Zdroj: solar.com
Všichni jsme obeznámeni s obytnými a komerčními solárními panely. Najdete je všude kolem států, jako je Kalifornie, New York, Massachusetts a další. Modré a černé panely jsou velmi rozeznatelné a vyčnívají z domů nebo budov s tradičními střechami.
Na druhou stranu je kosmická solární energie téma, které ani ti, kteří mají znalosti v domácí a komerční solární energii, nejsou zcela obeznámeni. Co je tedy solární pro vesmír a jak se liší od klasické solární technologie?
Využití sluneční energie v kosmické lodi
Fotovoltaické články byly poprvé použity na satelitu Vanguard 1 , který byl zahájen USA v roce 1958. Od té doby byla solární technologie velmi přizpůsobena a optimalizována tak, aby vyhovovala podmínkám vesmíru.
Satelit Vanguard 1 a jeho malé PV články
Konvenční monokrystalické nebo polykrystalické solární panely, které se používají v obytných a komerčních podmínkách, nejsou dostatečně odolné, aby vydržely extrémní podmínky v prostoru, jako je nadměrné teplo a chlad a neustálá sprcha slunečního záření. Díky těmto jedinečným faktorům prostředí je technologie solárních panelů použitá v prostoru zcela odlišná od konvenčních panelů.
Proč je potřeba sluneční energie na satelitech?
Kosmická loď a satelity ve vesmíru potřebují k provozu obrovské množství energie. Než byla solární energie proveditelným řešením pro poskytnutí této energie, byly použity baterie. Jediným problémem je, že baterie mají nastavenou kapacitu a bez jakýchkoli prostředků k jejich dobíjení se stávají zbytečnými, když jim dojde energie.
Solární panely spárované s bateriemi jsou mnohem lepší volbou, protože poskytují stálý proud obnovitelné energie. Právě teď se sluneční energie používá k dodávce elektřiny do počítačových systémů a dalších systémů, které se používají k monitorování a řízení různých částí kosmické lodi.
Konečným cílem je však využití sluneční energie k pohonu kosmické lodi a minimalizaci nebo úplné odstranění potřeby dalších zdrojů paliva. To by mělo velmi pozitivní dopad na vesmírné cestování.
Jaké sluneční technologie používají kosmické lodě?
V kosmické lodi jsou běžné dva typy solárních článků:
Křemíkové články potažené tenkým sklem a
Multifunkční buňky vyrobené z arzenidu galia a dalších podobných materiálů.
Křemíkové články, které jsou pokryty sklem, jsou velmi podobné běžným solárním panelům , ale jsou dále vylepšeny, aby zvládly záření a extrémní teploty. Tento typ panelu lze nalézt na Mezinárodní vesmírné stanici , která v současné době drží většinu solárních panelů nalezených ve vesmíru.
Solární články, které jsou tvořeny arzenidem galia, jsou mnohem účinnější, a v důsledku toho jsou někdy lepší volbou, pokud jde o fyzický prostor. Tyto panely mohou dosáhnout až asi 34% účinnosti oproti 15-20%, které může dosáhnout většina komerčních solárních panelů.
Vysoce účinné panely arzenidu gallia ze satelitu Dawn
Satelity ve vesmíru jsou také vybaveny solárními panely, které mohou sledovat směr slunce a maximalizovat tak jejich absorpci slunečního světla. Sluneční paprsky ve vesmíru jsou díky hojnosti atmosféry ještě hojnější než na Zemi. Asi 55-60% sluneční energie se buď odráží nebo absorbuje na své cestě k zemskému povrchu skrz mraky, plyny a prach.
Solární panely nalezené v mnoha satelitech ve vesmíru také obsahují skládací strukturu, která umožňuje panelům expandovat, zatímco kosmická loď je na oběžné dráze. Tento formát se používá také v Mezinárodní vesmírné stanici.
Konečně, solární panely ve vesmíru nemusí převádět stejnosměrnou elektřinu na střídavý proud. Na Zemi vaše elektřina veškerá vaše elektronika běží na střídavý proud. Z tohoto důvodu je nutné mít solární střídač, který převádí základní stejnosměrnou elektřinu z vašich panelů na střídavý proud. Střídavé napájení je také užitečné pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti.
Protože elektřina, kterou satelit ve vesmíru nebo jiná kosmická loď nemusí cestovat těmito vzdálenostmi, může zůstat ve formátu DC. To také pomáhá snížit množství hardwaru potřebného pro tyto systémy.
Technologie Space Solar Tech je odolnější a efektivnější
Celkově existuje mezi vesmírnými solárními panely a konvenčními solárními panely mnoho podobností. Oba zahrnují buňky, které jsou vyrobeny z vodivého materiálu (obvykle křemíku) a jsou vhodné pro pole. Největší rozdíl souvisí s celkovou kvalitou a životností modulů.
Ve vesmíru je extrémní teplo, chlad a záření. To se započítává do vesmírných solárních panelů a přirozeně to ovlivňuje stav hardwaru. NASA také neustále experimentuje s různými polovodičovými materiály pro výrobu lepších solárních článků pro vesmír. Jedním z příkladů je arzenid Gallium arsenide a na cestě by mělo být mnoho nových inovací!
