El desarrollo de las tecnologías de concentración requiere de ambientes de laboratorio adecuados para la realización de experimentación y pruebas de dispositivos. Sin embargo, los sistemas de concentración generalmente requieren del seguimiento continuo del Sol, lo que representa un problema para la realización de pruebas e instrumentación de los experimentos. Un Horno Solar es un sistema de alta concentración que provee una atmósfera y espacio de trabajo adecuados, en donde la radiación de energía para calentamiento puede ser controlada con precisión y modificada con rapidez. Un Horno solar es básicamente un instrumento de investigación científica.
Los hornos solares se constituyen de un sistema óptico compuesto por un helióstato con seguimiento automático del Sol que refleja la radiación solar a un espejo concentrador. El espejo concentrador puede ser un espejo paraboloide o un grupo de espejos esféricos. Debido a que la zona focal del espejo concentrador está fija, es sencillo instalar aparatos experimentales o de aplicación. El nivel de potencia del Horno es ajustado usando un atenuador, que trabaja como una persiana veneciana, y está localizado ente el helióstato y el concentrador.
Los hornos solares cubren un amplio espectro de aplicaciones, por ejemplo:
- Procesamiento y manufactura de materiales avanzados: cerámicas metalizadas para componentes electrónicas, fulerenos y nanotubos.
- Determinación de propiedades termofísicas bajo luz solar concentrada, incluyendo expansión térmica, conductividad y difusividad térmicas, calor específico, propiedades mecánicas, y emisividad y emitancia espectral.
- Determinación del funcionamiento y los límites de falla de materiales cerámicos y refractarios.
- Envejecimiento acelerado de materiales por UV.
- Desarrollo de receptores para la tecnología de plantas de generación de potencia termosolar.
- Descomposición térmica y termoquímica del agua para la producción de Hidrogeno.
- Simulación de efectos térmicos en presencia de flujo radiativo altamente concentrado.
- Destrucción de materiales tóxicos: industriales, orgánicos, desechos hospitalarios, etc.
Existen pocos hornos solares en el mundo, entre los cuales destacan los siguientes:
- Centro Nacional de la Investigación Científica (CNRS) en Odeillo, Francia de 1000 kWt
- Instituto Paul Scherrer (PSI), Suiza de aproximadamente 25-40 kW
- Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en Colorado, USA de 10 kW
- Centro de Investigaciones Energéticas Medio Ambientales y Tecnológicas (CIEMAT) ubicado en la Plataforma Solar de Almería (PSA), España de 45 kW
- Centro Aeroespacial Alemán (DLR) en Colonia, Alemania de 20 kW
