячне випромінюванняв ящик і тримає тепло всередині. На додаток до нього кріпиться кришка з дзеркалом на внутрішній стороні, яка, будучи відкинутою, посилює падаюче випромінювання, а в закритому виглядіпокращує теплоізоляцію печі.

Основні переваги ящикових сонячних печей:

• Використовують як пряме, і розсіяне сонячне випромінювання.
• Вони можна нагрівати одночасно кілька каструль.
• Вони легкі, портативні та прості у користуванні.
• Їм не треба повертатися за Сонцем.
• Помірні температури роблять помішування необов'язковим.
• Їжа залишається теплою цілий день.
• Їх легко виготовити та відремонтувати, використовуючи місцеві матеріали.
• Вони щодо недорогі (проти іншими типами сонячних печей).

Притаманні їм, звичайно, і деякі недоліки:

• З їхньою допомогою можна готувати тільки в денний час.
• Через помірну температуру на приготування їжі потрібен тривалий час.
• Скляна кришка призводить до значних втрат тепла.
• Такі печі "не вміють" смажити.

Завдяки своїм перевагам, сонячні печі-ящики є найпоширенішим видом сонячних печей. Вони бувають різних видів: промислового виробництва, кустарні та саморобні; формою можуть нагадувати плоску валізку або широку низьку скриньку. Бувають і стаціонарні печі, виготовлені з глини, з горизонтально розташованою кришкою (у тропічних та субтропічних районах) або похилою (в помірному кліматі). Для сім'ї із п'яти осіб рекомендуються стандартні моделі з площею апертури (вхідної площі) близько 0,25 м2. У продажу зустрічаються і більші варіанти печей - 1 м2 і більше.

Так як тепло, поглинене внутрішньою поверхнею коробки, повинно передаватися каструлям, кращий матеріалдля коробки - алюміній, що має високу теплопровідність. До того ж, алюміній не схильний до корозії. Наприклад, сталевий ящик, навіть із гальванічним покриттям, не може довго протистояти гарячому та вологому середовищу всередині печі в процесі приготування їжі. Листова ж мідь надто дорога.

Зовні коробки не можна прикріплювати металеві деталі, які можуть створити теплові містки Теплоізоляційним матеріалом може бути скло, синтетична вата або який-небудь природний матеріал (лушпиння арахісу, кокосових горіхів, рису, кукурудзи і т. д.). Який матеріал не використовувався, він повинен залишатися сухим.

Кришка печі може складатися з одного або двох стекол з повітряним прошарком. Відстань між двома шарами скла зазвичай становить 10-20 мм. Дослідження показали, що використання прозорого матеріалу з комірчастою структурою, який ділить внутрішній простір на маленькі вертикальні осередки, може суттєво зменшити втрати печі, таким чином збільшуючи її ефективність. Внутрішнє скло піддається термічній дії, тому часто використовується загартоване скло; або обидва шари можуть складатися зі звичайного скла товщиною близько 3 мм.

Зовнішня кришка сонячної печі є відбивачем, який посилює падаюче випромінювання. Відбиваючою поверхнею може служити звичайне скляне дзеркало, пластмасовий лист з покриттям, що відбиває, або неб'ється металеве дзеркало. У крайньому випадку можна використовувати фольгу від сигаретних пачок.

Зовнішня коробка сонячної печі може бути виготовлена ​​із дерева, склопластику або металу. Склопластик легкий, недорогий та водостійкий, але не дуже довговічний в умовах безперервного використання. Деревина міцніша, але важча і більш схильна до псування через вологість. Алюмінієві листи у поєднанні з дерев'яними кріпленнями утворюють найбільш якісну поверхню, стійку до механічних впливів, перепадів температури та вологості. Армована алюмінієм дерев'яна коробка найбільш міцна, але вона коштує дорожче і досить важка, до того ж, її виготовлення вимагає часу.

Продуктивність стандартної сонячної печі із площею апертури 0.25 м2 сягає близько 4 кг їжі щодня, тобто. достатня для сім'ї із п'яти осіб.

Пікова температура всередині сонячної печі може досягати більше 150 о C у сонячний день у тропіках; це приблизно на 120 оC вище температури навколишнього повітря. Так як вода, що міститься в продуктах харчування, не нагрівається вище 100 оC, температура всередині наповненої печі завжди буде відповідно нижче.

Температура сонячної печі різко знижується, коли в неї поміщають посуд з їжею. Важливо й те, що температура залишається значно нижчою за 100 оC більшу частину часу приготування. Але температура кипіння 100 оC не потрібна для приготування більшості овочів та каш.

Середній час приготування їжі в сонячній печі становить 1-3 години у хороших сонячних умовахта помірного завантаження. Використання тонкостінних алюмінієвих каструль значно скорочує час приготування в порівнянні з посудом з нержавіючої сталі. Крім того, впливають і такі фактори:

• Час приготування скорочується в умовах великого освітлення, і навпаки.
• Висока температура навколишнього повітря скорочує час приготування і навпаки.
• Невеликий обсяг їжі за одне приготування знижує час приготування - і навпаки.

Дзеркальні печі (з відбивачем)

Найпростіша дзеркальна піч є параболічним рефлектором і підставкою для каструлі, розташованою у фокусі печі. Якщо піч виставлена ​​Сонце, то сонячне світло відбивається від усіх рефлекторів в центральну точку (фокус), нагріваючи каструлю. Рефлектор може являти собою параболоїд, виготовлений, наприклад, з листової сталі або фольги, що відображає. Поверхня, що відображає, зазвичай виготовлена ​​з полірованого алюмінію, дзеркального металу або пластику, але може складатися також з безлічі маленьких плоских дзеркалприкріплені до внутрішньої поверхні параболоїда. Залежно від потрібної фокусної відстані рефлектор може мати форму глибокої миски, в яку повністю занурюється каструля з їжею (коротка фокусна відстань, посуд захищений від вітру) або дрібної тарілки, якщо каструля встановлюється у фокусній точці на певній відстані від рефлектора.

Усі печі-відбивачі використовують лише пряме сонячне випромінювання, і тому повинні постійно повертатися за Сонцем. Це ускладнює їх експлуатацію, оскільки ставить користувача залежність від погоди та регулюючого пристрою.

Переваги дзеркальних печей:

• Здатність досягати високих температур і, відповідно, швидке приготуванняїжі.
• Щодо недорогі моделі.
• Деякі з них також можуть служити для випікання.

Перерахованими перевагами супроводжуються і деякі недоліки:

• Залежно від фокусної відстані піч повинна повертатися за Сонцем приблизно кожні 15 хвилин.
• Використовується лише пряме випромінювання, а розсіяне сонячне світло втрачається.
• Навіть за невеликої хмарності можливі великі втрати тепла.
• Поводження з такою піччю потребує певного навички та розуміння принципів її дії.
• Відбите рефлектором випромінювання дуже яскраво, сліпить очі, і може призвести до опіку при контакті з фокальною плямою.
• Приготування їжі обмежується денним годинником.
• Кухареві доводиться працювати на спекотному сонці (за винятком печей з фіксованим фокусуванням).
• Ефективність печі великою мірою залежить від сили і напряму вітру, що змінюється.
• Страва, приготовлена ​​вдень, надвечір остигає.

Складність поводження з цими печами у поєднанні з тим фактом, що кухар змушений стояти на Сонці, є головною причиноюїх невисокої популярності. Але у Китаї, де приготування їжі традиційно вимагає високої температурита потужності, вони широко поширені.

Теплова потужність

Теплова потужність сонячної печі визначається кількістю сонячної радіації, робочою поглинаючою поверхнею печі (зазвичай між 0,25 м2 та 2 м2) та її термічним ККД (зазвичай 20-50%). У таблиці порівнюються типові значення площі, ефективності та потужності для ящикової печі та печі-відбивача.

