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维吉尼亚大学设计太阳能气球 期望在火星升空

国际太阳能光伏网  来源:科技新报  日期:2017-12-29
       现代人所生活的地方离不开电力与能源,在外太空亦然,于是美国国家航空暨太空总署(NASA)举办“BIG 概念”挑战赛,希望在人类抵达火星之前,可以在火星上利用太阳能发电,并至少可以拥有 40KW 的发电量,且可以运用火箭运送。NASA 期望该太阳能设备具有可快速部署与拆解功能,能在火星的任一地点设备,并克服日照角度、季节、不同着陆地点的光通量以及沙尘暴。也要考虑到如何防止光伏表面累积灰尘与装载后的除尘的方式,NASA 希望这些太阳能发想未来可为宇航员员供电。

 

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目前仍有太阳能车在火星中,为可移动的探测器,但其太阳能板由于累积过多灰尘,导致光电转换效率降低,NASA 认为灰尘是维运的挑战之一。

维吉尼亚大学电机工程 Mool Gupta 教授及其团队是 5 名决赛选手之一,利用两个直径 50m、约 5~6 层楼高的大型二氧化碳充气气球,并在气球表面设备可挠式(flexible)太阳能板,增加光吸收量之余,也可以减少粉尘的累积。

研究人员表示,除了要能设备太阳能板之外,也得注意装载体积与重量,必须要想出一些重量轻,又可以卷起来方便携带的事物。而新一代的太阳能电池轻便又灵活,可像一张纸卷起来,并放在火箭内。

由于火星距离太阳较远,日照量是地球的一半,但火星大气比较稀薄,大部分光线可直接射入太阳能电池板。研究人员表示,NASA 需要 40KW 的电力,但该太阳能设备的发电量预估可高达 145KW。

维吉尼亚大学 Charles L.Brown 电机与电脑工程部门的 Nikolaos Sidiropoulos 教授指出,这是一项开箱即用的设计,能最大限度地收集能量,灰尘不会积在设备上。

该项比赛在今年 8 月开始,维吉尼亚大学、威尔猛军校、普林斯顿大学、美国德州农工大学、科罗拉多大学波德分校一同角逐最终名额,各个团队将会把概念集结成 15 页的档案,并附上原始的工程和分析,最终计划将会在明年 3 月选定。

其中威尔猛军校设计一项充气太阳能阵列,运用火星中的二氧化碳填充管道,可设备 8 个大型矩形太阳能电池板。普林斯顿大学则是运用摺纸灵感,巨型的单片阵列可摺叠并收纳。

美国德州农工大学的设计包括 4 支直径 18m 的太阳能伞,并拥有可伸缩的伞柄。而科罗拉多大学波德分校提出可摺叠的太阳能光伏,利用可挠式的吊臂支撑四个圆形太阳能阵列。

NASA 技术任务委员会中的电力和能源储存技术专家 Lee Mason 表示,这些提案让我们对于太阳能部署与封装有新的发想。

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