Amerykańska elektrownia słoneczna NSTTF w dzień generuje energię elektryczną, a a nocą służy do obserwacji asteroid i obiektów kosmicznych. Nowy projekt badawczy rozszerza podstawową funkcję paneli słonecznych, dzięki wykorzystaniu heliostatów do rejestrowania odbitego światła z nocnego nieba. Uzyskane zdjęcia i obserwacje mogą w przyszłości wesprzeć sektor wojskowy i astronomiczny.

Panele PV – aktywne tylko za dnia

Fotowoltaika odgrywa kluczową rolę w pozyskiwaniu energii odnawialnej (OZE), dzięki przekształcaniu światła słonecznego w czystą energię elektryczną, bez emisji szkodliwych substancji. Kiedy cząstki światła (fotony) padają na ogniwa fotowoltaiczne wykonane z półprzewodników, ich elektrony są wybijane z atomów. Ruch uwolnionych elektronów tworzy prąd stały, który następnie jest przetwarzany przez falownik na prąd zmienny, czyli taki, którego używamy w domach. 

Panele fotowoltaiczne produkują energię tylko w dzień, wykorzystując światło słoneczne jako źródło fotonów. Po zachodzie słońca panele przechodzą w stan pasywny. Energia zużywana w nocy pochodzi z nadwyżek zgromadzonych w ciągu dnia, które możemy magazynować w akumulatorach.

Naukowiec z Sandia National Laboratories, John Sandusky wpadł na pomysł przekształcenia elektrowni słonecznej, która działa za dnia – w nocne obserwatorium asteroid.

Spadek wydajności paneli? Sprawdź, jak zapobiec problemom z instalacją fotowoltaiczną

Elektrownia słoneczna i obserwatorium

W Narodowym Ośrodku Testów Słonecznej Energii Cieplnej (NSTTF) w USA trwają prace nad wykorzystaniem heliostatów do zbierania informacji z nocnego nieba. Heliostat to urządzenie śledzące słońce, które doprowadza światło słoneczne do wnętrz paneli PV za pomocą systemu luster i mechanizmu sterującego, dzięki czemu może zwiększać wydajność fotowoltaiki.

W ramach projektu rozwojowo-badawczego wykorzystano jeden z heliostatów, by śledził nocne niebo, a następnie rzutował odbitą energię na instrumenty optyczne wieży. Pozyskana energia miała moc zaledwie femtowata (10^-15 wata), jednak dzięki temu eksperymentowi naukowcy odkryli, że heliostat stworzył świetne warunki do wykrywania asteroid.

Problematyka tradycyjnych obserwacji astronomicznych

Zazwyczaj do obserwacji kosmicznych skał potrzebne są specjalistyczne teleskopy optyczne, które rejestrują zdjęcia nieba w trybie poklatkowym, trwającym minuty lub godziny. Na pozyskanych ekspozycjach asteroida pojawia się w formie smugi, dzięki której możemy potwierdzić jej istnienie, określić odległość, rozmiar i orbitę. 

Współczesny problem w wykrywaniu kosmicznych odłamków skał polega na ograniczonej liczbie teleskopów. Ponieważ asteroidy mogą być źródłami cennych minerałów lub stanowić potencjalne zagrożenie dla Ziemi, astronomowie szukają nowych narzędzi, które pozwolą nam zwiększyć pole poszukiwań.

Potencjał wojskowy i astronomiczny heliostatów

Technika opracowana przez Sandusky’ego nie polega na robieniu zdjęć z widocznymi smugami, jak w klasycznych zdjęciach astronomicznych. Zamiast tego mierzy bardzo dokładnie, jak zmienia się częstotliwość światła docierającego do paneli słonecznych, z dokładnością do ułamka tysięcznej części herca. Jeśli w polu widzenia pojawi się asteroida albo statek kosmiczny, ruch spowoduje niewielkie przesunięcie tej częstotliwości w porównaniu do stałego światła gwiazd w tle. To przesunięcie pozwala określić kierunek obiektu.

Mimo braku efektownych zdjęć, nowe zastosowanie heliostatów może być bardzo przydatne. Nieczynne elektrownie słoneczne mogą zostać wykorzystane jako dodatek do systemu NASA ATLAS, który ma ostrzegać przed zbliżającymi się asteroidami. Zdaniem naukowców z NSTTF ta metoda mogłaby służyć również wojsku, do wykrywania statków kosmicznych poruszających się w pobliżu księżyca. Aby możliwe było praktyczne zastosowanie tej technologii, konieczne jest jej dalsze udoskonalenie. Wyniki testów dają jednak nadzieję na poszerzenie funkcji elektrowni słonecznych do wsparcia sektora astronomii.

Zobacz też: Elektrownie węglowe zamieniane w centra danych. Ponad 200 lokalizacji w Europie czeka na nowe życie

Źródła: New Atlas, Solar.energy.technology, energy.sandia.gov

Fot: Canva

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.