اولین ماهواره ای که انرژی مصرفی آن توسط نور خورشید تامین میشد در 50 سال پیش به مدار خود پرتاب شد. از آن زمان تا کنون سیستمها فتوولتائیک به مراتب پیشرفته تر شده اند، اما پیشرفت آن بسیار کندتر از چیزی است که مردم تصور دارند.
شصت سال پیش یک موشک از کیپ کاناورال به فضا پرتاب شد که حامل ماهواره آلومینیومی 1.46 کیلوگرم Vanguard 1 بود که اولین بار از سلول های فتوولتائیک در مدار استفاده می کرد.
یکی از دو فرستنده ماهواره که توان مصرفی خود را از باتری های جیوه تامین میکرد پس از سه ماه از کار افتاد. شش سلول سیلیکونی مونوکریستال با طول هر کدام 5 سانتیمتر که در مجموع توان یک وات را تولید میکردند، توانست فرستنده دیگر را تا ماه مه 1964 به مدت 14 ماه روشن نگه دارد.
این اتفاق در فضا رخ داد که هزینه اولویت ندارد. در اواسط دهه 1950، سلول های PV در حدود 300 دلار در هر وات بود. این مبلغ در اواسط دهه 1970 به حدود 80 دلار رسید، تا اواخر دهه 1980 به 10 دلار، تا سال 2011 به 1 دلار و نهایتا در سال 2017 به حدود 40 سنت در هر وات رسید. این برای رساندن هزینه کل سیستم ردیاب به یک دلار در هر وات کافی میباشد. پیش بینی می شود که این هزینه تا سال 2025 به میزان 60 درصد نیز کاهش می یابد.
این خبر خوبی است زیرا سلول های PV دارای تراکم توان بیشتری نسبت به هر نوع دیگر از انرژیهای تجدید پذیر میباشد. حتی توان تولیدی آنها در یک میانگین سالانه در مکان های آفتابی به 10 وات بر متر مربع می رسند، این یعنی بیش از انرژی که از سوخت های زیستی می تواندحاصل شود. و با افزایش کارایی تبدیل و ردیابی بهتر، می بایست ضرایب ظرفیت سالانه از 20 تا 40 درصد قابل حصول باشد.
ادمو بکرل اثر فتوولتائیک را اولین بار در سال 1839 توضیح داد و ویلیام آدامز و ریچارد دای آن را در سالهای 1876 در سلنیوم کشف کردند. در سال 1954، فرصت های تجاری، تنها زمانی امکان پذیر گردید که سلول سیلیکونی در آزمایشگاه Bell Telephone اختراع شد. حتی در آن زمان، هزینه هر وات حدود 300 دلار بود و به جز برای استفاده در چند اسباب بازی، PV ها کاربردی نداشتند.
این هانس زیگلر، مهندس الکترونیک ارتش ایالات متحده بود که تصمیم نیروی دریایی ایالات متحده را برای استفاده تنها از باتری ها در Vanguard برآورده کرد. در طول دهه 1960، سلولهای PV توانستند برق مورد نیاز ماهواره های بزرگتری را به تامین کنند که موجب تحول در ارتباطات مخابراتی، جاسوسی از فضا، پیش بینی آب و هوا و نظارت بر اکوسیستم ها گردید. با کاهش هزینه ها، کاربردهای آن چندید برابر شد و سلول های PV شروع به روشن نمودن چراغ ها در فانوس دریایی، سکوهای حفاری نفت و گاز دریایی و عبور از راه آهن کردند.
من اولین ماشین حساب خورشیدی خود به نام “تگزاس Instruments TI-35 Galaxy Solar” را وقتی در سال 1985 معرفی شد خریدم. چهار سلول آن، هر کدام حدود 170 میلیمتر مربع، هنوز بیش از 30 سال بعد کار می کنند. اما تولید برق بشکل جدی باید منتظر کاهش بیشتر قیمت های ماژول می بود. تا سال 2000، تولید جهانی برق PV به 1.2 ترا وات ساعت رسید. یک دهه بعد آن به 33.8 تراوات ساعت رسید و تا سال 2016 این مقدار معادل 333.1 ترا وات ساعت شد. میزان سالانه نصب پنلهای فتو ولتائیک از 0.015 متر مربع در Vanguard 1 در سال 1958 به حدود 500 میلیون متر مربع افزایش یافت که در سال 2016 در مزارع و پشت بام ها افزوده شده است که نشان از افزایش 10 برابری آن می باشد. با این وجود تمام این مساحت اختصاص یافته به گنلهای فتو ولتائیک تنها 1.3 درصد از کل برق جهان را تامین میکنند.
بنابراین افزایش قابل توجهی در تقاضا برای برق خورشیدی نیاز است تا بتواند با برق آبی جهان، که بیش از 16 درصد از تقاضای جهانی را در سال 2016 به خود اختصاص داده، رقابت کند. بر اساس پیش بینی خوش بینانه آژانس بین المللی انرژی تجدید پذیر [PDF] انتظار میرود این فاصله تا سال 2030 کم شود. اما سلولهای PV احتمالا تا سال 2030 تولید 10 درصد از برق جهان را بعهده بگیرند.
تا آن زمان، حدود هفت دهه از بکارگیری سلول های کوچک در Vanguard برای تامین برق مورد نیاز فرستنده و حدود 150 سال از زمان کشف اثر فتوولتائیک خواهد گذشت. انتقال انرژی در مقیاس جهانی زمان بر خواهد بود.
https://spectrum.ieee.org/aerospace/satellites/photovoltaics-in-satellites
بازدیدها: 46