Стандартні значення площі, ефективності та продуктивності ящикової печі та печі-відбивача

Як правило, печі-рефлектори мають набагато більшу робочу поверхню, ніж ящикові. Отже, вони набагато потужніші, на них можна кип'ятити більше води, готувати більше їжі, або обробляти порівнянні за менший проміжок часу. З іншого боку, їхня теплова ефективність нижча, тому що посуд остигає під впливом атмосфери.

У тропічних і субтропічних країнах можна розраховувати на ясну погоду та нормальне щоденне освітлення майже цілий рік. Близько полудня, коли сумарна сонячна освітленість досягає 1000 Вт/м2, цілком реально розраховувати на теплову потужність 50-350 Вт, залежно від типу та розміру плити. Кількість випромінювання вранці та вдень, природно, нижча і не може повністю компенсуватися системою стеження за Сонцем.

Для порівняння: спалювання 1 кг сухої деревини виробляє приблизно 5000 Вт, помножені на термічний ККД плити (15 % для примітивного вогнища та 25-30 % для покращеної кухонної плити, що використовується в країнах, що розвиваються). Теплова потужність, що фактично досягає посуду, становить, таким чином, 750-1500 Вт.

Кількість сонячної радіації різко знижується при хмарності та в сезон дощів. В умовах нестачі прямого випромінювання сонячна піч непридатна ні для чого, крім зберігання готової їжіу теплому вигляді. Слабким місцем сонячних печей (незалежно від їх типу) є те, що в хмарні та дощові дні (2-4 місяці на рік для більшості країн, що розвиваються) їжу доводиться готувати за допомогою звичайних засобів: на дровах, газовому або гасовому пальнику.

Сонячне випромінювання та печі

Головною передумовою успішного використання сонячної печі є адекватна освітленість із невеликим числом хмарних днівпротягом року. Тривалість та інтенсивність сонячного випромінювання повинні дозволяти використання сонячної печі протягом тривалих періодів. У той час як у Центральній Європі приготування їжі з використанням сонячної енергії можливе у сонячний літній день, для сонячної печі бажано мінімальну кількість сонячної енергії 1500 кВт·год/м2 на рік (що відповідає середній щоденній інсоляції 4 кВт·год/м2). Але середньорічні показники можуть іноді вводити в оману. Істотна умова для придатності сонячної печі – це стабільна літня погода, тобто регулярні, передбачувані періоди безхмарних днів.

Ресурси сонячної енергії в різних країнахсуттєво відрізняються навіть у межах тропічного поясу у країнах третього світу. Наприклад, сонячне випромінювання в більшості регіонів Індії вважається дуже добрим з точки зору використання сонячної енергії. Середня кількість сонячної енергії становить від 5 до 7 кВт·год/м2 на день залежно від регіону. На більшій частині території країни освітленість досягає мінімуму протягом сезону дощів і майже так само мала протягом грудня та січня.

Клімат та сонячний потенціал Кенії сприятливі для використання сонячних печей. Кенія розташована близько до екватора і тому має тропічний клімат. У столиці країни Найробі кількість сонячної енергії становить від 3,5 кВт·год/м2 на день у липні до 6,5 кВт·год/м2 на день у лютому, а в інших областях залишається практично незмінною (6,0 - 6,5 кВт·ч/м2 щодня у провінції Лодвар). Сонячна радіація в Найробі дозволяє готувати їжу за допомогою сонячної енергії дев'ять місяців на рік (крім червня-серпня). З іншого боку, у хмарні чи туманні дні доводиться покладатися на традиційні видипалива. Однак, у провінції Лодвар сонячними печами можна користуватися цілий рік.

Сонячні печі для країн, що розвиваються

Мета використання сонячних печей, безсумнівно, полягає в економії енергії в умовах подвійної енергетичної кризи: криза бідних верств населення, що полягає у дефіциті дров, і криза національної енергетики - зростаючий тиск на її платіжний баланс.

Порівняно з іншими країнами, країни, що розвиваються, споживають дуже мало енергії. Наприклад, норма споживання енергії душу населення Індії 1982 року - 7325 ГДж - була однією з найменших у світі. Але рівень споживання енергії цієї країни зростає майже вдвічі швидше, ніж її валовий національний продукт. Те саме відбувається і в інших країнах, що розвиваються.

Більшість жителів країн, що розвиваються, отримує основну частину споживаної ними енергії з некомерційних джерел: з традиційних місцевих ресурсів енергії, за рахунок своєї фізичної праці. Вони просто не можуть дозволити собі купити потрібну кількість комерційно виробленої енергії.

Логічне наслідок цього - відносна нестача палива для бідних верств населення, рівень життя яких у результаті ще далі погіршується. Сонячні печі – це крок на шляху до покращення умов їхнього життя.

З усієї "бідної більшості" жителів країн третього світу, сонячні печі повинні насамперед використовуватися сільським населенням.

Скільки потрібно енергії для приготування їжі

Щоденна потреба у паливі залежить від того, яка їжа готується і від її кількості. Житель країни, що розвивається, спалює, в середньому, 1 тонну дров на рік. Типовій індійській сім'ї потрібно 3-7 кг дров на день; у прохолодніших регіонах щоденна кількість дров для однієї сім'ї становить майже 20 кг взимку та 14 кг влітку. На півдні Малі середньостатистична сім'я (що складається з 15 осіб) спалює близько 15 кг дров на день. Дослідження, проведене у таборі афганських біженців у Пакистані, показало, що щоденна потреба у дровах там становить до 19 кг на сім'ю. Більше половини дров у типовому домашньому господарствійде на випічку хліба, решта - на приготування іншої їжі. Взимку, звичайно, дров потрібно більше.

Незважаючи на те, що кількість енергії, необхідна для приготування їжі, є різною, сонячні печі дають значну економію енергії. Першочергове завдання сонячних печей – зниження потреби у дровах, які досі є найважливішим паливом для приготування їжі. Проблема полягає в тому, що деревина недорога в порівнянні з гасом, балонним газом та електрикою. Зростаюча неконтрольована вирубка дерев для власних потреб та на продаж є основною причиною зникнення лісів, розширення пустель, ерозії ґрунту, зниження рівня підземних вод, і надає довгостроковий несприятливий вплив на екологічний баланс. Убогі залишки лісів у Пакистані та нестримна вирубка лісів у Кенії є доказом того, що страхи з цього приводу не перебільшені.

Загалом сонячні печі навряд чи можуть зробити великий внесок у національну енергетику. Однак вони можуть суттєво покращити умови життя бідняків, допомогти їм подолати особисту енергетичну кризу.

Сонячні печі бувають різних форм та розмірів. Наведемо кілька прикладів: духова шафа, піч-концентратор, рефлектор, сонячний пароварочний апарат тощо. При всій різноманітності моделей всі печі вловлюють тепло і утримують його в теплоізольованій камері. У більшості моделей сонячне світло безпосередньо впливає на їжу.

Використовувати потенціал сонячного тепла можна не тільки для вироблення електроенергії на великих електростанціях або для опалення житлово-господарських комплексів, але й у звичайній побутовій сфері життєдіяльності людини, наприклад, для приготування їжі. Сама ідея створення пічки, що працює виключно на одній сонячній енергії, настільки актуальна, що народні умільці давно зуміли здійснити її на практиці. Ця стаття допоможе зробити сонячну піч своїми руками, не додаючи особливих зусиль, щоб ви змогли забезпечити себе та своїх друзів смачним гарячим обідом. Самі сили природи сприятимуть вам у цьому. Зрозуміло, що час приготування їжі в сонячній пічці буде значно більшим.ніж у звичайній духовці або на електроплиті. Тим не менш, таку конструкцію можна розташувати поряд з барбекю або мангалом, тим самим надавши новизну вашій ділянці.

