Kilde: solar.com
Vi er alle fortrolige med bolig- og kommercielle solcellepaneler. De kan findes rundt omkring i stater som Californien, New York, Massachusetts og mere. De blå og sorte paneler er meget genkendelige og stikker ud fra huse eller bygninger med traditionelle tagterrasser.
Rumbaseret solenergi er på den anden side et emne, som selv dem med viden inden for hus og kommerciel solenergi ikke er helt fortrolige med. Så hvad er solenergi til rummet, og hvordan adskiller det sig fra konventionel solteknologi?
Brug af solenergi i rumfartøjer
Fotovoltaiske celler blev først brugt på Vanguard 1-satellitten , der blev lanceret af USA i 1958. Siden da er solteknologien stærkt tilpasset og optimeret til at passe til forholdene i rummet.
Vanguard 1-satellitten og det er små PV-celler
De konventionelle monokrystallinske eller polykrystallinske solcellepaneler, der bruges i bolig- og erhvervsmæssige omgivelser, er ikke holdbare nok til at modstå de ekstreme forhold i rummet som overdreven varme og kulde og et konstant brusebad af solstråling. På grund af disse unikke miljøfaktorer er den solcellepanelteknologi, der bruges i rummet, meget forskellig fra konventionelle paneler.
Hvorfor er der brug for solenergi på satellitter?
Rumfartøjer og satellitter i rummet har brug for en enorm mængde energi for at være operationel. Før solenergi var en levedygtig løsning til at levere denne strøm, blev batterier brugt. Det eneste problem er, at batterier har en indstillet kapacitet, og uden nogen måde at genoplade disse batterier, bliver de ubrugelige, når de løber tør for energi.
Solpaneler parret med batterier er en meget bedre mulighed, fordi de giver en konstant strøm af vedvarende energi. Lige nu bruges solenergi til at levere elektricitet til computersystemerne og andre systemer, der bruges til at overvåge og kontrollere forskellige dele af rumfartøjet.
Det endelige mål er imidlertid at bruge solenergi til at drive rumfartøjer og minimere eller fjerne behovet for andre brændstofkilder fuldstændigt. Dette vil have alvorlige konsekvenser for rumrejsen på en meget positiv måde.
Hvilken solteknologi bruger rumfartøjer?
Der er to typer solceller, der er almindelige i rumfartøjer:
Siliciumceller dækket i tyndt glas og
Multi-krydsceller bestående af galliumarsenid og andre lignende materialer.
Siliciumcellerne, der er dækket med glas, ligner temmelig meget traditionelle solcellepaneler , men de forbedres yderligere til at håndtere stråling og ekstreme temperaturer. Denne type panel findes på International Space Station , der i øjeblikket har størstedelen af solcellepaneler, der findes i rummet.
Solcellerne, der består af galliumarsenid, er meget mere effektive, og som et resultat er de undertiden en bedre mulighed, når det fysiske rum er et problem. Disse paneler kan nå op til omkring 34% effektivitet sammenlignet med de 15-20%, som de fleste kommercielle solcellepaneler kan nå.
Højeffektiv galliumarsenidpaneler i Dawn-satellitten
Satellitter i rummet er også udstyret med solcellepaneler, der kan følge solens retning for at maksimere deres sollysoptagelse. Solstråler i rummet er endnu mere rigelige end på Jorden på grund af fraværet af en atmosfære. Cirka 55-60% af solenergien bliver enten reflekteret eller absorberet på vej til Jordens overflade gennem skyer, gasser og støv.
Solpanelerne, der findes i mange satellitter i rummet, inkluderer også en sammenklappelig struktur, der giver panelerne mulighed for at ekspandere, mens rumfartøjet er i kredsløb. Dette format bruges også i International Space Station.
Til sidst behøver solcellepanelerne i rummet ikke at konvertere jævnstrøm til vekselstrøm. På Jorden kører din elektricitet al din elektronik på vekselstrøm. Dette er grunden til, at det er nødvendigt at have en solcelleinverter for at konvertere basisk DC-elektricitet fra dine paneler til AC. Vekselstrøm er også nyttigt til transmission af elektricitet over lange afstande.
Fordi elektricitet, som en satellit i rummet eller andet rumfartøj ikke har brug for at rejse disse afstande, kan den forblive i DC-format. Dette hjælper også med at reducere den nødvendige hardware til disse systemer.
Space Solar Tech er bygget mere holdbart og effektivt
Generelt er der mange ligheder mellem pladsbaserede solcellepaneler og konventionelle solcellepaneler. De inkluderer begge celler, der er lavet af ledende materiale (normalt silicium) og passer ind i matriser. Den største forskel har at gøre med modulernes samlede kvalitet og holdbarhed.
I rummet er der ekstrem varme, kulde og stråling. Dette redegøres for i rumbaserede solcellepaneler og påvirker naturligvis hardwarenes tilstand. NASA eksperimenterer også konstant med forskellige halvledermaterialer til produktion af bedre solceller til rummet. Galliumarsenid er et eksempel på dette, og der skulle være mange nye innovationer på vej!
