کوره آفتابی – وسیله تولید گرما
کوره آفتابی وسیله‌ای است برای تولید گرما بوسیله تجمع و تمرکز نور خورشید (انرژی خورشیدی) در یک نقطه خاص و استفاده از حرارت آن نقطه برای تولید آب گرم و بخار آب گرم. کوره آفتابی به شکل بشقاب کاو (مقعر) و آینه‌ای و صیقلی (که نورهای تابیده شده به طرف خود را بازتاب می‌کند) است. نورهای تابیده شده از بی نهایت دور موازی هستند، بنابراین همه آنها بعد از بازتابش نقطه خاصی به نام کانون می‌گذرند. برای ورود به بحث با چند اصطلاح آشنا می‌شویم.
۱– مرکز آینه (C): نقطه‌ای است که فاصله تمام نقاط سطح از آن نقطه ثابت است.
۲– کانون (F): نصف فاصله سطح تا مرکز را کانون می‌نامند و فاصله و سطح بشقاب (رأس آینه) تا کانون فاصله کانونی (f) نامیده می‌شود.
۳– محور اصلی: خطی فرضی که وسط (رأس) بشقاب را به مرکز وصل کرده و کانون روی آن نیز کانون اصلی نامیده می‌شود.
پرتو نورهای تابیده شده نسبت به محور اصلی در بازتاب تقارن آینه‌ای دارند. پرتو نورهایی که موازی محور اصلی بتابد حتما بازتاب آنها از کانون می‌گذرد (کانون اصلی) ، پس در آن نقطه حرارت و گرما بسیار بالاتر از اطراف است. پس اگر منبع آب در آن نقطه قرار داده شود آب در اثر انرژی دریافتی از خورشید بسیار گرم خواهد شد و این اساس یک کوره آفتابی است.
روش کارکرد کوره آفتابی
دمای گرم برای کوره خورشیدی بوسیله تاثیر گلخانه‌ای تولید می‌گردد. برای تولید این تاثیر از یک جمع‌آوری کننده ساده که شامل یک شیشه و یا لایه پلاستیکی است استفاده شده و آن را بصورت افقی به میزان دو تا شش متر بالای زمین قرار می‌دهند. بلندی منطقه تحت پوشش مجاور با کوره افزایش یافته بگونه‌ای که هوا با حداقل میزان اصطکاک دارای حرکت عمودی می‌گردد. این پوشش امواج کوتاه تابش خورشیدی را گرفته و امواج بلند تابش را از زمین گرم شده بدست می‌آورد. از این رو زمین زیر سقف گرم شده و گرما را به جریان هوای بالای آن از منطقه بیرونی به داخل کوره خورشیدی منتقل می‌نماید.
قدیمی ترین کوره آفتابی
نمونه کوچک و قدیمی کوره آفتابی ذره‌بین است که از شیشه محدب یا حتی یخ تراشیده شفاف ساخته می‌شد. امروزه از اجسام آینه‌ای با توجه به ویژگی ساختمانی گفته شده برای تولید آب گرم منازل در ابعاد محدود در پشت بامها و در ابعاد بزرگتر ساختمان بلند که نمای بیرونی آن به شکل کاو طراحی شده و در نمای جلویی آن از شیشه‌های رفلکس و آینه‌ای برای بازتاب نور استفاده می‌شود، بطوری که بازتابها در یک نقطه در مقابل یعنی کانون جمع می‌شوند.
کاربرد کوره آفتابی
- در کانون یک منبع آب قرار می‌دهند و با لوله کشیهایی به توربین تولید برق وصل می‌کنند، با توجه به ابعاد ساختمان انرژی گرمایی دریافتی فوق العاده بالاست و بخار آب تولید شده با جریان شدید در لوله‌ها به توربین رسیده و باعث چرخش آن و تولید برق ارزان قیمت در چنین مجموعه نیروگاهی برق – آبی می‌گردد.
- با توجه به پیشرفت صنعتی ، نیاز روز افزون به انرژی ، گرانی ، محدودیت منابع ، ناوگان حمل و نقل ، آلودگیهای زیست محیطی برخی منابع انرژی مثل سوختهای فسیلی ، پسماندها و … . استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع سالم و تجدید پذیر انرژی در زمین راه کار مناسبی برای منازل در جهت کاهش هزینه و آلودگی و … باشد، بویژه که برخی مناطق به دلیل صعب العبور بودن و هزینه انتقال و تلفات انرژی بالایی دارند.
برای افزایش بهره‌وری در استفاده از بشقابها و نیروگاهها می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت:
- موقعیت جغرافیایی ، اقلیمی
- ویژگیهای آب و هوا با توجه به آفتابی بودن
- طول روز مسیر ظاهری حرکت خورشید در آسمان از طلوع تا غروب
- استفاده از منابع اطلاعاتی در مورد کوره های آفتابی
استفاده از مواد مناسب و طراحی آنها در جهت افزایش نسبت بازتاب به نور تابشی و همچنین برنامه رایانه‌ای و یک موتور برای چرخاندن دستگاه و مجموعه برای افزایش کارایی توصیه می‌شود، طوری که بشقاب و مجموعه همواره مسیر حرکت خورشید را تعقیب کرده و متناسب با آن بچرخد. در برنامه رایانه‌ای استفاده از روش و نمودار رویدات و سلرز – مدار میل خورشید بر حسب عرض جغرافیایی ، انرژی رسیده به سطح و توان جذب و بازتاب سطح در منبع فوق سودمند است.
