Большая Солнечная Печь НПО "Физика-Солнце"
Большая Солнечная Печь НПО "Физика-Солнце"

Большая Солнечная Печь мощностью 1000 кВт
Успехи в области преобразования энергии Солнца основаны на достижениях в области создания и эксплуатации эффективных гелиоустановок, КПД которых зависит от их характера предназначения. Наиболее высокоэффективное преобразование солнечной энергии (на орбите Земли плотность лучистой энергии Солнца составляет 1340 Вт/м2) осуществляется при концентрации потока солнечного излучения до 1000 Вт/см2. В гелиотехнике концентрация солнечного излучения осуществляется с помощью зеркально концентрирующих систем (ЗКС) на основе параболоида вращения. Зеркально концентрирующие системы – это оптико-механические системы, включающие гелиостатное поле, концентратор (цельный или составной в зависимости от размера миделя), приемник (технологическую башню), систему измерения, контроля и управления. ЗКС позволяют эффективно использовать солнечную энергию для осуществления высокотемпературных научных исследований, испытаний и технологических процессов, выработки электроэнергии, получения водорода, а также для других операций, требующих больших мощностей и высоких плотностей лучистых потоков.  
Как известно, концентраторы являются единственным инструментом, позволяющим сконцентрировать солнечную энергию в фокусе и при этом возможность получить температуру вплоть до 3000°С, что в свою очередь создает условия для синтеза, очистки и высокотемпературной обработки материалов. Концентраторы небольшой мощности от 5 кВт являются с точки зрения оптики крупными объектами. Для решения ряда специальных задач возникает необходимость строительства достаточно крупногабаритных, площадью более 1000 м2 солнечных концентраторов. Таких экспериментальных солнечных концентраторов мощностью от 5 кВт до нескольких МВт насчитывается в настоящее время в мире около десятка.  Самыми крупными в настоящее время концентраторами с тепловой мощностью 1000 кВт являются солнечные печи в Одейо (Французские Пиренеи) и в Паркенте (Узбекистан) – Большая Солнечная Печь (БСП). 
БСП позволяет формировать в фокальной зоне лучистый стационарный поток вплоть до 1000 Вт/см2 с помощью зеркально концентрирующих систем концентратора миделью отражающей поверхности 1840 м2 и 62 гелиостатов с общей отражающей поверхностью 3022,5 м2 в режиме непрерывного слежения за Солнцем с точностью 3 угл. мин. В отличие от Французской печи на базе Большой Солнечной Печи (Узбекистан, Паркент) создана специальная технологическая линия по переработке синтезированных в ней материалов для использования в керамическом производстве и предусмотрена автоматизированная система управления технологическими процессами. Разработана технология синтеза керамических материалов с наперед заданными свойствами методом радиационного нагрева на Большой Солнечной Печи. В результате исследования процессов взаимодействия концентрированного светового потока с веществом выявлен механизм формирования нанодисперсных частиц в поле концентрированного светового излучения, что является основой создания технологии получения нанопорошков на Большой Солнечной Печи. Развитие данного направления может привести к новым методам в гелиоматериаловедении, целью которого является создание новых оксидных и композиционных материалов с наперед заданным комплексом физико-химических свойств с использованием концентрированной солнечной энергии. Как отметил глубокоуважаемый Президент Ислам Абдуганиевич Каримов, - по признанию зарубежных ученых, гелиоматериаловедение является одним из приоритетных направлений науки Узбекистана и в настоящее время Узбекистан имеет признанные мировым сообществом приоритеты в области радиационного и гелиоматериаловедения /Ислам Абдуганиевич КАРИМОВ. “УЗБЕКИСТАН НА ПОРОГЕ XXI ВЕКА: угрозы безопасности, условия стабильности и гарантии прогресса”. Ташкент, изд. “Ўзбекистон”, 1997. Анализ методов получения материалов в области температур до 3000°С на традиционных источниках нагрева (электронно-лучевое воздействие, дуговой нагрев, плазменный нагрев, лазерный нагрев, высокочастотный нагрев) показывает, что таковые энергоемки и требуют создания специальных технологических условий; не имеют возможности контроля и управления термодинамическим равновесием, стехиометрией по кислороду; загрязняют расплав материалом электродов, и не позволяют получить оксидные материалы заданной чистоты, с высокой степенью гомогенности и соблюдением стехиометрии. 
Уникальные свойства солнечного нагрева позволяют:
•    синтезировать из расплава оксидные материалы высокой чистоты, что очень важно для оптических стекол, ситаллов и специальных материалов;
•    упрочнение материалов посредством радиационной модификации поверхности;
•    преобразование концентрированной солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию;
•    синтез водорода;
•    преобразование концентрированной солнечной энергии в инфракрасное и лазерное излучение;
•    осуществлять высокую скорость ввода концентрированной солнечной  энергии при синтезе композиционных материалов, состоящих из низкотемпературных и высокотемпературных компонентов. В этом случае низкотемпературные компоненты не успевают испариться и в расплаве вступают в реакции с высокотемпературными компонентами. Это позволяет синтезировать новый класс сложных соединений;
•    осуществить гарниссажную плавку при высоких температурах (3000°С) и при этом  сохранить чистоту исходной шихты и проводить селективную очистку расплава за счет испарения летучих и низкотемпературных компонентов;
•    осуществить закалку расплава со скоростями охлаждения до 106°С для  получения материалов в аморфном и метастабильном состоянии, а также фиксировать высокотемпературные фазы;
В настоящее время на основе опыта создания и эксплуатации БСП выполняются
комплексные исследования по следующим направлениям гелиотехники:
разработка  оптических элементов больших солнечных установок;
Разработка технологии преобразования концентрированной солнечной энергии в электрическую и тепловую энергию, а также для получения водорода;
Разработка технологии преобразования концентрированной солнечной энергии в инфракрасное и лазерное излучение; 
организация проектирования солнечных высокотемпературных энергетических установок, монтаж, юстировка и введение их в эксплуатацию;
разработка новых методов расчета зеркально-концентрирующих систем (ЗКС)-
разработка методов контроля, юстировки отражающих поверхностей ЗКС и измерения поля концентрации;
разработка новых автоматических программируемых методов для системы слежения гелиостата;
усовершенствование параметров уникального испытательного стенда, созданного на базе комплекса "Солнце".
На их основе получены:
•    многофункциональная керамика (высокотемпературные нагреватели, термопары, преобразователи, газовые горелки);
•    конструкционная керамика (печатные платы, трубки, наконечники, резцы);
•    огнеупорная керамика (элементы для керамических двигателей, упрочняющие  покрытия);
•    оптические, сверхпроводящие и другие типы керамических материалов для различных отраслей экономики
•    нанопорошки для современных отраслей экономики.
В рамках Программы создания кадрового потенциала в области использования солнечной, ветровой, био-, гидроэнергии на базе БСП в 2000 г. организован и успешно функционирует Учебный Центр с привлечением молодых специалистов, студентов, магистров, аспирантов из ВУЗов Республики, а также из ближнего зарубежья. 
БСП играет важную роль в качестве уникального исследовательского инструмента при решении фундаментальных и прикладных задач науки и техники.

Опрос
Оцените новый веб-сайт Академии наук Республики Узбекистан
| Результаты