วิธีสร้างเตาพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับโครงการวิทยาศาสตร์

ด้วยความพยายามเพียงไม่กี่ชั่วโมงและวัสดุที่เหมาะสม เกือบทุกคนที่มีเครื่องมือก็สามารถสร้างเตาพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดเล็กที่สามารถผลิตอุณหภูมิเกิน 500 องศาฟาเรนไฮต์ได้ ก่อนอื่นคุณต้องเลือกเลนส์หรือกระจกสะท้อนแสงเพื่อโฟกัสรังสีของดวงอาทิตย์ ตัวเลือกนี้ส่งผลต่อเค้าโครงของโครงเตาหลอมและส่วนอื่นๆ คุณสามารถใช้เตาเผาเพื่อต้มน้ำ บัดกรีวัตถุขนาดเล็ก หรือสำหรับการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการอุณหภูมิสูง

เตาเผาพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานโดยมุ่งเน้นแสงแดดจากพื้นที่ประมาณหนึ่งตารางฟุตลงไปเป็นตารางนิ้วหรือเล็กกว่านั้น ในวันที่มีแดดจ้า รังสีที่เข้มข้นจะมีพลังงานเพียงพอที่จะทำให้จุดโฟกัสร้อนจัด ใช้เลนส์หรือกระจกขนาดเท่าถาดพิซซ่าขนาดกลางก็ได้ อันที่เล็กกว่านั้นจะไม่สามารถเก็บแสงได้เพียงพอต่อการใช้งาน และอันที่ใหญ่กว่านั้นก็อาจจะยุ่งยาก เลนส์ Fresnel เป็นเลนส์ในอุดมคติสำหรับงาน ประกอบด้วยแผ่นแก้วแบนหรือพลาสติกใสที่มีร่องศูนย์กลางตัดเข้าไป เลนส์ Fresnel มีราคาไม่แพงและหาซื้อได้ตามร้านงานอดิเรกด้านวิทยาศาสตร์ กระจกพาราโบลาเป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่ดี ไม่จำเป็นต้องมีคุณภาพออปติคอลที่สมบูรณ์แบบเพราะเป้าหมายของคุณคือการโฟกัสแสง ไม่ใช่เพื่อสร้างภาพ สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าเลนส์โฟกัสแสงที่ด้านตรงข้ามกับแสงแดดที่ส่องเข้ามา โฟกัสของกระจกอยู่ด้านเดียวกัน หากคุณเลือกเลนส์ Fresnel สำหรับเตาเผาของคุณ และหากมีร่องด้านหนึ่ง ด้านนั้นหันออกด้านนอก หันไปทางดวงอาทิตย์

คุณสร้างกรอบสำหรับเตาสุริยะเพื่อยึดเลนส์หรือกระจกให้มั่นคงและเพื่อยึดตัวสะสมซึ่งจับแสงที่โฟกัส คุณสามารถใช้โลหะที่ทนทาน ไม้หรือวัสดุพลาสติกเพื่อสร้างกรอบได้ ตราบใดที่คุณหลีกเลี่ยงวัสดุที่เป็นมันเงาที่อาจสะท้อนแสงอาทิตย์เข้าตาของคุณ ตามหลักการแล้ว เฟรมจะหมุนบนแกนนอนเพื่อปรับกระจกหรือเลนส์ให้ชี้ไปที่ดวงอาทิตย์โดยตรง โดยไม่คำนึงถึงฤดูกาลหรือช่วงเวลาของวัน หลังจากปรับแล้ว เดือยควรขันเข้าที่อย่างแน่นหนา ทำให้การตั้งค่ามีความเสถียร

ตัวสะสมของเตาหลอมคือถ้วยหรือภาชนะที่จับแสงจากดวงอาทิตย์และกลายเป็นร้อน ใช้โลหะทื่อหรือเคลือบด้านสำหรับภาชนะ พลาสติกจะละลายหรือไหม้เกือบจะในทันที และโลหะที่เป็นมันเงาอาจสะท้อนแสงอาทิตย์เข้าตาคุณ หลีกเลี่ยงการทาสีโลหะ เนื่องจากแสงแดดที่ร้อนจะทำให้สีไหม้และอาจก่อให้เกิดควันที่เป็นอันตรายได้ รับอิฐเพื่อใช้เป็นฐานทนไฟสำหรับวางตัวสะสม โลหะก็ใช้ได้เช่นกัน แม้ว่าอิฐจะไม่นำความร้อนออกจากตัวสะสม แต่ช่วยรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับสูง

เตาเผาพลังงานแสงอาทิตย์ของคุณมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่สำคัญ 2 ประการ ได้แก่ ความร้อนและแสงแดดจ้า หากคุณสัมผัสตัวสะสมหรือวางมือในบริเวณโฟกัส แสงที่โฟกัสจะทำให้เกิดแผลไหม้ที่เจ็บปวด ออกกำลังกายด้วยความระมัดระวังกับวัตถุที่คุณให้ความร้อนด้วยเตาพลังงานแสงอาทิตย์เช่นเดียวกับการอุ่นสิ่งของจากเตาอบในครัว ใช้แหนบเพื่อวางและดึงวัตถุเข้าไปในตัวสะสม แสงแดดที่สว่างจ้ายังก่อให้เกิดอันตรายต่อดวงตาของคุณ หลีกเลี่ยงการจ้องมองแสงที่โฟกัสเป็นเวลานาน และอย่าปล่อยให้แสงสะท้อนเข้าตาโดยตรง

เตาเผาพลังงานแสงอาทิตย์มีความสัมพันธ์โดยตรงกับขนาดของเตา เลนส์และกระจกที่ใหญ่กว่าให้อุณหภูมิที่สูงขึ้น เตาเผาพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่แบบตั้งอิสระ ขนาดประมาณ 1 เมตร จะหลอมโลหะอ่อน เช่น ตะกั่วและทองแดง รุ่นตั้งโต๊ะขนาดเล็กสามารถหลอมประสานได้ ด้วยความระมัดระวัง คุณสามารถใช้เตาเผาเพื่อเผาดินเหนียวเป็นเครื่องปั้นดินเผา มันจะต้มน้ำสำหรับปรุงอาหารและย่างเนื้อและผัก คุณยังสามารถใช้ความร้อนของเตาเผาเพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์สเตอร์ลิงสำหรับกระแสไฟฟ้าหรือเพื่อใช้เครื่องจักรขนาดเล็ก