Four solaire - Solar furnace
Un four solaire est une structure qui utilise l'énergie solaire concentrée pour produire des températures élevées, généralement pour l'industrie. Les miroirs paraboliques ou les héliostats concentrent la lumière ( Insolation ) sur un point focal . La température au point focal peut atteindre 3 500 °C (6 330 °F), et cette chaleur peut être utilisée pour produire de l' électricité , faire fondre de l' acier , fabriquer de l' hydrogène ou des nanomatériaux .
Le plus grand four solaire se trouve à Odeillo dans les Pyrénées-Orientales en France , ouvert en 1970. Il utilise un réseau de miroirs plans pour recueillir la lumière du soleil, la réfléchissant sur un miroir incurvé plus grand.
Histoire
Le grec ancien / latin terme heliocaminus signifie littéralement « four solaire » et fait référence à un verre -enclosed jardin d' hiver intentionnellement conçu pour devenir plus chaud que la température de l' air extérieur.
Pendant la deuxième guerre punique (218-202 av. J.-C.), le scientifique grec Archimède aurait repoussé les navires romains attaquants en les incendiant avec un « verre ardent » qui aurait pu être un ensemble de miroirs. Une expérience pour tester cette théorie a été réalisée par un groupe du Massachusetts Institute of Technology en 2005. Elle a conclu que même si la théorie était valable pour les objets stationnaires, les miroirs n'auraient probablement pas été en mesure de concentrer suffisamment d'énergie solaire pour installer un navire. en feu dans des conditions de combat.
Le premier four solaire moderne aurait été construit en France en 1949 par le professeur Félix Trombe. Le dispositif, le Four solaire de Mont-Louis est toujours en place à Mont-Louis. Les Pyrénées ont été choisies comme site car la région connaît un ciel dégagé jusqu'à 300 jours par an.
Le four solaire d'Odeillo est un four solaire plus grand et plus puissant. Il a été construit entre 1962 et 1968 et a commencé à fonctionner en 1969. C'est actuellement le plus puissant, basé sur une température atteignable de 3500 °C.
Le four solaire d'Ouzbékistan a été construit en Ouzbékistan et a ouvert ses portes en 1981 dans le cadre d'une installation de recherche du complexe "Soleil" de l'Union soviétique.
Les usages
Les rayons sont focalisés sur une zone de la taille d'une marmite et peuvent atteindre 4 000 °C (7 230 °F), selon le procédé installé, par exemple :
- environ 1 000 °C (1 830 °F) pour les récepteurs métalliques produisant de l'air chaud pour les tours solaires de prochaine génération tel qu'il sera testé à l' usine de Thémis avec le projet Pegase
- environ 1 400 °C (2 550 °F) pour produire de l'hydrogène en craquant des molécules de méthane
- jusqu'à 2 500 °C (4 530 °F) pour tester les matériaux dans des environnements extrêmes tels que les réacteurs nucléaires ou la rentrée atmosphérique des véhicules spatiaux
- jusqu'à 3 500 °C (6 330 °F) pour produire des nanomatériaux par sublimation solaire et refroidissement contrôlé, tels que des nanotubes de carbone ou des 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 de fabrication.
Leur dépendance au temps ensoleillé est un facteur limitant en tant que source d' énergie renouvelable sur Terre, mais pourrait être liée aux systèmes de stockage d'énergie thermique pour la production d'énergie pendant ces périodes et jusqu'à la nuit.
Appareils à plus petite échelle
Le principe du four solaire est utilisé pour fabriquer des cuiseurs solaires et des barbecues solaires bon marché , ainsi que pour la pasteurisation solaire de l'eau . Un prototype de réflecteur Scheffler est en cours de construction en Inde pour être utilisé dans un crématorium solaire . Ce réflecteur de 50 m 2 générera des températures de 700 °C (1 292 °F) et déplacera 200 à 300 kg de bois de chauffage utilisé par crémation.