Для виготовлення сонячної печі використовуються не дорогі та загальнодоступні матеріали:

Брусья;
- фанера 6-10 мм;
- покрівельне залізо 0,5мм (оцинкування);
- скло 3-4 мм.;
- утеплювач (мінеральна вата).
- Дзеркало.

Насамперед виготовляємо каркас сонячної печі з брусів 40х40 та фанери. Чим товщі фанера, тим міцніше буде конструкція.

Виготовляємо рамку для скла, яка кріпиться до корпусу за допомогою шарнірів.

Із покрівельного заліза 0,5 мм. вирізаємо внутрішню частину печі (кожух). При цьому розрізаємо лист згідно креслення.

Після того, як кожух готовий, за допомогою цвяхів прибиваємо його всередині корпусу. Після чого обробляємо краї наждачним папером, щоб не було задирок.

Встановлюємо скло у рамку на прозорий силіконовий герметик і фіксуємо штапиками.

Монтуємо панель, що відбиває, на шарніри.

Не забуваємо приробити ручки для перенесення сонячної печі та для відкриття скляних дверцят.

Ретельно утеплюємо мінеральною ватоюз боків, між металевим кожухом та корпусом, і дно печі. Після цього дно зашиваємо фанерою.

Викрашуємо металевий кожух жаростійким, чорною матовою фарбою.

На панель, що відбиває, приклеюємо дзеркало (дзеркальна плитка)

Сонячна піч готова до роботи. Перше використання сонячної печі необхідно проводити без продуктів харчування. Оскільки фарба в перші дні може виділяти неприємний запах.

Не забудьте обробити корпус печі фарбою, антисептиком, щоб запобігти атмосферному впливу.

Розташовувати піч необхідно під прямим сонячним промінням. Якщо сонце знаходиться низько, то для найбільшої ефективності використовуйте відбивач.

Для більшої швидкості готування використовуйте чорний посуд, бажано з тонкого алюмінію.

Другий спосіб виготовлення. Нажаль, без фотографій.

Отже, для будівництва сонячної печі нам знадобляться такі матеріали:

1. дерев'яна або металева скринька
2. шматок темного картону, бажано чорного кольору
3. кілька штук невеликих, пофарбованих у чорний колір каміння
4. скло за розмірами скриньки
5. чотири шматки жерсті як відбивач.

Почнемо зі спорудження основного каркасу. Його можна зварити з металевих куточків, а найкраще збити з брусків та дощок. Розміри та форму ящика підбирайте на свій смак, залежно від виду та кількості їжі, що готується. Це не повинна бути строго квадратною або прямокутною піччю. Можна надати конструкції будь-яку форму, наприклад, шестикутну, круглу і навіть форму еліпса. Тут, мабуть, все залежить від вашої фантазії та бажання зробити щось незвичайне та оригінальне.

Коли ящик зроблений, необхідно застелити дно та внутрішні стінки чорним картоном або щільним папером. Колір обшивки обов'язково має бути чорним, тому що він ефективніше поглинає сонячні промені. Кріпити папір до ящика необхідно гвоздиками з великим капелюшком або шурупами.

Тепер виріжте за розміром коробки відбивачі з жерсті, обробіть всі сторони наждачним папером або надфілем, щоб видалити задирки, і прикріпіть чотири відбивачі до верхньої частини коробки. Це можна зробити за допомогою металевих або пластмасових куточків, або просто прикрутити жерсть шурупами і вигнути її під необхідним кутом до Сонця. Правильніше встановити відбивачі на віконні петлі, які можна купити на ринку або в будь-якому будівельному магазині. За допомогою петель ви зможете без проблем регулювати відбивачі залежно від положення Сонця на небі.

Бляшані відбивачі концентрують і перенаправляють сонячні промені в дерев'яну коробку, забезпечуючи цим якісне та швидке приготування їжі.

Останній крок у виготовленні сонячної печі – різання та встановлення скла, яке виконуватиме основну функцію: поглинатиме сонячне світло, яке перетворюватиметься на теплову енергіюдля підігріву їжі. Крім того, скло є кришкою для вашої сонячної грубки.

Тепер залишилося тільки знайти на своїй ділянці або в іншому місці кілька темних каменів середніх розмірів і покласти їх на дно ящика. Якщо вам трапляються занадто світлі камені, спробуйте перефарбувати їх у чорний колір і дати повністю висохнути. Навіщо потрібне каміння? Вони будуть своєрідним накопичувачем сонячного тепла. З їхньою допомогою можна регулювати температуру в печі, прибираючи або, навпаки, підкладаючи нове каміння. Розпечене каміння дозволить зайнятися приготуванням вечері навіть у той час, коли Сонце не буде таким яскравим і теплим.

Якщо ви хочете точно знати, яка температура всередині вашої «сонячної духовки», не полінуйтеся встановити невеликий харчовий термометр, який можна придбати в продуктовому супермаркеті.

Час нагрівання сонячної печі становить близько 20-30 хвилин, залежно від часу доби та величини сонячної активності.

Ось і все, ваша грубка готова. Насолоджуйтесь тільки чистою та корисною їжею!

Найпростіша конструкція сонячних печей, виготовлених із картонних коробок

А тепер майстер клас, як зробити саму сонячну батарею.

Отже, що таке сонячна батарея, панель (СБ)? Фактично, це контейнер, що містить масив сонячних елементів. Сонячні елементи, це ті штуки, які насправді роблять всю роботу з перетворення сонячної енергії на електрику. На жаль, для отримання потужності, достатньої для практичного застосування, сонячних елементів треба чимало. Також, сонячні елементи дуже крихкі. Тому їх і поєднують у СБ. Батарея містить достатню кількість елементів для отримання високої потужності та захищає елементи від пошкодження. Звучить не надто складно. Я впевнений, що зможу це зробити сам.

Я почав свій проект, як завжди, з пошуку в мережі інформації по саморобним СБ і був шокований як її мало. Той факт, що мало хто зробив власні сонячні батареї, змушував мене думати, що це має бути дуже складно. Задум був відкладений у довгу скриньку, але я ніколи не переставав думати про неї.

Через якийсь час я прийшов до наступних висновків:
- головна перешкода у будівництві СБ - це придбання сонячних елементів за розумну ціну
- нові сонячні елементи дуже дорогі та їх складно знайти у нормальній кількості за будь-які гроші
- дефектні та пошкоджені сонячні елементи є в наявності на eBay та інших місцях набагато дешевше
- сонячні елементи «другого сорту» можуть бути використані для виготовлення сонячної батареї.

Коли мені дійшло, що я можу використовувати дефектні елементи, щоб зробити свою СБ, я взявся за роботу. Почав з купівлі елементів на eBay.

Купив кілька блоків монокристалічних сонячних елементів розміром 3х6 дюймів. Щоб зробити СБ, необхідно послідовно з'єднати 36 таких елементів. Кожен елемент генерує близько 0,5В. 36 елементів, з'єднаних послідовно, дадуть нам близько 18В, які будуть достатні для зарядки батарей на 12В. (Так, таке висока напругадійсно необхідно для ефективного заряджання 12В акумуляторів). Сонячні елементи цього типу тонкі як папір, тендітні і ламкі як скло. Їх дуже легко зашкодити.

