Своими глазами: как устроена самая большая в мире солнечная печь

 
7165
64
09 июля 2012 в 10:23
Автор: Денис Блищ. Фото: Максим Малиновский

Onliner.by отправился во французские Пиренеи, чтобы увидеть одно из самых необычных сооружений в мире — солнечную печь мощностью 1 мегаватт. Это исполинское сооружение находится неподалеку от городка Фон-Ромё-Одейо и привлекает внимание случайных путешественников, проезжающих по высокогорной дороге в Андорру, огромным зеркалом. Его диаметр составляет 54 метра, и этого достаточно для того, чтобы плавить сталь как масло.

Мы приехали в Одейо летним днем. На юго-западе Франции замечательно приживается виноград и вызревают всевозможные фрукты — жарко! Кроме прочего, солнце здесь светит чуть не 300 дней в году, а по количеству ясных дней эти места уступают, пожалуй, только Лазурному берегу. Если же охарактеризовать долину около Одейо с точки зрения физики, то мощность светового излучения здесь составляет 800 ватт на 1 квадратный метр. Восемь мощных лампочек накаливания. Немного? Достаточно, чтобы кусочек базальта растекся лужицей!

Правда, для достижения высоких температур плавления необходимо собрать свет не с одного метра и даже не со ста.

— Солнечная печь в Одейо обладает мощностью 1 мегаватт, и для этого необходимо почти 3 тысячи метров зеркальной поверхности, — рассказывает нам Серж Шовин, смотритель местного музея солнечной энергии. — Причем собрать свет с такой большой поверхности нужно в фокусную точку диаметром со столовую тарелку.

Напротив параболического зеркала установлены гелиостаты — специальные зеркальные плиты. Их 63 штуки со 180 секциями. У каждого гелиостата своя «точка ответственности» — сектор параболы, на который отражается собранный свет. Уже на вогнутом зеркале лучи солнца собираются в точку фокуса — ту самую печь. В зависимости от интенсивности излучения (читай — ясности неба, времени суток и поры года) температуры можно достичь самые разные. В теории — до 3800 градусов по Цельсию, в реальности выходило до 3600.

— Вместе с движением солнца по небу двигаются и гелиостаты, — начинает свою экскурсию Серж Шовин. — Сзади у каждого установлен двигатель, а все вместе они управляются централизованно. Необязательно устанавливать их в идеальную позицию — в зависимости от задач лаборатории градус в точке фокуса можно варьировать.

Солнечную печь в Одейо начали строить в начале 60-х, а в строй ввели уже в 70-х. Долгое время она оставалась единственной в своем роде на планете, однако в 1987-м копию возвели неподалеку от Ташкента. Серж Шовин улыбается: «Да-да, именно копию».

Советская печь, к слову, тоже остается действующей. На ней, правда, проводят не только опыты, но и выполняют некоторые практические задачи. Правда, расположение печи не позволяет достичь таких же высоких температур, как во Франции — в точке фокуса узбекским ученым удается получить менее 3000 градусов.

Параболическое зеркало состоит из 9000 пластинок — фацетов. Каждая из них отполирована, имеет алюминиевое напыление и чуть вогнута для лучшей фокусировки. После постройки здания печи все фацеты были установлены и откалиброваны вручную — на это ушло три года!

Серж Шовин ведет нас на площадку неподалеку от здания печи. Вместе с нами — группа туристов, прибывших в Одейо на автобусе — поток любителей научной экзотики не иссякает. Музейный смотритель собрался наглядно продемонстрировать скрытый потенциал солнечной энергии.

— Мадам и месье, ваше внимание! — Серж хоть и выглядит скорее как ученый, больше похож на актера. — Свет, излучаемый нашей звездой, позволяет мгновенно нагревать материалы, воспламенять и плавить их.

Сотрудник солнечной печи поднимает обычную ветку и размещает ее в большом чане с зеркальной внутренней поверхностью. У Сержа Шовина уходит несколько секунд на поиск точки фокусировки, и палка моментально вспыхивает. Чудеса!

