Source: solar.com
Nous connaissons tous les panneaux solaires résidentiels et commerciaux. On les trouve partout dans des États comme la Californie, New York, le Massachusetts, etc. Les panneaux bleus et noirs sont très reconnaissables et se détachent des maisons ou des bâtiments avec des toits traditionnels.
L’énergie solaire spatiale, en revanche, est un sujet que même ceux qui ont des connaissances en matière d’énergie solaire domestique et commerciale ne sont pas très familiers. Alors, à quoi ressemble le solaire dans l’espace et en quoi est-il différent de la technologie solaire conventionnelle?
Utilisation de l'énergie solaire dans les vaisseaux spatiaux
Les cellules photovoltaïques ont d'abord été utilisées sur le satellite Vanguard 1 , lancé par les États-Unis en 1958. Depuis lors, la technologie solaire a été grandement adaptée et optimisée pour s'adapter aux conditions de l'espace.
Le satellite Vanguard 1 et ses petites cellules PV
Les panneaux solaires conventionnels monocristallins ou polycristallins utilisés dans les environnements résidentiels et commerciaux ne sont pas assez durables pour résister aux conditions extrêmes de l’espace telles que la chaleur et le froid excessifs et une pluie constante de rayonnement solaire. En raison de ces facteurs environnementaux uniques, la technologie des panneaux solaires utilisée dans l’espace est assez différente de celle des panneaux classiques.
Pourquoi l'énergie solaire est-elle nécessaire sur les satellites?
Les engins spatiaux et les satellites dans l'espace ont besoin de beaucoup d'énergie pour être opérationnels. Avant que le solaire ne soit une solution viable pour fournir cette énergie, des batteries étaient utilisées. Le seul problème est que les batteries ont une capacité définie et que, sans aucun moyen de les recharger, elles deviennent inutiles lorsqu'elles sont à court d'énergie.
Les panneaux solaires jumelés à des batteries sont une bien meilleure option car ils fournissent un flux constant d’énergie renouvelable. À l'heure actuelle, l'énergie solaire est utilisée pour alimenter les systèmes informatiques et d'autres systèmes utilisés pour surveiller et contrôler diverses parties de l'engin spatial.
Cependant, l’objectif ultime est d’utiliser l’énergie solaire pour propulser les engins spatiaux et de réduire ou d’éliminer complètement le recours à d’autres sources de combustible. Cela aurait de graves conséquences pour les voyages dans l’espace.
Quelle technologie solaire utilise le vaisseau spatial?
Il existe deux types de cellules solaires communes aux engins spatiaux:
Cellules de silicium recouvertes de verre mince, et
Cellules à jonctions multiples constituées d'arséniure de gallium et d'autres matériaux similaires.
Les cellules en silicium recouvertes de verre ressemblent beaucoup aux panneaux solaires classiques , mais elles sont encore améliorées pour supporter le rayonnement et les températures extrêmes. Ce type de panneau se trouve sur la Station spatiale internationale , qui contient actuellement la majorité des panneaux solaires trouvés dans l’espace.
Les cellules solaires constituées d’arséniure de gallium sont beaucoup plus efficaces et constituent donc parfois une meilleure option lorsque l’espace physique est une préoccupation. Ces panneaux peuvent atteindre une efficacité d’environ 34% par rapport aux 15 à 20% que la plupart des panneaux solaires commerciaux peuvent atteindre.
Panneaux à haute efficacité en arséniure de gallium du satellite Dawn
Les satellites dans l'espace sont également équipés de panneaux solaires qui peuvent suivre la direction du soleil afin de maximiser leur absorption de la lumière solaire. Les rayons solaires dans l'espace sont encore plus abondants que sur Terre, en raison de l'absence d'atmosphère. Environ 55 à 60% de l'énergie solaire est réfléchie ou absorbée lors de son acheminement vers la surface de la Terre par les nuages, les gaz et la poussière.
Les panneaux solaires présents dans de nombreux satellites de l’espace comprennent également une structure pliante qui leur permet de se dilater pendant que l’engin spatial est en orbite. Ce format est également utilisé dans la Station spatiale internationale.
Enfin, les panneaux solaires dans l’espace n’ont pas besoin de convertir l’électricité à courant continu en courant alternatif. Sur Terre, votre électricité, tous vos appareils électroniques sont alimentés en courant alternatif. C'est pourquoi il est nécessaire de disposer d'un onduleur solaire pour convertir le courant continu de base de vos panneaux en courant alternatif. Le courant alternatif est également utile pour transmettre de l’électricité sur de longues distances.
Parce que l'électricité qu'un satellite dans l'espace ou dans un autre vaisseau spatial n'a pas besoin de parcourir ces distances, il peut rester au format DC. Cela permet également de réduire la quantité de matériel nécessaire à ces systèmes.
Space Solar Tech est construit plus durable et efficace
Dans l’ensemble, il existe de nombreuses similitudes entre les panneaux solaires spatiaux et les panneaux solaires classiques. Ils comprennent tous deux des cellules en matériau conducteur (généralement du silicium) et s'intègrent dans des matrices. La plus grande différence concerne la qualité globale et la durabilité des modules.
Dans l'espace, il y a une chaleur extrême, le froid et les radiations. Ceci est pris en compte dans les panneaux solaires spatiaux et influence naturellement l'état du matériel. De plus, la NASA expérimente en permanence différents matériaux semi-conducteurs afin de produire de meilleures cellules solaires pour l'espace. L'arséniure de gallium en est un exemple et de nombreuses innovations devraient être mises en place!