Продавець цих елементів занурив набори із 18 шт. у віск для стабілізації та доставки без пошкоджень. Віск – це головний більпри його видаленні. Якщо у вас є можливість, шукайте елементи, не вкриті воском. Але пам'ятайте, що вони можуть отримати більше пошкоджень під час транспортування. Зверніть увагу, що мої елементи вже мають припаяні провідники. Шукайте елементи з припаяними провідниками. Навіть із такими елементами вам потрібно бути готовим багато попрацювати паяльником. Якщо ж ви купите елементи без провідників, приготуйтеся працювати паяльником в 2-3 рази більше. Коротше, краще переплатити за вже припаяні дроти.

Також я купив пару наборів елементів без заливки воском у іншого продавця. Ці елементи прийшли упаковані у пластикову коробку. Вони бовталися в коробці і трохи обкололися з обох боків і кутках. Незначні відколи не мають особливого значення. Вони не зможуть зменшити потужність елемента настільки, щоб про це треба було турбуватися. Куплених мною елементів має вистачити на складання двох СБ. Я знаю, що, можливо, зламаю парочку при складанні, тому купив трохи більше.

Сонячні елементи продаються найширшого спектру форм та розмірів. Ви можете використовувати більші або дрібніші, ніж мої 3х6 дюймів. Просто пам'ятайте:
- Елементи одного типу виробляють однакову напругу незалежно від їхнього розміру. Тому для отримання заданої напруги завжди знадобиться однакова кількість елементів.
- Великі за розміром елементи можуть генерувати більший струм, а менші за розміром відповідно менший струм.
- Загальна потужність вашої батареї визначається як її напруга помножена на струм, що генерується.

Використання великих за розміром елементів дозволить отримати більшу потужність при тій же напрузі, але батарея вийде більша і важча. Використання менших елементів дозволить зменшити та полегшити батарею, але не зможе забезпечити таку ж потужність. Також варто відзначити, що використання в одній батареї різних розмірів елементів - погана ідея. Причина в тому, що максимальний струм, що генерується вашою батареєю, буде обмежений струмом найменшого елемента, а більші елементи не працюватимуть на повну силу.

Сонячні елементи, на яких я зупинив вибір, мають розмір 3х6 дюймів і здатні генерувати струм приблизно 3 ампери. Я планую з'єднати послідовно 36 таких елементів, щоб отримати напругу трохи більше ніж 18 вольт. В результаті повинна вийти батарея, здатна видавати потужність близько 60 Вт на яскравому сонці. Звучить не дуже вражаюче, але все ж таки це краще ніж нічого. До того ж, це 60Вт щодня, коли світить сонце. Ця енергія йтиме на зарядку акумулятора, який буде використовуватися для живлення світильників та невеликої апаратури лише кілька годин після настання темряви. Просто коли я йду спати, мої енергетичні потреби зводяться нанівець. Коротше, 60 Вт це цілком достатньо, особливо з огляду на те, що у мене є вітрогенератор, який теж виробляє енергію, коли дме вітер.

Після того як ви купите свої сонячні елементи сховайте їх у безпечне місце, де вони не розіб'ються, не потраплять дітям для ігор і не будуть з'їдені вашим собакою доти, доки ви не будете готові встановити їх у вашу СБ. Елементи дуже тендітні. Грубе звернення перетворить ваші дорогі сонячні елементи на маленькі сині блискучі і ні для чого непридатні уламки.

Отже, сонячна батарея – це просто неглибокий ящик. Я почав з побудови такої скриньки. Я зробив його неглибоким, щоби борти не затінювали сонячні елементи, коли сонце світить під кутом. Зроблений він із фанери завтовшки 3/8 дюйма з бортиками з рейок завтовшки 3/4 дюйма. Бортики приклеєні та пригвинчені на місце. Батарея міститиме 36 елементів розміром 3х6 дюймів. Я вирішив поділити їх на дві групи по 18 шт. просто для того, щоб їх було простіше паяти в майбутньому. Звідси й центральна планка посередині скриньки.

Ось невеликий малюнок, що показує розміри моєї СБ. Усі розміри в дюймах (вибачте мені, шанувальники метричної системи). Бортики завтовшки 3/4 дюйма йдуть навколо всього листа фанери. Такий самий бортик йде по центру і ділить батарею на дві частини. Загалом я вирішив зробити так. Але в принципі, розміри та загальний дизайн не критичні. Можете вільно все варіювати у своєму ескізі. Розміри ж тут приводу для тих людей, які постійно ниють, щоб я включив їх у свої ескізи. Я завжди заохочую народ експериментувати і винаходити щось своє, ніж сліпо дотримуватися інструкцій, написаних мною (або ще кимось). Можливо, у вас вийде краще.

Вигляд однієї з половин моєї майбутньої батареї. У цій половині буде розміщено першу групу з 18 елементів. Зверніть увагу на невеликі отвори у бортах. Це буде нижня частина батареї (на фото верх знаходиться внизу). Це вентиляційні отвори, призначені для вирівнювання тиску повітря всередині та зовні СБ та службовці для видалення вологи. Ці отвори мають бути лише внизу батареї, інакше дощ та роса потраплять усередину. Такі ж вентиляційні отвори мають бути зроблені у центральній розділовій планці.

Далі я вирізав два відповідні за розміром шматки ДВП. Вони слугуватимуть підкладками, на яких збиратимуться сонячні елементи. Вони повинні вільно поміщатися між бортами. Не обов'язково використати саме перфоровані листи ДВП, просто у мене виявилися такі під рукою. Піде будь-який тонкий, жорсткий матеріал, що не проводить струм.

Щоб захистити батарею від неприємностей, лицьову сторону закриваємо оргсклом. Ці два шматки оргскла були вирізані, щоб повністю закривати батарею. У мене не було одного досить великого шматка. Скло також можна використовувати, але скло б'ється. Град, каміння і сміття, що летить, можуть розбити скло, а від оргскла просто відскочать. Як бачите, починає вимальовуватись картинка, як сонячна батарея виглядатиме в результаті.

Упс! На фото два листи оргскла, з'єднані на центральній перегородці. Я свердлив отвори навколо кромки, щоб посадити оргскло на шурупи. Будьте обережні, свердлівши отвори біля кромки оргскла. Будете сильно давити - зламається, що в мене і сталося. У результаті, я просто приклеїв шматок, що відламався, і просвердлив недалеко новий отвір.

Після цього, я пофарбував всі дерев'яні частини сонячної батареї кількома шарами фарби, щоб захистити їх від вологи та впливу довкілля. Ящик пофарбував усередині та зовні. При виборі типу фарби та її кольору використали науковий підхід. Я збовтав усю фарбу з залишків, які я маю в гаражі, і вибрав ту банку, в якій фарби вистачить, щоб зробити всю роботу.

Підкладки також були пофарбовані в кілька шарів з обох боків. Переконайтеся, що ви добре все пофарбували, інакше дерево може покоробитись від вологи. А це може зашкодити сонячним елементам, які будуть приклеєні до підкладок.

Тепер, коли я маю основу для СБ, саме час підготувати сонячні елементи.

Як я казав раніше, видалення воску із сонячних елементів – це справжній головний біль. Після кількох спроб і помилок я таки знайшов непоганий спосіб. Але я, як і раніше, рекомендую купувати елементи у того, хто не заливає їх воском.

Перший крок - це "купання" в гарячій воді, щоб розтопити віск і відокремити елементи один від одного. Не дайте воді закипіти, інакше бульбашки пари будуть сильно бити елементи один про одного. Вода, що кипить, може бути занадто гарячою, в елементах можуть бути порушені електричні контакти. Я також рекомендую занурювати елементи в холодну воду, а потім повільно їх нагрівати, щоб унеможливити нерівномірне нагрівання. Пластикові щипці та лопатка допоможуть відокремити елементи, коли віск розтане. Намагайтеся сильно не тягнути за металеві провідники – можуть порватися. Я виявив це, коли намагався поділити свої елементи. Добре, що я купив їх із запасом.