Пока французские бабушки и дедушки ахают и охают, музейщик переходит к отдельно стоящему гелиостату и двигает его ровно так, чтобы отраженные лучи попали в уменьшенную копию параболического зеркала, установленного тут же. Это еще один наглядный эксперимент, показывающий возможности солнца.

— Мадам и месье, сейчас мы будем плавить металл!

Серж Шовин устанавливает в держатель кусочек железа, двигает тисками в поиске точки фокуса и, найдя ее, отходит на небольшое расстояние.

Солнце быстро делает свое дело.

Кусочек железа моментально нагревается, начинает дымить и даже искрить, поддаваясь жарким лучам. Буквально за 10—15 секунд в нем прожигается дырочка размером с монету в 10 евроцентов.

— Вуаля! — ликует Серж.

Пока мы возвращаемся в здание музея, а французские туристы рассаживаются в кинозале для просмотра научного фильма о работе солнечной печи и лаборатории, смотритель рассказывает нам любопытные вещи.

— Чаще всего люди спрашивают, зачем все это нужно, — разводит руками Серж Шовин. — С точки зрения науки возможности солнечной энергии изучены, применены где это возможно в быту. Но существуют задачи, которые по своему масштабу и сложности исполнения требуют установок, подобных этой. Например, как нам смоделировать воздействие солнца на обшивку космического корабля? Или нагрев спускаемой капсулы, возвращающейся с орбиты на Землю?

В специальной тугоплавкой емкости, установленной в точке фокуса солнечной печи, можно воссоздать такие, без преувеличения, неземные условия. Подсчитано, например, что элемент обшивки должен выдерживать температуру в 2500 градусов по Цельсию — и опытным путем это можно проверить здесь, в Одейо.

Смотритель ведет нас по музею, где установлены различные экспонаты — участники многочисленных экспериментов, проведенных в печи. Наше внимание привлекает тормозной карбоновый диск…

— О, эта штука от колеса болида Формулы-1, — кивает Серж. — Ее нагрев в некоторых условиях сопоставим с тем, что мы можем воспроизвести в лаборатории.

Как уже говорилось выше, температурой в точке фокуса можно управлять при помощи гелиостатов. В зависимости от проводимых опытов она варьируется от 1400 до 3500 градусов. Нижний предел необходим для производства водорода в лаборатории, диапазон от 2200 до 3000 — для тестирования различных материалов в условиях экстремального нагрева. Наконец, выше 3000 — область работы с наноматериалами, керамикой и созданием новых материалов.

— Печь в Одейо не выполняет практических задач, — продолжает Серж Шовин. — В отличие от узбекских коллег, мы не зависим от собственной хозяйственной деятельности и занимаемся исключительно наукой. Среди наших заказчиков не только ученые, но и самые разные ведомства, например оборонное.

Мы как раз останавливаемся у керамической капсулы, которая оказывается корпусом корабля-беспилотника.

— Военное министерство построило солнечную печь меньшего диаметра для собственных практических нужд здесь же, в долине у Одейо, — говорит Серж. — Ее можно увидеть с некоторых участков горной дороги. Но за научными экспериментами они все равно обращаются к нам.

Смотритель объясняет, в чем преимущество солнечной энергии перед любой другой в ходе выполнения научных задач.

— Во-первых, солнце светит бесплатно, — загибает он пальцы. — Во-вторых, горный воздух способствует проведению опытов в «чистом» виде — без примесей. В-третьих, солнечный свет позволяет нагревать материалы значительно быстрее, чем любые другие установки, — для некоторых экспериментов это крайне важно.

Любопытно, что печь может работать практически круглый год. По словам Сержа Шовина, оптимальным месяцем для проведения экспериментов является апрель.

— Но если нужно, кусочек металла для туристов солнце расплавит хоть в январе, — улыбается смотритель. — Главное, чтобы небо было ясным и безоблачным.

Одним из неоспоримых преимуществ самого существования этой уникальной лаборатории является полная ее открытость для туристов. Ежегодно сюда приезжает до 80 тысяч человек, и это делает для популяризации науки среди взрослых и детей намного больше, чем школа или университет.

Фон-Ромё-Одейо — типичный пасторальный французский городок. Его главное отличие от тысяч таких же — сосуществование таинства бытовой жизни и науки. На фоне 54-метровой зеркальной параболы — горные молочные коровы. И постоянное жаркое солнце.

