Un horno solar es un sistema óptico para proporcionar radiación solar concentrada. La técnica del horno solar se basa en reflejar la radiación solar de una superficie y concentrarla toda en un único punto.
Algunas centrales de energía solar térmica utilizan esta técnica para calentar el fluido de trabajo que utilizan para generar electricidad.
Esta técnica presenta ventajas y desventajas. En primer lugar, es una fuente de energía renovable. Sin embargo, su dependencia de un clima soleado es un factor limitante. A pesar de ello, se podría combinar con sistemas de almacenamiento de energía térmica.
¿Cómo funciona un horno solar?
Un horno solar funciona mediante el uso de un espejo hueco o en forma parabólica para concentrar la luz incidente de los rayos solares en un punto focal.
La superficie reflectante de este concentrador puede ser de un a cien metros cuadrados. Si se requieren áreas más grandes, generalmente se usa un campo de helióstatos, en el que varios espejos planos asignan la luz a un solo punto.
Los componentes reflectantes deben cumplir con ciertos criterios cualitativos. Por lo tanto, es importante que la reflectividad sea lo más alta posible.
La condición previa para una concentración efectiva es la luz solar directa dirigida. Por lo tanto, las condiciones climáticas en la ubicación de un horno solar juegan un papel fundamental. Además, las longitudes de onda a reflejar también son un criterio importante.
Concentrador solar
Para garantizar una iluminación óptima del concentrador, es necesario seguir continuamente el helióstato al sol. Esto se puede conseguir de dos formas: o bien mediante un software que calcula la posición del Sol o utilizando un sensor de radiación solar.
Para un horno solar con un concentrador, existen tres tipos:
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Concentrador de seguimiento directo.
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Estacionario en el eje concentrador con heliostato rastreado.
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Estacionario fuera del eje concentrador con heliostato rastreado.
Para concentradores más grandes, estos se componen de espejos planos individuales. También se pueden presentar en una disposición de Fresnel, de espejos de enfoque individuales.
¿Para qué sirve un horno solar?
Los hornos solares concentran la radiación solar en un punto focal con el objetivo de alcanzar temperaturas muy altas. En algunos diseños, se pueden llegar a generar temperaturas de alrededor de 4.000 °C. A continuación mostramos algunos ejemplos de uso de diferentes tipos de horno solar:
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Generación de electricidad: el horno concentra toda la energía solar en un punto para suministrar energía térmica a las centrales termosolares. Estas centrales eléctricas trabajan con temperaturas entre 300 y 1000 grados Celsius. El funcionamiento de estas instalaciones se basa en la transformación de energía térmica en electricidad.
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Provocar reacciones químicas endotérmicas. Por ejemplo, la producción de hidrógeno a partir de la rotura de moléculas de metano.
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Para calentar un material. Los hornos solares se utilizan para probar la resistencia de algunos materiales que serán usados en fuentes extremas de calor, como por ejemplo en reactores nucleares.
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A temperaturas muy elevadas es posible producir nanomateriales por sublimación inducida solar y enfriamiento controlado.
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Los hornos solares podrían ser una opción para usarlos en el espacio para proporcionar energía.
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Fuente de calor de motores Stirling: es una forma de convertir de forma directa la energía solar en energía mecánica.
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Cocción de alimentos. A una escala más pequeña, se pueden usar hornos solares en sustitución de los hornos convencionales.
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Experimentos de envejecimiento de plásticos o pinturas.
Hornos solares para cocinar alimentos
Los hornos solares también se usan para construir cocinas solares baratas y para la pasteurización solar de agua. Este tipo de cocina solar puede alcanzar temperaturas de 150ºC que es suficiente para cocinar.
Una cocina solar generalmente consta de una o más placas de metal dispuestas como un espejo cóncavo, de modo que se genera calor en el foco que es la zona de cocción.
Los hornos solares se han presentado como una alternativa adecuada para los países en desarrollo soleados desde la década de 1960. Esto es por razones de salud y ambientales. Después de todo, el uso de una estufa solar libera menos gases dañinos que un horno convencional.
Además, mientras se cocina con una cocina solar no se basan en el uso de la planta o de combustibles fósiles y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.
Sin embargo, la tasa de aceptación de las cocinas solares en los países en desarrollo es baja, en parte debido a factores económicos, culturales y políticos.