Тут показано фінальну версію «установки», яку я використав. Моя подруга спитала, що це я готую. Уявіть її подив, коли я відповів: "Сонячні елементи". Перша гаряча ванна для розтоплення воску знаходиться на задньому плані справа. На передньому плані ліворуч – гаряча мильна вода, а праворуч – чиста гаряча вода. Температури у всіх каструлях нижче за температуру кипіння води. Спочатку в дальній каструлі розтоплюємо віск, переносимо елементи по одному в мильну воду, щоб видалити залишки воску, після чого промиваємо в чистій воді. Викладаємо елементи для сушіння на рушник. Ви можете змінювати мильну воду і воду для промивання частіше. Тільки зливайте використану воду в каналізацію, т.к. віск затвердіє та засміче стік. Цей процес видалив практично весь віск із сонячних елементів. Тільки на деяких залишилися тонкі плівки, але це не завадить пайці та роботі елементів. Промивання розчинником, можливо, видаляє залишки воску, але це може бути небезпечним і смердючим.

Декілька розділених і очищених сонячних елементів сушаться на рушник. Після поділу та видалення захисного воску через свою крихкість вони стали напрочуд складними в обігу та зберіганні. Я рекомендую залишити їх у воску до тих пір, поки ви не будете готові встановити їх у вашу СБ. Це дозволить вам не розбити їх до того, як ви зможете їх використати. Тому спочатку побудуйте основу для батареї. У мене ж настав час встановити їх.

Я почав з малювання сітки на кожній основі для спрощення процесу встановлення кожного елемента. Потім я виклав елементи з цієї сітки зворотним боком вгору, так їх можна спаяти разом. Всі 18 елементів для кожної половини батареї повинні бути послідовно з'єднані, після чого обидві половини також повинні бути з'єднані послідовно для отримання необхідної напруги.

Спаювати елементи між собою спочатку складно, але я швидко призвичаївся. Починайте лише з двох елементів. Розмістіть з'єднувальні провідники одного з них так, щоб вони перетинали точки паяння на звороті іншого. Також необхідно переконатися, що відстань між елементами відповідає розмітці.

Я використовував малопотужний паяльник і прутковий припій із серцевиною з каніфолі. Також перед паянням я змащував флюсом точки паяння на елементах за допомогою спеціального олівця. Чи не тисніть на паяльник! Елементи тонкі та тендітні, натиснете сильно – зламаєте. Я був неакуратний кілька разів – довелося викинути кілька елементів.

Повторювати пайку довелося доти, доки не вийшов ланцюжок із 6-ти елементів. Сполучні шини від зламаних елементів я припаяв до зворотного боку останнього елемента ланцюжка. Таких ланцюжків я зробив три, повторивши процедуру ще двічі. Усього 18 елементів для першої половини батареї.

Три ланцюжки елементів повинні бути послідовно з'єднані. Тому середній ланцюжок повертаємо на 180 градусів по відношенню до двох інших. Орієнтація ланцюжків вийшла правильною (елементи все ще лежать зворотним боком на підкладці). Наступний крок – приклеювання елементів на місце.

Приклеювання елементів вимагатиме деякої вправності. Наносимо невелику краплю силіконового герметика в центрі кожного із шести елементів одного ланцюжка. Після цього перевертаємо ланцюжок лицьовою стороною вгору та розміщуємо елементи по розмітці, яку нанесли раніше. Легко притисніть елементи, натискаючи по центру, щоб приклеїти їх до основи. Складнощі виникають в основному при перевертанні гнучкого ланцюжка елементів. Друга пара рук тут не зашкодить.

Не наносьте занадто багато клею і не приклеюйте елементи ніде, крім центру. Елементи та підкладка, на якій вони змонтовані, розширюватимуться, стискатимуться, гнуться та деформуватимуться при зміні температури та вологості. Якщо ви приклеїте елемент на всій площі, він згодом зламається. Приклеювання лише у центрі дає елементам можливість вільно деформуватися окремо від основи. Елементи та основа можуть деформуватися по-різному та елементи не зламаються.

Ось повністю зібрана половина батареї. Я використовував мідне обплетення від кабелю для з'єднання першого і другого ланцюжка елементів.

Можна використовувати спеціальні шини або навіть звичайні дроти. Просто в мене під рукою було мідне обплетення від кабелю. Таке ж з'єднання робимо зі зворотного боку між другим і третім ланцюжком елементів. Краплею герметика я прикріпив провід до основи, щоб він не «гуляв» і не гнувся.

Тест першої половини сонячної батареї на сонці. При слабкому сонці в серпанку ця половина генерує 9,31В. Ура! Працює! Тепер мені потрібно зробити ще одну таку саму половину батареї.

Після того, як обидві основи з елементами будуть готові, я зможу встановити їх на місце підготовлену коробку і з'єднати.

Кожна половина міститься на своє місце. Я використовував 4 невеликі шурупи для кріплення основи з елементами всередині батареї.

Провід для з'єднання половин батареї я пропустив через один з вентиляційних отворів у центральному борту. Тут теж пара крапель герметика допоможе закріпити провід на одному місці та запобігти його бовтанню всередині батареї.

Кожна сонячна панель у системі має бути забезпечена блокуючим діодом, послідовно з'єднаним з батареєю. Діод потрібен для запобігання розряду акумуляторів через батарею вночі та в похмуру погоду. Я використовував діод Шоттка на 3,3А. Діоди Шоттки мають набагато нижче падіння напруги, ніж звичайні діоди. Відповідно, будуть менші втрати потужності на діоді. Я купив набір з 25 діодів марки 31DQ03 на eBay всього за кілька доларів. У мене залишиться ще багато діодів для моїх майбутніх СБ.

Спочатку я планував приєднати діод зовні батареї. Але після того, як подивився технічні характеристикидіодів, вирішив помістити їх усередині батареї. У цих діодів падіння напруги зменшується зі зростанням температури. Всередині моєї батареї буде висока температура, діод працюватиме більш ефективно. Використовуємо ще трохи силіконового герметика, щоб закріпити діод.

Я просвердлив отвір у днище батареї ближче до верху, щоб вивести дроти назовні. Проводи зав'язані на вузол, щоб запобігти їх витягуванню з батареї, і закріплені тим самим герметиком.

Важливо дати герметику висохнути до того, як ми кріпитимемо оргскло на місце. Раджу, спираючись на попередній досвід. Випари із силікону можуть утворити плівку на внутрішній поверхні оргскла та елементів, якщо ви не дасте силікону висохнути на відкритому повітрі.

І ще трохи герметика для герметизації вихідного отвору.

На вихідний провід я прикрутив двоконтактний роз'єм. Розетка цього роз'єму буде приєднана до контролера заряду акумуляторів, який використовую для свого вітрогенератора. Таким чином, сонячна батарея зможе працювати з ним паралельно.

Ось як виглядає закінчена СБ із прикрученим екраном із оргскла. Оргскло поки що не герметизоване. Я спочатку не робив герметизацію стиків. Провів спочатку невелике тестування. За результатами тестів мені знадобився доступ до нутрощів батареї, там виявилася проблема. У мене на одному із елементів відійшов контакт. Можливо, це сталося через перепад температур або через неакуратне поводження з батареєю. Хто знає? Я розібрав батарею та замінив цей пошкоджений елемент. З того часу проблем не було. У майбутньому, можливо, я герметизую стики під оргсклом за допомогою герметика або закрию їх алюмінієвою рамкою.

