خورشیدی مبتنی بر فضا در مقابل خورشیدی متعارف - چگونه آنها متفاوت هستند

- Oct 16, 2019-

منبع: solar.com


همه ما با پنل های خورشیدی مسکونی و تجاری آشنا هستیم. آنها را می توان در سراسر ایالت هایی مانند کالیفرنیا ، نیویورک ، ماساچوست و موارد دیگر یافت. پنل های آبی و سیاه بسیار قابل تشخیص هستند و از خانه یا ساختمانهایی با پشت بام های سنتی بیرون می آیند.

از طرف دیگر خورشیدی مبتنی بر فضا موضوعی است که حتی افراد دارای دانش در خانه و تجارت خورشیدی نیز کاملاً با آن آشنایی ندارند. بنابراین ، فضا خورشیدی برای فضا چیست ، و چگونه تفاوت آن با فناوری معمولی خورشیدی است؟

استفاده از انرژی خورشیدی در فضاپیما

سلولهای فتوولتائیک برای اولین بار در ماهواره Vanguard 1 ، که در سال 1958 توسط ایالات متحده به فضا پرتاب شد ، مورد استفاده قرار گرفت . از آن زمان ، فناوری خورشیدی با توجه به شرایط فضا بسیار سازگار و بهینه شده است.

پیشتاز 1 ماهواره Vanguard 1 و سلولهای PV کمی هستند

صفحات خورشیدی تک کریستالی یا چند کریستالی متداول که در محیط های مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند به اندازه کافی دوام ندارند تا در برابر شرایط شدید در فضا مانند گرمای بیش از حد و سرما و همچنین دوش ثابت تابش خورشیدی مقاومت کنند. به دلیل همین عوامل محیطی منحصر به فرد ، فن آوری پانل خورشیدی مورد استفاده در فضا کاملاً متفاوت از پنل های معمولی است.

چرا انرژی خورشیدی در ماهواره ها لازم است؟

فضاپیماها و ماهواره ها در فضا به انرژی زیادی نیاز دارند تا بتوانند عملیاتی شوند. قبل از اینکه خورشیدی یک راه حل مناسب برای تأمین این نیرو باشد ، از باتری ها استفاده می شد. تنها مشکلی که وجود دارد این است که باتری ها از ظرفیت مشخصی برخوردار هستند و بدون هیچ وسیله ای برای شارژ مجدد این باتری ها ، در هنگام اتمام انرژی بی فایده می شوند.

پانل های خورشیدی همراه با باتری ها گزینه بسیار بهتری هستند زیرا جریان ثابت انرژی تجدید پذیر را فراهم می کنند. هم اکنون از خورشیدی برای تأمین برق سیستم های رایانه ای و دیگر سیستم هایی که برای نظارت و کنترل قسمت های مختلف فضاپیما استفاده می شود ، استفاده می شود.

هدف نهایی استفاده از انرژی خورشیدی برای پیشبرد فضاپیما و به حداقل رساندن یا به طور کامل رفع نیاز سایر منابع سوخت است. این امر می تواند پیامدهای جدی برای سفرهای فضایی با روشی بسیار مثبت داشته باشد.

فضاپیمای از چه فناوری خورشیدی استفاده می کند؟

دو نوع سلول خورشیدی وجود دارند که در فضاپیما متداول هستند:

  1. سلولهای سیلیکونی که در شیشه نازک پوشیده شده اند ، و

  2. سلولهای چند اتصالی از گالیم آرسنید و سایر مواد مشابه ساخته شده اند.

سلول های سیلیکونی که با شیشه پوشانده شده اند تقریباً شبیه پانل های خورشیدی معمولی هستند ، اما برای کنترل تابش و دمای شدید آنها بیشتر بهبود می یابند. این نوع پنل را می توان در ایستگاه فضایی بین المللی یافت ، که در حال حاضر اکثر صفحات خورشیدی موجود در فضا را در خود نگه می دارد.

خالی

سلولهای خورشیدی که از گالیم آرسنید ساخته شده اند بسیار کارآمد تر هستند و در نتیجه ، در مواردی که فضای بدنی باعث نگرانی می شود ، گزینه های بهتری هستند. این پانل ها می توانند در حدود 34٪ راندمان در مقابل 15-20٪ که بیشتر پنل های خورشیدی تجاری می توانند به آن برسند برسند.

440px-Dawn_solar_panel پانل های گالیم آرسنید با کارایی بالا از ماهواره Dawn

ماهواره ها در فضا همچنین به پنل های خورشیدی مجهز هستند که می توانند جهت گرفتن خورشید را به حداکثر برساند تا میزان جذب آنها از نور خورشید را به حداکثر برساند. پرتوهای خورشید در فضا حتی به واسطه عدم وجود اتمسفر حتی بیشتر از زمین وجود دارد. حدود 55-60٪ از انرژی خورشیدی از طریق ابرها ، گازها و غبار در مسیر رسیدن به سطح زمین منعکس می شود یا جذب می شود.

پانل های خورشیدی که در بسیاری از ماهواره ها در فضا یافت می شوند همچنین شامل یک ساختار تاشو هستند که اجازه می دهد تا پانل ها در حین پرواز فضاپیما گسترش یابند. این فرمت در ایستگاه فضایی بین المللی نیز استفاده می شود.

و در آخر اینکه ، پنل های خورشیدی موجود در فضا نیازی به تبدیل برق DC به AC ندارند. بر روی زمین ، تمام الکترونیک شما با برق AC تغذیه می شود. به همین دلیل لازم است که یک اینورتر خورشیدی برای تبدیل الکتریسیته پایه DC از پنل های خود به AC باشد. همچنین قدرت AC برای انتقال برق در مسافت های طولانی مفید است.

از آنجا که برق که یک ماهواره در فضا یا فضاپیمای دیگر نیازی به سفر در این مسافت ندارد ، می تواند در قالب DC بماند. این همچنین به کاهش میزان سخت افزار مورد نیاز این سیستم ها کمک می کند.

Space Solar Tech با دوام تر و کارآمدتری ساخته شده است

به طور کلی ، شباهت های زیادی بین پنل های خورشیدی مبتنی بر فضا و صفحه های خورشیدی معمولی وجود دارد. آنها هر دو شامل سلولهایی هستند که از ماده رسانا ساخته شده اند (معمولاً سیلیکون) و در آرایه ها مناسب هستند. بزرگترین تفاوت مربوط به کیفیت و دوام کلی ماژول ها است.

در فضا ، گرما ، سرما و تابش شدید وجود دارد. این در پنل های خورشیدی مبتنی بر فضا به حساب می آید و طبیعتاً بر وضعیت سخت افزار تأثیر می گذارد. همچنین ، ناسا برای تولید سلولهای خورشیدی بهتر برای فضا دائماً در حال آزمایش با مواد نیمه هادی مختلف است. گالیم آرسنید یک نمونه از این موارد است و باید در این راه نوآوری های جدید زیادی وجود داشته باشد!