Fonte: solar.com
Conosciamo tutti i pannelli solari residenziali e commerciali. Possono essere trovati in tutti gli stati come la California, New York, Massachusetts e altri. I pannelli blu e nero sono molto riconoscibili e sporgono da case o edifici con tetti tradizionali.
Il solare spaziale, d'altra parte, è un argomento che persino quelli con conoscenza del solare domestico e commerciale non conoscono bene. Quindi, com'è il solare per lo spazio e in che cosa differisce dalla tecnologia solare convenzionale?
Utilizzo dell'energia solare nei veicoli spaziali
Le celle fotovoltaiche furono utilizzate per la prima volta sul satellite Vanguard 1 , lanciato dagli Stati Uniti nel 1958. Da allora, la tecnologia solare è stata notevolmente adattata e ottimizzata per adattarsi alle condizioni dello spazio.
Il satellite Vanguard 1 e le sue piccole celle fotovoltaiche
I convenzionali pannelli solari monocristallini o policristallini utilizzati in ambienti residenziali e commerciali non sono abbastanza durevoli da resistere alle condizioni estreme nello spazio come il caldo e il freddo eccessivi e una costante pioggia di radiazioni solari. A causa di questi fattori ambientali unici, la tecnologia dei pannelli solari utilizzata nello spazio è molto diversa dai pannelli convenzionali.
Perché è necessaria l'energia solare sui satelliti?
I veicoli spaziali e i satelliti nello spazio hanno bisogno di un'enorme quantità di energia per essere operativi. Prima che il solare fosse una soluzione praticabile per fornire questa energia, venivano utilizzate le batterie. L'unico problema è che le batterie hanno una capacità impostata e, senza alcun mezzo per ricaricarle, diventano inutili quando si esauriscono le energie.
I pannelli solari abbinati a batterie sono un'opzione molto migliore perché forniscono un flusso costante di energia rinnovabile. In questo momento, il solare viene utilizzato per fornire elettricità ai sistemi informatici e ad altri sistemi utilizzati per monitorare e controllare varie parti del veicolo spaziale.
L'obiettivo finale, tuttavia, è utilizzare l'energia solare per spingere i veicoli spaziali e minimizzare o rimuovere completamente la necessità di altre fonti di carburante. Ciò avrebbe serie implicazioni per i viaggi nello spazio in un modo molto positivo.
Quale tecnologia solare usano i veicoli spaziali?
Esistono due tipi di celle solari comuni nei veicoli spaziali:
Celle di silicio ricoperte di vetro sottile e
Celle multi-giunzione costituite da arsenuro di gallio e altri materiali simili.
Le celle al silicio ricoperte di vetro sono abbastanza simili ai pannelli solari convenzionali , ma sono ulteriormente migliorate per gestire le radiazioni e le temperature estreme. Questo tipo di pannello può essere trovato sulla Stazione Spaziale Internazionale , che attualmente detiene la maggior parte dei pannelli solari trovati nello spazio.
Le celle solari costituite da arsenuro di gallio sono molto più efficienti e, di conseguenza, a volte sono un'opzione migliore quando lo spazio fisico è un problema. Questi pannelli possono raggiungere un'efficienza fino al 34% circa rispetto al 15-20% che può raggiungere la maggior parte dei pannelli solari commerciali.
Pannelli di arsenuro di gallio ad alta efficienza del satellite Dawn
I satelliti nello spazio sono inoltre dotati di pannelli solari che possono seguire la direzione del sole per massimizzare il loro assorbimento della luce solare. I raggi del sole nello spazio sono ancora più abbondanti che sulla Terra, a causa dell'assenza di atmosfera. Circa il 55-60% dell'energia solare viene riflessa o assorbita nel suo cammino verso la superficie terrestre attraverso nuvole, gas e polvere.
I pannelli solari presenti in molti satelliti nello spazio includono anche una struttura pieghevole che consente ai pannelli di espandersi mentre l'astronave è in orbita. Questo formato è utilizzato anche nella Stazione Spaziale Internazionale.
Infine, i pannelli solari nello spazio non devono convertire l'elettricità DC in corrente alternata. Sulla Terra, la tua elettricità tutta l'elettronica funziona con corrente alternata. Questo è il motivo per cui è necessario disporre di un inverter solare per convertire l'elettricità CC di base dai pannelli in CA. L'alimentazione CA è utile anche per la trasmissione di elettricità su lunghe distanze.
Poiché l'elettricità di un satellite nello spazio o di altri veicoli spaziali non ha bisogno di percorrere queste distanze, può rimanere nel formato DC. Questo aiuta anche a ridurre la quantità di hardware necessaria per questi sistemi.
Space Solar Tech è costruita in modo più durevole ed efficiente
Nel complesso, ci sono molte somiglianze tra pannelli solari spaziali e pannelli solari convenzionali. Entrambi includono celle che sono fatte di materiale conduttivo (solitamente silicio) e sono inserite in array. La più grande differenza ha a che fare con la qualità complessiva e la durata dei moduli.
Nello spazio c'è calore, freddo e radiazioni estremi. Questo è spiegato nei pannelli solari spaziali e influenza naturalmente lo stato dell'hardware. Inoltre, la NASA sperimenta costantemente diversi materiali semiconduttori per produrre celle solari migliori per lo spazio. L'arsenuro di gallio ne è un esempio e dovrebbero esserci molte nuove innovazioni in arrivo!