Ось результати тестування напруги закінченої батареї на яскравому зимовому сонці. Вольтметр вказує 18,88В без навантаження. Це точно як я і розраховував.

А ось тест по струму в тих самих умовах (яскраве зимове сонце). Амперметр вказує 3,05А – струм короткого замикання. Це недалеко від розрахункового струму елементів. Сонячна батареячудово працює!

Сонячна батарея в роботі. Я переміщаю її пару разів на день для збереження орієнтації на сонці, але це не така вже й велика складність. Можливо, колись я побудую автоматичну систему стеження за сонцем.

На сьогоднішній день з'явилася альтернатива звичайним джерелам тепла - сонячна енергія. Сонячна піч своїми руками є просту конструкцію. Вдень потужність даного пристроюдосягає 1,5 кВт, при цьому температура нагрівання сягає 150 градусів. Вперше сонячну піч сконструював у другій половині VIII століття Хорас де Соссьюр у Швейцарії.

Відомо, що потік тепла, що посилається нам сонцем, — великий, гріх пропадати такій кількості енергії без діла. Влітку в середній смузівін легко досягає одного кіловата на квадратний метр (кіловатт - це, приблизно, як комфорка електропічки).

Сьогодні цей вид міні-кухні застосовується в широкому діапазоні від африканських країн до північних районів, у тому числі і в нашій країні.

Сонячні печі: функції та переваги

Такі печі різноманітні за своїми розмірами, від невеликої коробки до агрегату, але ідентичні за потребою. У їхнє завдання входить акумулювання тепла для будь-яких потреб. Принцип дії сонячної печі заснований на вбиранні теплової енергії сонячних променів, завдяки якій можна забезпечити приготування їжі без використання газу та електрики, та утримування її у теплоізольованій камері. Конструкції можна придбати в магазині, а можна зробити сонячні печі власноруч.

Конструкція сонячної печі може бути виготовлена ​​з підручних матеріалів.

Переваги сонячної печі:

1. Дешевизна використання (не потребує палива).
2. Безпека приготування їжі.
3. Простота в експлуатації та догляді.
4. Мобільність.
5. Екологічність.
6. Можливість варіння, копчення, випікання та смаження.
7. Рівномірне приготування їжі без ймовірності підгоряння, яке не потребує перемішування.

Види та етапи спорудження сонячних печей своїми руками

Залежно від типу конструкції, виділяють три основні види сонячних печей:

1. Коробкова пічка.
2. Комбіновані печі.
3. Із дзеркалом-концентратором.

Коробна піч застосовується для нешвидкого приготування їжі у великій кількості. Це картонна коробка зі скляним або пластиковим верхом з відбивними дзеркалами. Як правило, вимагає теплоізоляції, якою може виступати папір, картон, сучасні утеплювачі. Коробочні сонячні печі мають перевагу у довговічності: термін експлуатації сягає 10 років.

Список матеріалів та інструментів для спорудження сонячної печі своїми руками

Коробна піч використовується в основному для відносно повільного приготування їжі у великій кількості.

1. Перелік матеріалів:

• каркас (картон, фанера, бруски);
• скло, дзеркало;
• алюмінієва фольга чи металевий покрівельний матеріал;
• утеплювач (мінеральна вата, картон, папір тощо);
• фарба, антисептик, силікон;
• кріпильні елементи (скотч, клей, шурупи, цвяхи, шарніри).

2. Список інструментів:

• пила;
• ножиці, ніж;
• степлер;
• молоток, шуруповерт;
• пензлик;
• рулетка.

Покрокова інструкція виготовлення сонячної коробки своїми руками

1. Готуємо каркас пристрою, що складається з брусків 40х40 мм (кріпильний елемент) та листів фанери (стінки корпусу).
2. Споруджуємо раму під скло.
3. Фіксуємо готову раму до каркасу печі за допомогою шарнірів.
4. Обшиваємо внутрішню частину майбутньої печі покрівельним листом із металу шурупами або цвяхами.
5. Вставляємо стекла в готову раму, фіксуючи штапиками та обробивши силіконом.
6. Закріплюємо панель, що відбиває тими ж шарнірами, на яку фіксується дзеркало або дзеркальна плитка.
7. Стіни та основа між каркасом та металевим листомутеплюємо будь-яким теплоізоляційним матеріаломнаприклад, мінеральною ватою, далі закриваємо все фанерою.
8. Внутрішню частину, призначену для варіння, фарбуємо темною, бажано чорною, жароміцною нетоксичною фарбою.
9. Зовнішню частину обробляємо антисептичним засобом.

Коробкові печі дуже довговічні конструкції.

Сонячна піч готова до експлуатації. Для приготування їжі необхідно покласти посуд всередину конструкції, направивши панель, що відбиває, на скло. Також можна застосувати наступний метод спорудження коробкової печі:

1. Споруджуємо дерев'яний ящик.
2. Внутрішню частину коробки вистилаємо чорним папером ущільненим для максимального поглинання сонячного випромінювання.
3. Відповідно до периметру коробки вирізаємо ідентичні за розміром бляшані відбивачі, округливши краї та обробивши наждачним папером.
4. Фіксуємо відбивачі з жерсті нагорі короба за допомогою петель, шурупів або інших елементів кріплення, вигинаючи під необхідним кутом, з метою акумулювання та передачі сонячного тепла в короб для приготування їжі.
5. Споруджуємо скляну кришку з метою перетворення ультрафіолету в теплову енергію.
6. На основу готової печі викладаємо каміння – накопичувачі тепла та регулятори температурного режиму.
7. За бажанням встановлюємо термометр.

Пічку з параболічним концентратом виготовляють у вигляді увігнутого дзеркала, сонячні промені при цьому поглинаються фокусом. В основному така кухня служить для приготування малого обсягу їжі протягом короткого часу. Основний недолік такої печі полягає в регулярному повертанні дзеркальної поверхні до сонця, що може спричинити опіки слизових очей і рук.

Комбінована конструкція сонячної печі складається з дзеркала-концентратора, що включає кілька плоских дзеркал, термоізольовану каструлю поліетиленом.

На першому етапі готується корпус для сонячної печі.

1. Основа корпусу виготовляється з фанерного листа, в центрі якого фіксується стрижень, виконаний з алюмінію або сталі довжиною близько півметра. На кінці стрижня з метою накручування підставки робиться різьблення.
2. Вирізаються пази для вставки ребер із фанери.
3. Для виготовлення стін своїми руками беруть чотири фанерні листи у формі прямокутника, вирізані з одного боку вигнутою дугою, а з боку скріплення з ребрами корпусу - пазами.
4. Склеюються стіни з основою і фіксуються скріпками.

На другому етапі готується дзеркало сонячної печі.

1. Сонячні пічки виконуються з гладкого ущільненого картону у вигляді трикутників.
2. Трикутники укладаються внахлест і верхню частину ребер.
3. Обклеюємо поверхню картону фольгою з алюмінію.
4. Фіксується підставка для приготування їжі в точці, що дорівнює половині радіусу отриманого дзеркала.

Сонячна піч готова. Найбільш оптимальний матеріалдля коробки – це алюміній. Його перевагами є високий коефіцієнт теплопровідності та стійкість до корозії.

Подібних споруд насправді у світі налічується декілька. Давайте почнемо з Solar Furnace in France, тобто з Франції.

Сонячна Піч у Франції призначена для вироблення та концентрації високих температур, необхідних для різних процесів.

Це здійснюється за допомогою уловлювання сонячних променів та концентрування їх енергії в одному місці. Споруда вкрита вигнутими дзеркалами, їхнє сяйво настільки велике, що дивитися на них буває неможливо, до болю в очах. У 1970 році було споруджено цю споруду, як найвідповідніше місце було обрано Східні Піренеї. І до сьогоднішнього дняПекти залишається найбільшою у всьому світі.

