Avots: solar.com
Mēs visi esam pazīstami ar dzīvojamo un komerciālo saules paneļiem. Tos var atrast visdažādākajos štatos, piemēram, Kalifornijā, Ņujorkā, Masačūsetsā un citur. Zilie un melnie paneļi ir ļoti labi atpazīstami un izceļas no mājām vai ēkām ar tradicionālajiem jumtiem.
No kosmosa balstīta saules enerģija, no otras puses, ir tēma, kuru pat tie, kam ir zināšanas par mājām un komerciālo saules enerģiju, nav īsti pazīstami. Tātad, kāda ir saules telpa kosmosā un kā tā atšķiras no parastās saules tehnoloģijas?
Saules enerģijas izmantošana kosmosa kuģos
Fotoelektriskās šūnas pirmo reizi tika izmantotas satelītā Vanguard 1 , kuru ASV uzsāka 1958. gadā. Kopš tā laika saules tehnoloģija ir ievērojami pielāgota un optimizēta, lai tā atbilstu kosmosa apstākļiem.
Vanguard 1 satelīts, un tas ir maz PV elementu
Parastie monokristāliskie vai polikristāliskie saules paneļi, ko izmanto dzīvojamās telpās un komerciālos apstākļos, nav pietiekami izturīgi, lai izturētu ārkārtējos apstākļus kosmosā, piemēram, pārmērīgu karstumu un aukstumu, kā arī pastāvīgu saules starojuma dušu. Šo unikālo vides faktoru dēļ kosmosā izmantotā saules paneļu tehnoloģija ievērojami atšķiras no parastajiem paneļiem.
Kāpēc satelītiem ir nepieciešama saules enerģija?
Kosmosa kuģiem un satelītiem kosmosā ir nepieciešams milzīgs enerģijas daudzums, lai tie darbotos. Pirms saules enerģija bija reāls risinājums šīs enerģijas nodrošināšanai, tika izmantotas baterijas. Vienīgā problēma ir tā, ka akumulatoriem ir noteikta jauda, un, neveicot nekādus līdzekļus šo akumulatoru uzlādēšanai, tie kļūst bezjēdzīgi, kad viņiem izlādējas enerģija.
Saules paneļi, kas savienoti pārī ar baterijām, ir daudz labāks risinājums, jo tie nodrošina pastāvīgu atjaunojamās enerģijas plūsmu. Šobrīd sauli izmanto, lai piegādātu elektrību datorsistēmām un citām sistēmām, kuras tiek izmantotas dažādu kosmosa kuģa daļu uzraudzībai un kontrolei.
Tomēr galvenais mērķis ir izmantot saules enerģiju, lai stumtu kosmosa kuģus un līdz minimumam samazinātu vai pilnībā novērstu vajadzību pēc citiem degvielas avotiem. Tam būtu ļoti pozitīva ietekme uz kosmosa ceļojumiem.
Kādas saules tehnoloģijas izmanto kosmosa kuģi?
Ir divu veidu saules baterijas, kas izplatītas kosmosa kuģos:
Silikona šūnas, kas pārklātas ar plānu stiklu, un
Vairāku savienojumu šūnas, kas sastāv no gallija arsenīda un citiem līdzīgiem materiāliem.
Silīcija šūnas, kas ir pārklātas ar stiklu, ir diezgan līdzīgas parastajiem saules paneļiem , taču tās ir vēl vairāk uzlabotas, lai apstrādātu starojumu un ārkārtēju temperatūru. Šāda veida paneļus var atrast Starptautiskajā kosmosa stacijā , kurā patlaban atrodas lielākā daļa kosmosā atrasto saules paneļu.
Saules baterijas, kuras veido gallija arsenīds, ir daudz efektīvākas, un tāpēc tās dažreiz ir labāks risinājums, ja fiziskas telpas rada problēmas. Šie paneļi var sasniegt pat aptuveni 34% efektivitāti salīdzinājumā ar 15-20%, ko var sasniegt vairums komerciālo saules paneļu.
Dawn satelīta augstas efektivitātes gallija arsenīda paneļi
Satelīti kosmosā ir arī aprīkoti ar saules paneļiem, kas var sekot saules virzienam, lai maksimāli absorbētu saules gaismu. Saules stari kosmosā ir pat daudz bagātīgāki nekā uz Zemes atmosfēras neesamības dēļ. Apmēram 55–60% saules enerģijas tiek mākoņu, gāzu un putekļu ceļā uz Zemes atstaroti vai absorbēti.
Saules paneļi, kas atrodami daudzos kosmosa satelītos, ietver arī salokāmu struktūru, kas ļauj paneļiem izplesties, kamēr kosmosa kuģis atrodas orbītā. Šis formāts tiek izmantots arī Starptautiskajā kosmosa stacijā.
Visbeidzot, saules paneļiem kosmosā nav nepieciešams pārveidot līdzstrāvas elektrību maiņstrāvā. Uz Zemes visu jūsu elektroniku darbina ar maiņstrāvu. Tas ir iemesls, kāpēc ir nepieciešams saules invertors, lai pārveidotu pamata līdzstrāvas elektrību no jūsu paneļiem maiņstrāvā. Maiņstrāvas enerģija ir noderīga arī elektrības pārvadīšanai lielos attālumos.
Tā kā elektrība, kas satelītam kosmosā vai citam kosmosa kuģim nav jānovirza šiem attālumiem, tā var palikt DC formātā. Tas arī palīdz samazināt šīm sistēmām nepieciešamās aparatūras daudzumu.
Space Solar Tech ir veidots izturīgāks un efektīvāks
Kopumā ir daudz līdzību starp kosmosā esošajiem saules paneļiem un parastajiem saules paneļiem. Tajos abos ietilpst šūnas, kas izgatavotas no vadoša materiāla (parasti silīcija) un ir piemērotas blokiem. Lielākā atšķirība ir saistīta ar moduļu vispārējo kvalitāti un izturību.
Kosmosā valda ārkārtīgs karstums, aukstums un radiācija. Tas tiek ņemts vērā uz kosmosa balstītos saules paneļos un dabiski ietekmē aparatūras stāvokli. Arī NASA pastāvīgi eksperimentē ar dažādiem pusvadītāju materiāliem, lai iegūtu labākus saules elementus kosmosā. Gallija arsenīds ir viens no tā piemēriem, un pa ceļam vajadzētu būt daudz jaunu jauninājumu!