Историята на соларната енергия започва от Космоса (описано в статия 64), но косическите приложения на фотоволтаичната технология продължават да се развиват. От спътниците до амбициозните концепции за орбитални слънчеви електроцентрали — Космосът е авантгардът на соларните технологии.
Спътниците — пионерите на соларната енергия
Днес практически всеки изкуствен спътник използва соларни панели като основен или единствен источник на електроенергия. Соларните панели на спътниците са специализирани — произведени от GaAs (галий-арсенид) клетки с ефективност 28–32%, значително по-висока от земните силициеви панели.
Тяхната цена е също значително по-висока — хиляди долари на ват, спрямо 0,2–0,3 долара/Wp за земни панели. Но при спътниците, теглото и надеждността са критични — цената е вторична.
Международната космическа станция (МКС) — гигантска соларна система
МКС разполага с 8 соларни масива с обща площ около 2 500 м² и инсталирана мощност около 120 kW. Те захранват всички системи на станцията — животоподдържащи системи, научно оборудване, комуникации.
В Космоса, без атмосфера и при постоянна слънчева светлина (в периодите без засенчване от Земята), соларните панели произвеждат с 30–40% повече от еднаква инсталация на Земята.
Марсоходите и роботизираните мисии
Марсоходите Opportunity и Spirit (NASA) са работили на соларна енергия години наред на Марс — при инсолация около 43% от земната. Curiosity е преминал на ядрена батерия (MMRTG) поради по-доброто представяне при различни условия.
Бъдещите лунни мисии планират соларни масиви за захранване на лунните бази — Луната получава подобна инсолация на Земята (без атмосферни загуби), но лунните нощи продължават 14 земни дни.
Концепцията за орбитални слънчеви електроцентрали (SBSP)
Space-Based Solar Power (SBSP) е концепция за мащабни соларни колектори в геостационарна орбита, преобразуващи слънчевата енергия в микровълни или лазерни лъчи и предаващи я на Земята.
В Космоса, слънчевата радиация е 1,4 kW/м² — без нощ, без облачност, без атмосферни загуби. SBSP може да осигурява непрекъсната енергия 24/7 — за разлика от земните соларни системи.
Европейската космическа агенция (ESA), JAXA (Япония) и китайската космическа програма имат активни SBSP изследователски програми. Великобритания финансира Solaris проекта за оценка на SBSP осъществимостта.
Технологичните предизвикателства на SBSP
Главните предизвикателства са: изключително скъпото изстрелване на масата в орбита (въпреки намаляващите разходи при SpaceX Falcon 9 и Starship), ефективността на безжичното предаване на енергия (микровълни или лазер — загуби при предаването), и мащабът (SBSP трябва да е гигаватов за да е икономически смислен).
SpaceX Starship и бъдещите тежки ракети-носители намаляват разходите за орбитален достъп — ключов фактор за осъществимостта на SBSP.
Лунната соларна енергия — следващата граница
Луната е разглеждана като потенциална база за соларна енергия. При постоянно осветените полюсни кратери (без значителни нощни периоди), соларните панели могат да работят почти непрекъснато.
Artemis програмата (NASA) планира постоянно лунно присъствие с соларно захранване на базата. Европейски, японски и канадски партньори допринасят с технологии за лунната соларна инфраструктура.
Космическите технологии с приложение на Земята
Развитието на космически соларни технологии има "spin-off" ефект — технологиите, разработени за Космоса, намират земни приложения.
Многопреходните (multi-junction) GaAs клетки са навлезли в земните концентраторни соларни системи. Ультра-леките фолиеви панели за космически приложения вдъхновяват преносимите земни соларни решения. Системите за управление на соларна енергия в Космоса са пионери на земните EMS.
Заключение
Космическите соларни технологии са авантгардът на иновациите в сектора. От спътниците, давши началото на всичко, до амбициозните концепции за орбитални електроцентрали — Космосът е лабораторията, където соларните граници се разширяват. За нас на Земята, тази "небесна" история има конкретни следствия — технологии, вдъхновени от Космоса, правят земните системи по-ефективни и по-достъпни.