На масив дзеркал покладено функції параболічного відбивача, а високий температурний режим у самому фокусі може сягати 3500 градусів. Причому регулювати температуру можна за допомогою зміни кутів нахилу дзеркал.

Сонячна Піч, використовуючи такий природний ресурс, як сонячне світло, вважається незамінним способом для отримання високих температур. А вони, своєю чергою, використовуються для різноманітних процесів. Так, виробництво водню потребує температури 1400 градусів. Тестові режими матеріалів, що проводяться у високотемпературних умовах, передбачають температуру 2500 градусів. Так тестуються космічні апарати та атомні реактори.

Так що Сонячна Піч - не просто дивовижна будівля, а й життєво необхідна та ефективна, при цьому вона вважається екологічною та відносно дешевим способом отримати високі температури.

Масив дзеркал діє як параболічний відбивач. Світло фокусується в одному центрі. І температура там може досягати температур, за яких можна плавити сталь.

Але температуру можна регулювати, встановлюючи дзеркала під різними кутами.

Наприклад, температура близько 1400 градусів використовується для водню. Температура 2500 градусів – для тестування матеріалів в екстремальних умовах. Наприклад, так перевіряють атомні реактори та космічні апарати. А ось температура до 3500 градусів використовується для виготовлення наноматеріалів.

Сонячна Піч - недорогий, ефективний та екологічний спосіб отримання високих температур.

На південному заході Франції чудово приживається виноград і визрівають усілякі фрукти - жарко! Окрім іншого, сонце тут світить мало не 300 днів на рік, а за кількістю ясних днів ці місця поступаються, мабуть, лише Блакитному березі. Якщо ж охарактеризувати долину біля Одейо з погляду фізики, потужність світлового випромінювання тут становить 800 ватів на 1 квадратний метр. Вісім потужних лампочок розжарювання. Небагато? Достатньо, щоб шматочок базальту розтікся калюжкою!

— Сонячна піч в Одейо має потужність 1 мегават, і для цього необхідно майже 3 тисячі метрів дзеркальної поверхні,— розповідає Серж Шовін, доглядач місцевого музею сонячної енергії. - Причому зібрати світло з такої великої поверхні потрібно у фокусну точку діаметром зі столову тарілку.

Навпроти параболічного дзеркала встановлені геліостати – спеціальні дзеркальні плити. Їх 63 штуки зі 180 секціями. Кожен геліостат має свою «точку відповідальності» — сектор параболи, на який відбивається зібране світло. Вже на увігнутому дзеркалі промені сонця збираються в точку фокусу — ту саму піч. Залежно від інтенсивності випромінювання (читай - ясності неба, часу доби і пори року) температури можна досягти різні. Теоретично — до 3800 градусів за Цельсієм, насправді виходило до 3600.

— Разом із рухом сонця по небу рухаються й геліостати,- Започатковує свою екскурсію Серж Шовін. - Ззаду у кожного встановлений двигун, а всі разом управляються централізовано. Необов'язково встановлювати їх у ідеальну позицію – залежно від завдань лабораторії градус у точці фокусу можна варіювати.

Сонячну піч в Одейо почали будувати на початку 60-х, а в дію ввели вже у 70-х. Довгий часвона залишалася єдиною у своєму роді на планеті, проте 1987-го копію звели неподалік Ташкента. Серж Шовін посміхається: «Так-так, саме копію».

Радянська піч, до речі, теж залишається чинною. На ній, щоправда, проводять не лише досліди, а й виконують деякі практичні завдання. Щоправда, розташування печі не дозволяє досягти таких самих високих температур, як у Франції — у точці фокусу узбецьким ученим вдається отримати менше 3000 градусів.

Параболічне дзеркало складається з 9000 платівок - фацетів. Кожна з них відполірована, має алюмінієве напилення та трохи увігнута для кращого фокусування. Після спорудження будівлі печі всі фацети були встановлені та відкалібровані вручну – на це пішло три роки!

Серж Шовін веде нас на майданчик неподалік будівлі печі. Разом з нами група туристів, які прибули в Одейо автобусом, потік любителів наукової екзотики не вичерпується. Музейний наглядач зібрався наочно продемонструвати прихований потенціал сонячної енергії.

— Мадам та мосьє, ваша увага!— Серж хоч і виглядає скоріше як учений, більше схожий на актора. - Світло, випромінюване нашою зіркою, дозволяє миттєво нагрівати матеріали, займати і плавити їх.

Співробітник сонячної печі піднімає звичайну гілку та розміщує її у великому чані із дзеркальною внутрішньою поверхнею. У Сержа Шовіна йде кілька секунд на пошук точки фокусування, і ціпок миттєво спалахує. Чудеса!

Поки французькі бабусі і дідусі ахкають і охають, музейник переходить до геліостату, що окремо стоїть, і рухає його рівно так, щоб відбиті промені потрапили в зменшену копію параболічного дзеркала, встановленого тут же. Це ще один наочний експеримент, який показує можливості сонця.

— Мадам і мосьє, зараз ми плавитимемо метал!

Серж Шовін встановлює у тримач шматочок заліза, рухає лещатами у пошуку точки фокусу і, знайшовши її, відходить на невелику відстань.

Сонце швидко робить свою справу.

Шматок заліза моментально нагрівається, починає диміти і навіть іскрити, піддаючись гарячим променям. Буквально за 10—15 секунд у ньому пропалюється дірочка розміром із монету в 10 євроцентів.

- Вуаля!— радіє Серж.

Поки ми повертаємось у будівлю музею, а французькі туристи розсаджуються у кінозалі для перегляду наукового фільму про роботу сонячної печі та лабораторії, доглядач розповідає нам цікаві речі.

— Найчастіше люди запитують, навіщо все це потрібно,— розводить руками Серж Шовін. - З точки зору науки, можливості сонячної енергії вивчені, застосовані де це можливо в побуті. Але існують завдання, які за своїм масштабом і складністю виконання вимагають установок, подібних до цієї. Наприклад, як змоделювати вплив сонця на обшивку космічного корабля? Або нагрівання капсули, що спускається, що повертається з орбіти на Землю?

У спеціальній тугоплавкій ємності, встановленій у точці фокусу сонячної печі, можна відтворити такі, без перебільшення, неземні умови. Підраховано, наприклад, що елемент обшивки повинен витримувати температуру 2500 градусів за Цельсієм — і досвідченим шляхом це можна перевірити тут, в Одейо.

Доглядач веде нас музеєм, де встановлені різні експонати — учасники численних експериментів, проведених у печі. Нашу увагу привертає гальмівний карбоновий диск.

- О, ця штука від колеса боліда Формули-1,- киває Серж. - Її нагрівання в деяких умовах можна порівняти з тим, що ми можемо відтворити в лабораторії.

Як говорилося вище, температурою у точці фокусу можна керувати з допомогою геліостатів. Залежно від дослідів, що проводяться, вона варіюється від 1400 до 3500 градусів. Нижня межа необхідна для водню в лабораторії, діапазон від 2200 до 3000 - для тестування різних матеріалів в умовах екстремального нагріву. Нарешті, понад 3000 — сфера роботи з наноматеріалами, керамікою та створенням нових матеріалів.

— Пекти в Одейо не виконує практичних завдань,- Продовжує Серж Шовін. - На відміну від узбецьких колег, ми не залежимо від власної господарської діяльностіі займаємось виключно наукою. Серед наших замовників не тільки вчені, а й різні відомства, наприклад оборонне.

Ми якраз зупиняємось біля керамічної капсули, яка є корпусом корабля-безпілотника.

