В чем преимущества использования солнечных батарей в космосе

Как только человек научился выводить на орбиту космические аппараты, встал вопрос о возможности их долговременного использования. Корректировка орбиты, передача данных, снабжение электричеством спутников и жилых станций требовало наличия энергии. А получать ее круглосуточно за пределами земли можно было только от солнца. Так в космосе появились солнечные батареи, первые из которых были созданы почти одновременно с началом освоения околоземного пространства.

Создание и использование фотоэлектрических панелей для внеземных аппаратов

«Пионерами» разработки фотовольтаики данного типа стали инженеры СССР. Для космических кораблей «Восход», «Восток» и орбитальных станций «Салют» были использованы гелиопанели, созданные группой физика Н.С.Лидоренко. Он же произвел точные математические расчеты эффективности солнечных батарей в космосе для технологий того времени.

На тот момент КПД ячеек на базе кремния едва достигал 8-10%, однако конструкция модулей отличалась высокой надежностью. Основные идеи и технологические решения советских ученых лежат в основе и нынешней космической фотовольтаики.

За прошедшие с той поры 60 лет подобными панелями были оснащены:

  • более 250 межпланетных станций (единственное исключение – 4 аппарата, запущенных в дальний космос и получающих энергию от радиоактивных элементов);
  • свыше 3300 спутников, включая быстро увеличивающуюся группу «StarLink» Илона Маска;
  • 72 лунохода,  длительное функционирование которых требовало постоянного притока энергии;
  • 14 марсоходов, включая американский и китайский аппараты, направленные к Марсу в 2020 году.

Достоинства и недостатки солнечных батарей в космосе

Как и любое другое высокотехнологичное оборудование, фотоэлектрические панели для внеземного пространства обладают достоинствами и недостатками.


Плюсы:

  • за пределами земли нет атмосферы, дождей и туч, поток солнечного излучения постоянен, а потому панели генерируют ток круглосуточно (исключение – аппараты на Луне и Марсе);
  • инсоляция в безвоздушном пространстве значительно выше, что увеличивает эффективность использования солнечных батарей в космосе;
  • у космической фотовольтаики КПД достигает 40-45%.

Минусы:

  • из-за огромных температурных перепадов, микро метеоритов и жесткого космического излучения панели быстрее деградируют;
  • солнечные батареи для космоса обходятся в немалые суммы сами по себе, а их доставка на орбиту требует дополнительные 2-2,5 тысячи долларов за каждый килограмм массы;
  • неблагоприятные условия функционирование вынуждают использовать многоуровневую защиту всех элементов модулей, что делает их еще дороже и массивнее.

Тем не менее, достойной альтернативы гелио панелям за пределами планеты для выполнения тех же задач пока не существует.

Космические СЭС будущего

Еще одной невероятно перспективной сферой применения солнечных батарей в космосе является создание в ближайшем будущем масштабных орбитальных электростанций. Причина такого интереса к данному проекту в следующем:

  1. Мощность потока излучения нашего светила, направленного в сторону земли, в тысячи раз превосходит всю потребляемую человечеством энергию.
  2. Размещение любого количества гелио панелей на орбите ничем не ограничено. Теоретически из них можно образовать огромные поля площадью с миллионы квадратных километров.
  3. Генерация энергии будет происходить в режиме 365/24/7, с возможностью передачи ее на землю по микроволновому лучу.

В настоящий момент единственным препятствием реализации такого проекта является его запредельная стоимость. Однако в будущем, с появлением технологий вроде «космического лифта», вывод на орбиту грузов подешевеет примерно в 1000 раз. И тогда создание подобных «СЭС будущего» может превратиться в реальность.

Какие солнечные батареи в космосе обеспечивают наибольшую эффективность?

Изначально космические панели создавались на базе монокристаллического кремния. Помимо низкой производительности, они имели и ряд других недостатков.

Сегодня в фотовольтаике для внеземного пространства используются исключительно тонкопленочные технологии. Основой ячеек являются композиты редкоземельных элементов типа CIGS, представляющие собой чередующиеся слои сульфидов галлия, индия и прочих редких металлов.


Это позволяет кардинально повысить поглощение фотонов разной длины волны, что увеличивает КПД и долговечность системы в несколько раз.

Такие солнечные батареи обходятся дороже, но в космической промышленности цена играет далеко не самую важную роль.

В чем преимущества использования солнечных батарей в космосе

Похожие статьи

Где в России наиболее выгодно ставить солнечные электростанции?

Где в России наиболее выгодно ставить солнечные электростанции?

Ежегодный рост тарифов на электроэнергию сопровождается стабильным падением цен на альтернативную энергетику. В последние годы это впервые привело к ситуации, когда даже в России строительство солнечной электростанции часто стало выгодным вложением средств.

Где можно установить солнечные батареи

Где можно установить солнечные батареи

Получение энергии от солнца ежегодно становится все более выгодным. Только на юге России мощности новых СЭС за последний год увеличились более чем втрое. Растет и число мест, где устанавливают солнечные батареи. В частном секторе и даже городах панели монтируют буквально на любой подходящей площади. О всех возможных вариантах монтажа и будет наша статья.

Нужен совет?

Если вам сложно определиться с выбором, напишите нам через форму обратной связи

Задать вопрос

Помочь найти?

Если вы не нашли то, что искали, воспользуйтесь поиском по магазину

Акции %

Товары со скидками, ограниченное предложение, успейте купить выгодно!

Смотреть товары