Solar basado en el espacio versus solar convencional: ¿en qué se diferencian?

- Oct 16, 2019-

Fuente: solar.com


Todos estamos familiarizados con los paneles solares residenciales y comerciales. Se pueden encontrar en todos los estados como California, Nueva York, Massachusetts y más. Los paneles azul y negro son muy reconocibles y sobresalen de casas o edificios con tejados tradicionales.

La energía solar basada en el espacio, por otro lado, es un tema que incluso aquellos con conocimiento en energía solar doméstica y comercial no están muy familiarizados. Entonces, ¿cómo es la energía solar para el espacio y en qué se diferencia de la tecnología solar convencional?

Uso de energía solar en naves espaciales

Las células fotovoltaicas se utilizaron por primera vez en el satélite Vanguard 1 , que fue lanzado por los Estados Unidos en 1958. Desde entonces, la tecnología solar se ha adaptado y optimizado en gran medida para adaptarse a las condiciones del espacio.

vanguardia1 El satélite Vanguard 1 y sus pequeñas células fotovoltaicas.

Los paneles solares monocristalinos o policristalinos convencionales que se utilizan en entornos residenciales y comerciales no son lo suficientemente duraderos como para soportar las condiciones extremas en el espacio, como el calor y el frío excesivos, y una lluvia constante de radiación solar. Debido a estos factores ambientales únicos, la tecnología de paneles solares utilizada en el espacio es bastante diferente de los paneles convencionales.

¿Por qué se necesita energía solar en los satélites?

Las naves espaciales y los satélites en el espacio necesitan una enorme cantidad de energía para funcionar. Antes de que la energía solar fuera una solución viable para proporcionar esta energía, se usaban baterías. El único problema es que las baterías tienen una capacidad establecida, y sin ningún medio para recargarlas, se vuelven inútiles cuando se quedan sin energía.

Los paneles solares combinados con baterías son una opción mucho mejor porque proporcionan un flujo constante de energía renovable. En este momento, la energía solar se utiliza para proporcionar electricidad a los sistemas informáticos y otros sistemas que se utilizan para monitorear y controlar varias partes de la nave espacial.

Sin embargo, el objetivo final es utilizar la energía solar para impulsar las naves espaciales y minimizar o eliminar por completo la necesidad de otras fuentes de combustible. Esto tendría serias implicaciones para los viajes espaciales de una manera muy positiva.

¿Qué tecnología solar usan las naves espaciales?

Hay dos tipos de células solares que son comunes en las naves espaciales:

  1. Células de silicio cubiertas de vidrio delgado, y

  2. Células de unión múltiple formadas por arseniuro de galio y otros materiales similares.

Las células de silicio que están cubiertas con vidrio son bastante similares a los paneles solares convencionales , pero se han mejorado aún más para manejar la radiación y las temperaturas extremas. Este tipo de panel se puede encontrar en la Estación Espacial Internacional , que actualmente posee la mayoría de los paneles solares que se encuentran en el espacio.

nulo

Las células solares que están formadas por arseniuro de galio son mucho más eficientes y, como resultado, a veces son una mejor opción cuando el espacio físico es una preocupación. Estos paneles pueden alcanzar hasta un 34% de eficiencia frente al 15-20% que la mayoría de los paneles solares comerciales pueden alcanzar.

440px-Dawn_solar_panel Paneles de arseniuro de galio de alta eficiencia del satélite Dawn

Los satélites en el espacio también están equipados con paneles solares que pueden seguir la dirección del sol para maximizar su absorción de la luz solar. Los rayos del sol en el espacio son aún más abundantes que en la Tierra, debido a la ausencia de una atmósfera. Alrededor del 55-60% de la energía solar se refleja o se absorbe en su camino hacia la superficie de la Tierra a través de nubes, gases y polvo.

Los paneles solares que se encuentran en muchos satélites en el espacio también incluyen una estructura plegable que permite que los paneles se expandan mientras la nave espacial está en órbita. Este formato también se usa en la Estación Espacial Internacional.

Por último, los paneles solares en el espacio no necesitan convertir la electricidad de CC en CA. En la Tierra, su electricidad y todos sus dispositivos electrónicos funcionan con corriente alterna. Es por eso que es necesario tener un inversor solar para convertir la electricidad de CC de base de sus paneles en CA. La alimentación de CA también es útil para transmitir electricidad a largas distancias.

Debido a que la electricidad que un satélite en el espacio u otra nave espacial no necesita recorrer estas distancias, puede permanecer en el formato DC. Esto también ayuda a reducir la cantidad de hardware necesario para estos sistemas.

Space Solar Tech se construye más duradero y eficiente

En general, hay muchas similitudes entre los paneles solares basados en el espacio y los paneles solares convencionales. Ambos incluyen celdas que están hechas de material conductor (generalmente silicio) y se ajustan en matrices. La mayor diferencia tiene que ver con la calidad general y la durabilidad de los módulos.

En el espacio, hay calor extremo, frío y radiación. Esto se tiene en cuenta en los paneles solares basados en el espacio e influye naturalmente en el estado del hardware. Además, la NASA está experimentando constantemente con diferentes materiales semiconductores para producir mejores células solares para el espacio. El arseniuro de galio es un ejemplo de esto, ¡y debería haber muchas innovaciones nuevas en camino!