Källa: solar.com
Vi är alla bekanta med bostads- och kommersiella solpaneler. De kan hittas runt stater som Kalifornien, New York, Massachusetts och mer. De blå och svarta panelerna är mycket igenkännliga och sticker ut från hem eller byggnader med traditionella hustak.
Rymdbaserad sol, å andra sidan, är ett ämne som även de med kunskap i hem- och kommersiell solenergi inte är riktigt bekanta med. Så, vad är solenergi för rymden, och hur skiljer det sig från konventionell solteknologi?
Använda solenergi i rymdskepp
Fotovoltaiska celler användes först på Vanguard 1-satelliten , som lanserades av USA 1958. Sedan dess har soltekniken anpassats och optimerats för att passa rymdförhållandena.
Vanguard 1-satelliten och det är små PV-celler
De konventionella monokristallina eller polykristallina solpanelerna som används i bostads- och kommersiella miljöer är inte tillräckligt hållbara för att motstå de extrema förhållandena i rymden som överdriven värme och kyla och en konstant dusch av solstrålning. På grund av dessa unika miljöfaktorer skiljer sig solpaneltekniken i rymden mycket från konventionella paneler.
Varför behövs solenergi på satelliter?
Rymdfarkoster och satelliter i rymden behöver en enorm mängd energi för att kunna fungera. Innan solenergi var en livskraftig lösning för att tillhandahålla denna kraft, användes batterier. Det enda problemet är att batterierna har en inställd kapacitet, och utan några sätt att ladda dessa batterier, blir de värdelösa när de är slut på energi.
Solpaneler parade med batterier är ett mycket bättre alternativ eftersom de ger en konstant ström av förnybar energi. Just nu används solenergi för att leverera elektricitet till datorsystemen och andra system som används för att övervaka och kontrollera olika delar av rymdskeppet.
Det ultimata målet är dock att använda solenergi för att driva rymdfarkoster och minimera eller helt ta bort behovet av andra bränslekällor. Detta skulle ha allvarliga konsekvenser för rymdresor på ett mycket positivt sätt.
Vilken solteknologi använder rymdskepp?
Det finns två typer av solceller som är vanliga i rymdskepp:
Kiselceller täckta i tunt glas och
Multikopplingsceller som består av galliumarsenid och andra liknande material.
Kiselcellerna som är täckta med glas liknar vanliga solpaneler , men de förbättras ytterligare för att hantera strålning och extrema temperaturer. Denna typ av panel finns på den internationella rymdstationen , som för närvarande innehar majoriteten av solpaneler som finns i rymden.
Solcellerna som består av galliumarsenid är mycket effektivare och som ett resultat är ibland ett bättre alternativ när det fysiska utrymmet är ett problem. Dessa paneler kan nå upp till cirka 34% effektivitet jämfört med de 15-20% som de flesta kommersiella solpaneler kan nå.
Högeffektiva galliumarsenidpaneler från Dawn-satelliten
Satelliter i rymden är också utrustade med solpaneler som kan följa solens riktning för att maximera deras solupptagning. Solstrålar i rymden är ännu rikare än på jorden, på grund av frånvaron av en atmosfär. Cirka 55-60% av solenergin blir antingen reflekterad eller absorberad på väg till jordens yta genom moln, gaser och damm.
Solpanelerna som finns i många satelliter i rymden inkluderar också en hopfällbar struktur som gör att panelerna kan expandera medan rymdskeppet är i omloppsbana. Detta format används också i International Space Station.
Slutligen behöver inte solpanelerna i rymden konvertera likström till växelström. På jorden kör all din elektronik på växelström. Det är därför det är nödvändigt att ha en solinverterare för att konvertera bas DC-elektricitet från dina paneler till AC. Nätström är också användbart för att överföra el över långa avstånd.
Eftersom elektriciteten som en satellit i rymden eller annat rymdfarkoster inte behöver resa dessa avstånd, kan den stanna i DC-format. Detta hjälper också till att minska mängden hårdvara som behövs för dessa system.
Space Solar Tech är byggd mer hållbar och effektiv
Totalt sett finns det många likheter mellan rymdbaserade solpaneler och konventionella solpaneler. De inkluderar båda celler som är gjorda av ledande material (vanligtvis kisel) och passar in i matriser. Den största skillnaden har att göra med modulernas totala kvalitet och hållbarhet.
I rymden finns det extrem värme, kyla och strålning. Detta redovisas i rymdbaserade solpaneler och påverkar naturligtvis hårdvarans tillstånd. Dessutom experimenterar NASA ständigt med olika halvledarmaterial för att producera bättre solceller för rymden. Galliumarsenid är ett exempel på detta, och det borde finnas många nya innovationer på vägen!