Автор: Денис Блищ. Фото: Максим Малиновский
Чтобы оставить свое мнение, необходимо войти или зарегистрироваться
ОБСУЖДЕНИЕ
09.07.2012 в 10:32
Солярий для фриков
09.07.2012 в 10:37
Было интересно читать, спасибо) Побольше бы таких статей.
09.07.2012 в 10:39
побольше бы таких репортажей, спасибо
09.07.2012 в 10:39
опасная у смотрителя работа, чуть не туда руку выставишь - ожег!
09.07.2012 в 10:40
Вот это лупа)
09.07.2012 в 10:40
ну что сказать... молодцы!
даешь науку в массы!
09.07.2012 в 10:44
Отличная статья! Походу туристы и окупают эксплуатацию этой установки :)
09.07.2012 в 10:45
[censored]
09.07.2012 в 10:47
Где-то читал про упомянутую печь в Ташкенте. Там все куда более уныло.
09.07.2012 в 11:02
Было интересно читать, спасибо) Побольше бы таких статей.
"n9TpoBu4":


+1
09.07.2012 в 11:02
Хорошая статья!
09.07.2012 в 11:09
Интересно было почитать
09.07.2012 в 11:24
классные фотки. Некоторые HDR чтоль.
09.07.2012 в 11:25
где котэээ???
09.07.2012 в 11:28
хорошая статья!
09.07.2012 в 11:33
n9TpoBu4 Сегодня в 10:37
Было интересно читать, спасибо) Побольше бы таких статей.
"n9TpoBu4":


Согласен
09.07.2012 в 11:35
Ха-ха, в это малоизвестное место приезжает и то больше туристов, чем в наш колхозный город Минск) По-моему, это о многом говорит
09.07.2012 в 11:39
Замечательная статья)
09.07.2012 в 11:40
Было интересно, спасибо Онлайнеру!
09.07.2012 в 11:54
Муравьев бы ей пожечь))
09.07.2012 в 12:14
Cпасибо.

Гитлер бы за такую печь душу дьяволу продал=)
09.07.2012 в 12:14
одна из не многих статей, которую за последнее время прочитал от начала до конца
09.07.2012 в 12:24
наслаждайтесь ответом империи социализма
Физико-Технический Институт НПО «Физика-Солнце»
09.07.2012 в 12:29
Круто)))
09.07.2012 в 12:31
petyx,

в топке
09.07.2012 в 12:37
У меня от этой фотки адски кружится голова ))
09.07.2012 в 12:47
Фотки атомные.
09.07.2012 в 12:53
спасибо за статью
09.07.2012 в 13:15
Получается прав был Архимед - можно было с помощью зеркал жечь вражьи корабли.
09.07.2012 в 13:16
наслаждайтесь ответом империи социализма
Физико-Технический Институт НПО «Физика-Солнце»
"der2008":

особенно понравилось то, что в статье по ссылке первая печь построена в ссср в 1987 году а вторая во Франции в 1968 году :) или я напутал чего ?
09.07.2012 в 13:18
спасибо, интересно!
09.07.2012 в 13:20
солнечная печь

далеко ходить не надо, достаточно было последние пару дней на улицу выйти)

З.Ы. зачет статья!
09.07.2012 в 13:36
У Сержа Шовина уходит несколько секунд на поиск точки фокусировки, и палка моментально вспыхивает. Чудеса! Пока французские бабушки и дедушки ахают и охают

Бедные французские дедушки и бабушки никогда не играли в детстве с увеличительным стеклом на солнце?... Мда...
09.07.2012 в 14:03
хотелось бы посмотреть на Ташкентскую еще
09.07.2012 в 14:08
главный герой из фильма Зеркала, наверное, сразу бы застрелился на месте, если бы это увидел
09.07.2012 в 14:10
наслаждайтесь ответом империи социализма
Физико-Технический Институт НПО «Физика-Солнце»
"der2008":


А ещё на Украине (пардон, в СССР) была солнечная электростанция. Кажись, в Солнечногорске. Там похожие зеркала стаяли, нагревали воду, а дальше по классической схеме вырабатывалось электричество.
09.07.2012 в 14:19
ДАЕШЬ НАУКУ В МАССЫ!!! :)
хотелось бы посмотреть на Ташкентскую еще
"Nent":

+1
09.07.2012 в 14:33
Очень интерестно, спасибо за статью.
09.07.2012 в 15:26
ПРИ ДЖОБСЕ ТАКОГО НЕ БЫЛО, [CENSORED]!

