Allikas: solar.com
Me kõik tunneme elamu- ja äripinnaga päikesepaneele. Neid võib leida kõigist osariikidest, näiteks Californias, New Yorgis, Massachusettsis ja mujal. Sinine ja must paneelid on väga äratuntavad ja paistavad silma kodudest või hoonetest, kus on traditsioonilised katused.
Kosmosepõhine päikeseenergia on seevastu teema, mida isegi need, kellel on kodu- ja kaubandusliku päikeseenergia teadmisi, ei tunne päris hästi. Mis on kosmose jaoks päikeseenergia ja kuidas see erineb tavapärasest päikeseenergia tehnoloogiast?
Päikeseenergia kasutamine kosmoselaevades
Fotogalvaanilisi elemente kasutati esmakordselt Vanguard 1 satelliidil , mille USA käivitas 1958. aastal. Sellest ajast alates on päikeseenergia tehnoloogiat kosmosetingimustele vastavalt kohandatud ja optimeeritud.
Vanguard 1 satelliit ja see on vähe PV-elemente
Tavalised monokristallilised või polükristallilised päikesepaneelid, mida kasutatakse elamutes ja äriruumides, ei ole piisavalt vastupidavad, et vastu pidada kosmose ekstreemsetele tingimustele, nagu liigne kuumus ja külm ning päikesekiirguse pidev dušš. Nende ainulaadsete keskkonnategurite tõttu on kosmoses kasutatav päikesepaneelide tehnoloogia tavalistest paneelidest üsna erinev.
Miks on satelliitidel vaja päikeseenergiat?
Kosmoses olevad kosmoseaparaadid ja satelliidid vajavad tööks tohutult energiat. Enne kui päikeseenergia oli selle energia saamiseks mõistlik lahendus, kasutati patareisid. Ainus probleem on see, et akudel on kindlaksmääratud mahutavus ja ilma nende laadimiseks vajalike vahenditeta muutuvad need energia tühjenemisel kasutuks.
Patareidega ühendatud päikesepaneelid on palju parem valik, kuna need pakuvad pidevat taastuvenergia voolu. Praegu kasutatakse päikeseenergiat elektrienergia andmiseks arvutisüsteemidele ja muudele süsteemidele, mida kasutatakse kosmoseaparaadi erinevate osade jälgimiseks ja juhtimiseks.
Lõppeesmärk on aga päikeseenergia kasutamine kosmoselaevade liikumapanemiseks ja muude kütuseallikate vajaduse minimeerimine või täielik kõrvaldamine. Sellel oleks kosmoses reisimisele väga positiivne mõju.
Millist päikeseenergia tehnoloogiat kosmoseaparaadid kasutavad?
Kosmosesõidukites on levinud kahte tüüpi päikeseelemente:
Ränirakud, mis on kaetud õhukese klaasiga, ja
Gallium-arseniidist ja muudest sarnastest materjalidest koosnevad mitme ristmikuga rakud.
Klaasiga kaetud ränirakud on üsna sarnased tavaliste päikesepaneelidega , kuid neid on veelgi parandatud kiirguse ja äärmuslike temperatuuride käsitlemiseks. Seda tüüpi paneele võib leida rahvusvahelisest kosmosejaamast , kus on praegu suurem osa kosmoses leiduvatest päikesepaneelidest.
Galliumarseniidist koosnevad päikesepatareid on palju tõhusamad ja seetõttu on need mõnikord parem lahendus, kui mure on füüsilises ruumis. Nende paneelide efektiivsus võib ulatuda kuni umbes 34%, võrreldes enamiku kaubanduslike päikesepaneelide 15-20% -ga.
Dawn satelliidi ülitõhusad galliumarseniidi paneelid
Kosmoses olevad satelliidid on varustatud ka päikesepaneelidega, mis suudavad jälgida päikese suunda, et päikesevalgus neelduks maksimaalselt. Päikesekiiri on kosmoses atmosfääri puudumise tõttu isegi rohkem kui Maal. Ligikaudu 55–60% päikeseenergiast peegeldub või neeldub teel Maa pinnale pilvede, gaaside ja tolmu kaudu.
Paljudes kosmose satelliitides leiduvad päikesepaneelid sisaldavad ka voltimisstruktuuri, mis võimaldab paneelidel laieneda, kui kosmoseaparaat on orbiidil. Seda formaati kasutatakse ka rahvusvahelises kosmosejaamas.
Ja lõpuks, kosmose päikesepaneelid ei pea alalisvoolu elektrit muundama vahelduvvooluks. Maa peal töötab kogu teie elekter vahelduvvoolul. Seetõttu on vaja omada päikeseenergia muundurit, mis muudaks teie paneelide baas-alalisvoolu elektrienergiaks vahelduvvoolu. Vahelduvvool on kasulik ka elektrienergia edastamiseks pikkade vahemaade tagant.
Kuna elekter, mida kosmoses asuv satelliit või muu kosmoselaev ei vaja nende vahemaade läbimiseks, võib see jääda DC-vormingusse. See aitab vähendada ka nende süsteemide jaoks vajalikku riistvara.
Kosmosetehnoloogia on ehitatud vastupidavamaks ja tõhusamaks
Kosmosepõhiste päikesepaneelide ja tavaliste päikesepaneelide vahel on üldiselt palju sarnasusi. Need mõlemad hõlmavad rakke, mis on valmistatud juhtivast materjalist (tavaliselt räni) ja sobivad massiividesse. Suurim erinevus on seotud moodulite üldise kvaliteedi ja vastupidavusega.
Kosmoses on tugev kuumus, külm ja radiatsioon. Seda arvestatakse kosmosepõhistes päikesepaneelides ja see mõjutab loomulikult riistvara olekut. Samuti katsetab NASA kosmose jaoks paremate päikesepatareide tootmiseks pidevalt erinevaid pooljuhtmaterjale. Galliumarseniid on selle üheks näiteks ja teel peaks olema palju uusi uuendusi!
