Lähde: solar.com
Olemme kaikki perehtyneet asunto- ja kaupallisiin aurinkopaneeleihin. Niitä löytyy ympäri osavaltioita, kuten Kalifornia, New York, Massachusetts ja muut. Siniset ja mustat paneelit ovat hyvin tunnistettavissa ja erottuvat koteista tai rakennuksista, joissa on perinteiset katot.
Avaruuspohjainen aurinko puolestaan on aihe, jota edes kotona ja kaupallisessa aurinkoa käyttävät eivät tunne aivan. Joten, mikä on aurinko avaruudessa, ja miten se eroaa perinteisestä aurinkoteknologiasta?
Aurinkovoiman käyttö avaruusaluksissa
Aurinkosähkökennoja käytettiin ensin Vanguard 1 -satelliitissa , jonka Yhdysvallat avasi vuonna 1958. Siitä lähtien aurinkoteknologiaa on mukautettu ja optimoitu huomattavasti avaruusoloihin.
Vanguard 1 -satelliitti ja se on vähän PV-soluja
Asuissa ja kaupallisissa tiloissa käytettävät tavanomaiset monikiteiset tai monikiteiset aurinkopaneelit eivät ole riittävän kestäviä kestämään avaruuden ääriolosuhteita, kuten liiallinen lämpö ja kylmä, sekä jatkuvaa aurinkosäteilyn suihkua. Näiden ainutlaatuisten ympäristötekijöiden takia avaruudessa käytetty aurinkopaneelitekniikka eroaa aivan tavallisista paneeleista.
Miksi aurinkoenergiaa tarvitaan satelliiteissa?
Avaruusalukset ja satelliitit avaruudessa tarvitsevat valtavan määrän energiaa toimiakseen. Ennen kuin aurinko oli käyttökelpoinen ratkaisu tämän virran tuottamiseksi, käytettiin paristoja. Ainoa ongelma on, että paristoilla on asetettu kapasiteetti, ja ilman mitään keinoja näiden paristojen lataamiseen, niistä tulee hyödytöntä, kun niiden energia loppuu.
Paristot ja paristot sisältävät aurinkopaneelit ovat paljon parempi vaihtoehto, koska ne tarjoavat jatkuvaa uusiutuvan energian virtaa. Tällä hetkellä aurinkoa käytetään sähkön toimittamiseen tietokonejärjestelmiin ja muihin järjestelmiin, joita käytetään avaruusaluksen eri osien valvontaan ja hallintaan.
Perimmäisenä tavoitteena on kuitenkin käyttää aurinkoenergiaa avaruusalusten kuljettamiseen ja minimoida tai poistaa kokonaan muiden polttoaineiden tarve. Tällä olisi erittäin myönteinen vaikutus avaruusmatkoihin.
Mitä aurinkoteknologiaa avaruusalukset käyttävät?
Avaruusaluksissa on kahta tyyppiä aurinkokennoja:
Piisolut peitettynä ohuella lasilla, ja
Monijärjestelmäsolut, jotka koostuvat gallium-arsenidistä ja muista vastaavista materiaaleista.
Lasilla peitetyt piisolut ovat melko samanlaisia kuin perinteiset aurinkopaneelit , mutta niitä on edelleen parannettu käsittelemään säteilyä ja äärimmäisiä lämpötiloja. Tämän tyyppiset paneelit löytyvät kansainvälisestä avaruusasemalta , jolla on tällä hetkellä suurin osa avaruudessa löydetyistä aurinkopaneeleista.
Gallium-arsenidistä koostuvat aurinkokennot ovat paljon tehokkaampia, ja sen seurauksena ovat joskus parempi vaihtoehto, kun fyysinen tila on huolenaihe. Nämä paneelit voivat saavuttaa jopa noin 34%: n hyötysuhteen verrattuna 15 - 20%: iin, joita suurin osa kaupallisista aurinkopaneeleista voi saavuttaa.
Tehokkaat Dawn-satelliitin gallium-arsenidipaneelit
Avaruuden satelliitit on varustettu myös aurinkopaneeleilla, jotka voivat seurata auringon suuntaa maksimoidakseen auringonvalon imeytymisen. Avaruuden auringonsäteet ovat jopa runsaampia kuin maan päällä ilmakehän puuttuessa. Noin 55–60% aurinkoenergiasta heijastuu tai absorboituu matkalla maan pinnalle pilvien, kaasujen ja pölyn kautta.
Monissa avaruudessa olevista satelliiteista löytyvät aurinkopaneelit sisältävät myös taittorakenteen, jonka avulla paneelit voivat laajentua avaruusaluksen ollessa kiertoradalla. Tätä muotoa käytetään myös kansainvälisessä avaruusasemassa.
Viimeiseksi, avaruudessa olevien aurinkopaneelien ei tarvitse muuntaa tasavirtaenergiaa vaihtovirtaksi. Maapallolla sähkösi koko elektroniikka toimii vaihtovirralla. Siksi on välttämätöntä olla aurinkovaihtosuuntaaja, jotta paneelien tasavirtavertailusähkö voidaan muuntaa vaihtovirtaksi. Vaihtovirta on hyödyllinen myös sähkön siirtämiseen pitkiä matkoja.
Koska sähkö, jota satelliitti avaruudessa tai muu avaruusalus ei tarvitse kuljettaa näillä etäisyyksillä, voi se pysyä DC-muodossa. Tämä auttaa myös vähentämään näihin järjestelmiin tarvittavan laitteiston määrää.
Space Solar Tech on rakennettu kestävämmäksi ja tehokkaammaksi
Avaruuspohjaisten aurinkopaneelien ja perinteisten aurinkopaneelien välillä on kaiken kaikkiaan monia yhtäläisyyksiä. Ne molemmat sisältävät solut, jotka on valmistettu johtavasta materiaalista (yleensä piistä) ja jotka sopivat ryhmiin. Suurin ero on moduulien yleisessä laadussa ja kestävyydessä.
Avaruudessa on äärimmäistä lämpöä, kylmää ja säteilyä. Tämä otetaan huomioon avaruuspohjaisissa aurinkopaneeleissa ja vaikuttaa luonnollisesti laitteiston tilaan. NASA myös kokeilee jatkuvasti erilaisia puolijohdemateriaaleja parempien aurinkokennojen tuottamiseksi avaruudessa. Gallium-arsenidi on yksi esimerkki tästä, ja matkalla pitäisi olla paljon uusia innovaatioita!