NOKIA, [CENSORED], ИДЕТ КО ДНУ !!!!

ВСЁ [CENSORED] !
09.07.2012 в 15:29
опасная у смотрителя работа, чуть не туда руку выставишь - ожег!
"leokha":

Скорее сразу дырку прожжет.
09.07.2012 в 15:48
Onliner молодцы
09.07.2012 в 15:48
Получается прав был Архимед - можно было с помощью зеркал жечь вражьи корабли.
"alexey09":



ага, через три года калибровки
09.07.2012 в 15:55
ое зеркало состоит из 9000 пластинок — фацетов. Каждая из них отполирована,
"leokha":


если при 3к градусах ожог ........там бы мало что осталось
ЗЫ . Статья интересна , спасибо за информацию
09.07.2012 в 16:15
лучшая статья из немногочисленных что можно читать на этом ресурсе
09.07.2012 в 16:24
опасная у смотрителя работа, чуть не туда руку выставишь - ожег!
"leokha":

Не думаю что ожег, просмотря что эта печь сделала с куском железа. Думаю от руки нечего не останется

Кстати коровы в тему :D
09.07.2012 в 16:42
спс!!
09.07.2012 в 16:44
интересная статья, молодцы ребята!
09.07.2012 в 17:27
очень погравилась статья, спасибо!
09.07.2012 в 17:44
Потрясное сооружение, отличная статья - приятно почитать и посмотреть.
09.07.2012 в 17:45
любопытная штуковина
даже не знал о ее существовании...
09.07.2012 в 20:54
в фильме 3+2 физик из зонтика и зеркал такую печь сварганил )
09.07.2012 в 21:22
Отличная статья
09.07.2012 в 21:29
Онлайнер, спасибо большое за столь яркое просвещение. Вкусно и полезно. Очень интересно. За классные фото отдельный поклон, молодцы.
09.07.2012 в 21:59
Сразу ранниешкольные годы вспомнились. Увеличительное стекло. Расплавленные линейки и прожженные парты.
09.07.2012 в 23:43
Получается прав был Архимед - можно было с помощью зеркал жечь вражьи корабли.
"alexey09":

ага, через три года калибровки
"BYsaM":

С этим как раз проблем нет - http://class-fizika.narod.ru/serk3.htm
10.07.2012 в 8:49
Спасибо, интересно почитать подобное еще.
10.07.2012 в 9:23

А ещё на Украине (пардон, в СССР) была солнечная электростанция. Кажись, в Солнечногорске. Там похожие зеркала стаяли, нагревали воду, а дальше по классической схеме вырабатывалось электричество.
"maxin2.0":


В крыму, недалеко от КрАЭС. Крымская гелиостанция
10.07.2012 в 16:54
очередной гиперболоид инженера Гарина
10.07.2012 в 18:01
Очень жаль ,но нашему поколению ,на практике силы этого не данно увидеть(я о энергии солнца)
пока есть нефть!!!
"kalmykoff":



В нашей стране ничего подобного не будет даже если кончится нефть, а в Европе когда найдут альтернативные источники энергии, которые можно использовать в промышленных масштабах и которые будут стоить сравнительно с закупкой нефти и газа. то у россии и арабских стран закончатся деньги.
10.07.2012 в 21:17
zed91, нет, мы действительно специально ездили во Францию - привезли оттуда несколько статей. Вот завтра выходит новая в авторазделе - не пропустите! :)
11.07.2012 в 0:08
Спасибо, интересно.
11.07.2012 в 9:38
Отлиный репортаж!
11.07.2012 в 15:41
Очень интересно, молодцы, ребята!!!
15.07.2012 в 22:52
Спасибо