— Військове міністерство збудувало сонячну піч меншого діаметру для власних практичних потреб тут же, в долині біля Одейо,- каже Серж. - Її можна побачити із деяких ділянок гірської дороги. Але за науковими експериментами вони все одно звертаються до нас.

Доглядач пояснює, у чому перевага сонячної енергії перед будь-якою іншою в ході виконання наукових завдань.

- По-перше, сонце світить безкоштовно,- загинає він пальці. - По-друге, гірське повітря сприяє проведенню дослідів у «чистому» вигляді без домішок. По-третє, сонячне світло дозволяє нагрівати матеріали значно швидше, ніж будь-які інші установки — для деяких експериментів це вкрай важливо.

Цікаво, що піч може працювати практично цілий рік. За словами Сержа Шовіна, оптимальним місяцем для проведення експериментів є квітень.

— Але якщо потрібно, шматочок металу для туристів сонце розплавить хоч у січні,— усміхається доглядач. - Головне, щоб небо було ясним та безхмарним.

Однією з незаперечних переваг самого існування цієї унікальної лабораторії є її повна відкритість для туристів. Щороку сюди приїжджає до 80 тисяч людей, і це робить для популяризації науки серед дорослих та дітей набагато більше, ніж школа чи університет.

Фон-Роме-Одейо - типове пасторальне французьке містечко. Його головна відмінність від тисяч таких — співіснування таїнства побутового життя і науки. На тлі 54-метрової дзеркальної параболи – гірські молочні корови. І постійне спекотне сонце.

Тепер перейдемо в іншу споруду.

За сорок п'ять кілометрів від Ташкента, у Паркентському районі, у передгір'ях Тянь-Шаню на висоті 1050 метрів над рівнем моря знаходиться унікальна споруда — так звана Велика Сонячна Піч (БСП) потужністю тисячу кіловат. Вона розташована на території Інституту матеріалознавства НВО "Фізика-Сонце" Академії наук Республіки Узбекистан. Таких печей у світі лише дві, друга знаходиться у Франції.

БСП була запущена в експлуатацію ще за Союзу 1987 року, — розповідає вчений секретар Інституту матеріалознавства НВО «Фізика-Сонце» кандидат технічних наук Мірзасултан Маматкасімов. — Для збереження цього унікального об'єкта із держбюджету виділяються достатні кошти. Дві лабораторії інституту розташовані у нас, чотири — у Ташкенті, де знаходиться основна наукова база, на якій здійснюється вивчення хімічних та фізичних властивостейнових матеріалів. А в нас виробляється процес їх синтезу. Ми експериментуємо з цими матеріалами, спостерігаючи за процесом плавки за різних температур.

БСП являє собою складний оптико-механічний комплекс з автоматичними системамиуправління. Комплекс складається з геліостатного поля, розташованого на схилі гори і направляє сонячні промені в параболоїдний концентратор, який є гігантським увігнутим дзеркалом. У фокусі цього дзеркала створюється найвища температура - 3000 градусів за Цельсієм!

Геліостатне поле складається із шістдесяти двох геліостатів, розташованих у шаховому порядку. Вони забезпечують дзеркальну поверхню концентратора світловим потоком у режимі безперервного стеження Сонцем протягом усього дня. Кожен геліостат розміром сім з половиною на шість із половиною метрів складається із 195 плоских дзеркальних елементів, які називаються «фацетами». Площа геліостатного поля, що відображає, дорівнює 3022 квадратних метрів.

Концентратор, на який геліостати спрямовують сонячні промені, є циклопічною спорудою висотою сорок п'ять метрів і шириною п'ятдесят чотири метри.

Слід зазначити, що перевага сонячних печей, порівняно з печами інших типів, полягає в миттєвому досягненні високої температури, що дозволяє одержувати чисті матеріали без домішок (завдяки чистоті гірського повітря). Використовуються вони для нафтогазової, текстильної та інших промисловостей.

Дзеркала мають певний термін експлуатації і рано чи пізно виходять з ладу. У наших цехах ми виготовляємо нові дзеркала, які встановлюємо замість старих. Їх лише у концентраторі 10700, а в геліостатах 12090 штук. Процес виготовлення дзеркал відбувається у вакуумних установках, де поверхню відпрацьованих дзеркал напилюється алюміній.

Фергана.Ру:- Як ви вирішуєте проблему пошуку фахівців, адже після розвалу Союзу відбувався їхній відтік за кордон?

Мірзасултан Маматкасімов:– У момент запуску встановлення у 1987 році тут працювали фахівці з Росії, України, які навчали наших. Завдяки нашому досвіду ми маємо можливість готувати фахівців у цій галузі самостійно. Молодь приходить до нас із фізичного факультету Національного університетуУзбекистан. Сам я після закінчення університету працюю тут із 1991 року.

Фергана.Ру:- Коли дивишся на цю грандіозну споруду, на ажурні металеві конструкції, що ніби ширяють у повітрі і при цьому підтримують «броню» концентратора, в пам'яті спливають кадри науково-фантастичних фільмів.

Мірзасултан Маматкасімов:- Ну, на моєму віці знімати наукову фантастику, використовуючи ці унікальні «декорації», тут поки що ніхто не намагався. Щоправда, приїжджали зірки узбецької естради, щоби знімати свої кліпи.

Мірзасултан Маматкасімов:- Сьогодні ми плавитимемо брикети, спресовані з порошкоподібного оксиду алюмінію, температура плавлення якого становить 2500 градусів за Цельсієм. У процесі плавки матеріал стікає з похилої площини та капає у спеціальний піддон, де утворюються гранули. Їх відправляють в керамічний цех, розташований неподалік БСП, де подрібнюють і застосовують для виготовлення різних керамічних виробів, починаючи від дрібних нитководіїв текстильної промисловостіі закінчуючи порожнистими керамічними кулями, що зовні нагадують більярдні. Кулі використовуються в нафтогазовій промисловості як поплавці. При цьому з поверхні нафтопродуктів, що зберігаються у великих ємностях на нафтобазах, випаровування зменшується на 15-20 відсотків. За Останніми рокамими виготовили близько шестисот тисяч таких поплавців.

Для електротехнічної промисловості ми виготовляємо ізолятори та інші вироби. Вони відрізняються підвищеною зносостійкістю та міцністю. Крім оксиду алюмінію, ми також використовуємо більш тугоплавкий матеріал — оксид цирконію з температурою плавлення 2700 градусів за Цельсієм.

Контроль за процесом плавки здійснюється так званою системою технічного зору, яка оснащена двома спеціальними телекамерами. Одна з них безпосередньо передає зображення окремий монітор, інша — на комп'ютер. Система дозволяє спостерігати за процесом плавки, так і проводити різні вимірювання.

Слід додати, що БСП використовують як універсальний астрофізичний інструмент, який відкриває можливості проведення досліджень зоряного неба у нічний час.

Крім вищезгаданих робіт в інституті велика увага приділяється виготовленню медичного обладнання на базі функціональної кераміки (стерилізатори), абразивних інструментів, сушарок та багато іншого. Таке обладнання успішно впроваджено до медичних установ нашої республіки, а також до аналогічних установ Малайзії, Німеччини, Грузії та Росії.

Паралельно в інституті було розроблено сонячні установки малої потужності. Так, наприклад, вченими інституту створено сонячні печі потужністю півтора кіловат, які були встановлені на території Таббінського інституту металургії (Єгипет) та у Міжнародному металургійному центрі в Хайдарабаді (Індія).

http://victorprofessor.livejournal.com/profile

А ось ще з цієї теми . Звичайно ж згадаємо ще й взагалі про . Ах так, а ось ви знаєте