Space-Based Solar versus Conventionele Solar - Hoe zijn ze anders

- Oct 16, 2019-

Bron: solar.com


We zijn allemaal bekend met residentiële en commerciële zonnepanelen. Ze zijn overal in staten zoals Californië, New York, Massachusetts en meer te vinden. De blauwe en zwarte panelen zijn zeer herkenbaar en steken uit van huizen of gebouwen met traditionele daken.

Zon op basis van ruimte, aan de andere kant, is een onderwerp dat zelfs degenen met kennis in huis en commerciële zonne-energie niet helemaal kennen. Dus, wat is zonne-energie voor de ruimte, en hoe verschilt het van conventionele zonne-technologie?

Zonne-energie gebruiken in ruimtevaartuigen

Fotovoltaïsche cellen werden voor het eerst gebruikt op de Vanguard 1-satelliet , die in 1958 door de VS werd gelanceerd. Sindsdien is zonnetechnologie sterk aangepast en geoptimaliseerd om te voldoen aan de ruimtecondities.

vanguard1 De Vanguard 1-satelliet en zijn kleine PV-cellen

De conventionele monokristallijne of polykristallijne zonnepanelen die worden gebruikt in residentiële en commerciële omgevingen zijn niet duurzaam genoeg om de extreme omstandigheden in de ruimte te weerstaan, zoals extreme hitte en koude, en een constante douche van zonnestraling. Vanwege deze unieke omgevingsfactoren verschilt de zonnepaneeltechnologie in de ruimte nogal van conventionele panelen.

Waarom is zonne-energie nodig op satellieten?

Ruimtevaartuigen en satellieten in de ruimte hebben een enorme hoeveelheid energie nodig om operationeel te zijn. Voordat zonne-energie een haalbare oplossing was om deze stroom te leveren, werden batterijen gebruikt. Het enige probleem is dat batterijen een ingestelde capaciteit hebben, en zonder enige middelen om deze batterijen op te laden, worden ze nutteloos als ze zonder energie zijn.

Zonnepanelen gecombineerd met batterijen zijn een veel betere optie omdat ze een constante stroom van hernieuwbare energie bieden. Op dit moment wordt zonne-energie gebruikt om elektriciteit te leveren aan de computersystemen en andere systemen die worden gebruikt om verschillende delen van het ruimtevaartuig te controleren en te bedienen.

Het uiteindelijke doel is echter om zonne-energie te gebruiken om ruimtevaartuigen voort te stuwen en de behoefte aan andere brandstofbronnen te minimaliseren of volledig te verwijderen. Dit zou op zeer positieve wijze ernstige gevolgen hebben voor de ruimtevaart.

Welke zonnetechnologie gebruiken ruimtevaartuigen?

Er zijn twee soorten zonnecellen die veel voorkomen in ruimtevaartuigen:

  1. Siliciumcellen bedekt met dun glas, en

  2. Multi-junctiecellen gemaakt van galliumarsenide en andere vergelijkbare materialen.

De siliciumcellen die bedekt zijn met glas zijn redelijk vergelijkbaar met conventionele zonnepanelen , maar ze zijn verder verbeterd om straling en extreme temperaturen aan te kunnen. Dit type paneel is te vinden op het International Space Station , dat momenteel de meeste zonnepanelen in de ruimte bevat.

nul

De zonnecellen die uit galliumarsenide bestaan, zijn veel efficiënter en zijn daarom soms een betere optie wanneer fysieke ruimte een probleem is. Deze panelen kunnen een efficiëntie tot ongeveer 34% bereiken versus de 15-20% die de meeste commerciële zonnepanelen kunnen bereiken.

440px-Dawn_solar_panel Hoogrendement galliumarsenidepanelen van de Dawn-satelliet

Satellieten in de ruimte zijn ook uitgerust met zonnepanelen die de richting van de zon kunnen volgen om hun absorptie van zonlicht te maximaliseren. Zonnestralen in de ruimte zijn zelfs overvloediger dan op aarde, vanwege de afwezigheid van een atmosfeer. Ongeveer 55-60% van de zonne-energie wordt gereflecteerd of geabsorbeerd op weg naar het aardoppervlak door wolken, gassen en stof.

De zonnepanelen die in veel satellieten in de ruimte worden gevonden, hebben ook een opvouwbare structuur waarmee de panelen kunnen uitzetten terwijl het ruimteschip in een baan om de aarde is. Dit formaat wordt ook gebruikt in het internationale ruimtestation.

Ten slotte hoeven de zonnepanelen in de ruimte geen DC-elektriciteit om te zetten in AC. Op aarde, uw elektriciteit, al uw elektronica werkt op wisselstroom. Daarom is het nodig om een omvormer voor zonne-energie te hebben om de basis-DC-elektriciteit van uw panelen om te zetten in AC. Wisselstroom is ook handig voor het overbrengen van elektriciteit over lange afstanden.

Omdat de elektriciteit die een satelliet in de ruimte of een ander ruimtevaartuig deze afstanden niet hoeft af te leggen, in het DC-formaat kan blijven. Dit helpt ook de hoeveelheid hardware die nodig is voor deze systemen te verminderen.

Space Solar Tech is duurzamer en efficiënter gebouwd

Over het algemeen zijn er veel overeenkomsten tussen ruimtegebaseerde zonnepanelen en conventionele zonnepanelen. Ze bevatten allebei cellen die zijn gemaakt van geleidend materiaal (meestal silicium) en passen in arrays. Het grootste verschil heeft te maken met de algehele kwaliteit en duurzaamheid van de modules.

In de ruimte is er extreme hitte, koude en straling. Dit wordt verklaard in ruimtegebaseerde zonnepanelen en beïnvloedt natuurlijk de staat van de hardware. NASA experimenteert ook voortdurend met verschillende halfgeleidermaterialen voor het produceren van betere zonnecellen voor de ruimte. Galliumarsenide is hiervan een voorbeeld en er zouden veel nieuwe innovaties op komst moeten zijn!