宇宙ベースのソーラーと従来のソーラー–それらはどのように異なるのか

- Oct 16, 2019-

ソース:solar.com


私たちは皆、住宅用および商業用のソーラーパネルに精通しています。 それらは、カリフォルニア、ニューヨーク、マサチューセッツなどのような州の至る所で見つけることができます。 青と黒のパネルは非常に認識しやすく、伝統的な屋根のある家や建物から突き出ています。

一方、宇宙ベースのソーラーは、家庭用および商業用のソーラーの知識がある人でさえもなじみのないトピックです。 では、宇宙用のソーラーとはどのようなもので、従来のソーラー技術とはどう違うのですか?

宇宙船での太陽光発電の使用

太陽光発電セルは 、1958年に米国によって打ち上げられ Vanguard 1衛星 最初に使用されました。 それ以来、太陽技術は、宇宙の条件に合わせて大幅に適応および最適化されてきました。

vanguard1 Vanguard 1衛星と小さなPVセル

住宅や商業施設で使用されている 従来の 単結晶または多結晶 ソーラーパネルは、過度の熱や寒さ、太陽放射の絶え間ないシャワーなどの宇宙の極端な条件に耐えるほど耐久性がありません。 これらのユニークな環境要因のため、宇宙で使用されるソーラーパネル技術は、従来のパネルとはまったく異なります。

なぜ衛星に太陽光発電が必要なのですか?

宇宙船と宇宙の衛星は、動作するために膨大な量のエネルギーを必要とします。 太陽光がこの電力を提供するための実行可能なソリューションになる前は、バッテリーが使用されていました。 唯一の問題は、バッテリーの容量が設定されており、これらのバッテリーを再充電する手段がなければ、エネルギーが不足すると役に立たなくなることです。

バッテリーと組み合わせたソーラーパネルは、再生可能エネルギーの一定した流れを提供するため、はるかに優れたオプションです。 現在、ソーラーはコンピューターシステムや宇宙船のさまざまな部分を監視および制御するために使用される他のシステムに電気を供給するために使用されています。

ただし、最終的な目標は、 太陽エネルギー を使用して 宇宙船を推進し 、他の燃料源の必要性を最小限に抑えるか、完全に排除することです。 これは非常に前向きな方法で宇宙旅行に深刻な影響を与えるでしょう。

宇宙船はどのソーラー技術を使用していますか?

宇宙船で一般的な2種類の太陽電池があります。

  1. 薄いガラスで覆われたシリコンセル、および

  2. ヒ化ガリウムおよび他の同様の材料で構成された多接合セル。

ガラスで覆われたシリコンセルは、 従来のソーラーパネルに 非常に似てい ますが 、放射や極端な温度に対応するためにさらに改良されています。 このタイプのパネルは 、現在 宇宙で 見られる大部分の太陽電池パネルを保持 している 国際宇宙ステーション にあります。

ヌル

ヒ化ガリウムで構成された太陽電池は、はるかに効率的であり、その結果、物理的なスペースが懸念される場合には、より良い選択肢になることがあります。 これらのパネルは、ほとんどの商用ソーラーパネルが到達できる15〜20%に対して、最大約34%の効率に達することができます。

440px-Dawn_solar_panel ドーン衛星の高効率ガリウムヒ素パネル

宇宙の衛星には、太陽光の吸収を最大化するために太陽の方向に追随できるソーラーパネルも装備されています。 大気が存在しないため、宇宙の太陽光線は地球上よりもさらに豊富です。 太陽エネルギーの約55〜60%は、雲、ガス、塵を介して地球の表面に向かう途中で反射または吸収されます。

宇宙の多くの衛星に見られる太陽電池パネルには、宇宙船が軌道に乗っている間にパネルを拡張できる折りたたみ構造も含まれています。 この形式は、国際宇宙ステーションでも使用されます。

最後に、宇宙のソーラーパネルは、DC電気をACに変換する必要がありません。 地球では、すべての電子機器がAC電源で動作します。 これが 、パネルからのベースDC電気をACに変換する ソーラー インバーター が必要な理由 です。 AC電源は、長距離にわたって電気を伝送するのにも役立ちます。

宇宙または他の宇宙船の衛星がこれらの距離を移動する必要がないため、DC形式のままでかまいません。 これは、これらのシステムに必要なハードウェアの量を減らすのにも役立ちます。

Space Solar Techはより耐久性と効率性に優れています

全体として、宇宙用ソーラーパネルと従来のソーラーパネルの間には多くの類似点があります。 どちらにも、導電性材料(通常はシリコン)で作られ、アレイに収まるセルが含まれています。 最大の違いは、モジュールの全体的な品質と耐久性に関係しています。

宇宙では、極端な暑さ、寒さ、放射があります。 これは、宇宙ベースのソーラーパネルで考慮され、ハードウェアの状態に自然に影響します。 また、NASAは、宇宙用のより良い太陽電池を生産するために、さまざまな半導体材料を常に実験しています。 ヒ化ガリウムはその一例であり、多くの新しいイノベーションが進行中です!