태양 거울

Solar mirror
1966년 11월 루이스 연구센터 솔라 컬렉터 연구소의 태양 거울

태양미러는 태양에너지를 반사하기 위한 반사층을 가진 기판과 대부분의 경우 간섭층을 포함한다.이것은 태양 에너지 시스템의 실질적으로 집중된 반사 계수를 달성하기 위해 사용되는 평면 거울 또는 태양 거울의 포물선 배열일 수 있다.

지상 에너지로 사용되는 태양 거울에 대한 자세한 내용은 "헬리오스타트" 기사를 참조하십시오.

구성 요소들

유리 또는 금속 기판

기판은 미러의 형상을 유지하는 기계층입니다.

유리는 또한 다른 층의 마모 및 부식으로부터 보호하기 위한 보호층으로 사용될 수 있다.유리는 깨지기 쉽지만 매우 투명하고(낮은 광학 손실), 자외선(UV)에 강하고, 상당히 단단하고(내마모성), 화학적으로 불활성이며, 세척이 매우 용이하기 때문에 이러한 목적을 위한 좋은 재료입니다.가시 및 적외선 영역에서 광투과 특성이 높은 플로트 글라스로 구성되며 가시광선 및 적외선 방사선을 투과하도록 구성되어 있습니다."첫 번째 표면"으로 알려진 꼭대기 표면은 공기보다 굴절률이 높기 때문에 입사한 태양 에너지의 일부를 반영할 것이다.대부분의 태양 에너지는 빛이 거울에 들어올 때 입사 각도에 따라 약간의 굴절과 함께 유리기판을 통해 거울의 하층으로 전달됩니다.

태양 반사기에도 금속 기판("금속 거울 반사기")을 사용할 수 있습니다.예를 들어, NASA 글렌 연구 센터는 국제우주정거장을 위해 제안된 전력 시스템을 위한 원형 반사기 장치로 금속[1] 벌집 위에 반사 알루미늄 표면으로 구성된 거울을 사용했습니다.한 기술은 알루미늄 복합 리플렉터 패널을 사용하여 93% 이상의 반사율을 달성하고 표면 보호를 위한 특수 코팅으로 코팅되었습니다.금속 리플렉터는 유리 리플렉터보다 가볍고 강하며 비교적 저렴하기 때문에 유리 리플렉터에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다.리플렉터에서 포물선 형상을 유지하는 기능도 또 다른 장점이며, 일반적으로 서브프레임 요구사항이 300% 이상 감소합니다.상부 표면 반사 코팅으로 효율이 향상됩니다.

반사층

반사층은 유리기판을 통해 입사하는 태양에너지의 최대량을 반영하도록 설계되어 있습니다.이 층은 반사율이 높은 얇은 금속막으로 구성되어 있으며, 보통 은이나 알루미늄이지만 다른 금속도 있습니다.마모 및 부식에 대한 민감성 때문에 금속층은 일반적으로 상단에 있는 (유리) 기판으로 보호되며, 바닥은 구리층 및 니스와 같은 보호 코팅으로 덮일 수 있습니다.

범용 거울에 알루미늄을 사용함에도 불구하고 알루미늄이 태양 거울의 반사층으로 항상 사용되는 것은 아닙니다.은을 반사층으로 사용하면 가장 반사성이 높은 금속이기 때문에 효율 수준이 높아진다고 주장됩니다.이는 스펙트럼의 [citation needed]UV 영역에서 알루미늄의 반사율 때문입니다.첫 번째 표면에 알루미늄 층을 배치하면 풍화에 노출되므로 미러의 부식 저항성이 떨어지고 마모에 더 취약해집니다.알루미늄에 보호층을 추가하면 알루미늄의 반사율이 낮아집니다.

간섭층

간섭층은 유리기판의 [2]제1표면에 위치해도 좋다.반사율을 조정할 수 있습니다.또한 근자외선의 확산반사를 위해 유리기판을 통과하지 않도록 설계할 수도 있다.이는 거울에서 나오는 자외선에 대한 전반적인 반사를 크게 향상시킵니다.간섭층은 이산화티타늄과 같은 원하는 굴절률에 따라 여러 재료로 구성될 수 있습니다.

태양열 응용 프로그램

지구 표면에서 태양 복사로 인한 태양 열 에너지의 강도는 맑은 하늘 조건에서 태양의 방향에 정상적인 면적인 평방 미터 당 약 1킬로와트(0.093 kW/sq ft)이다.태양 에너지가 농축되지 않은 경우 최대 수집기 온도는 약 80–100°C(176–212°F)이다.이것은 공간 난방 및 난방 용수에 유용합니다.가열 엔진 또는 터빈 전기 발전기를 공급하거나 조리하는 등 고온 애플리케이션의 경우 이 에너지를 집중해야 합니다.

지상 응용 프로그램

태양열 시스템은 전기를 [3][4]생산하기 위한 집중형 태양광 발전(CSP)을 생산하기 위해 건설되었다.대형 Sandia Lab 태양광 발전 타워는 솔라 미러 [5]콘센트레이터에 의해 가열된 스털링 엔진을 사용합니다.또 다른 구성은 트로프 [6]시스템입니다.

공간 전력 애플리케이션

"솔라 다이내믹" 에너지 시스템은 반사체가 태양빛을 브레이튼 사이클 [7]타입과 같은 열 엔진에 초점을 맞추는 태양광 발전 위성을 포함한 다양한 우주선 응용 분야를 위해 제안되어 왔다.

태양광 발전 증강

태양 복사를 전기로 직접 변환할 수 있는 광전지(PV)는 단위 면적당 가격이 상당히 비싸다.예를 들어 갈륨 비화물과 같은 일부 유형의 PV 셀은 냉각될 경우 직사광선에 대한 단순한 노출로 일반적으로 제공되는 방사선의 최대 1,000배까지 효율적으로 변환할 수 있다.

윤세왕과 바한 가르부시안이 실시한 테스트에서 아몬ix사의 [8]실리콘 태양전지 변환 효율은 광전지에 외부 냉각이 가능하다면 농도의 대수에 비례하여 높은 농도에서 증가하는 것으로 나타났다.마찬가지로, 고효율 다접합 셀도 [9]고농도로 성능이 향상됩니다.

지상 응용 프로그램

현재까지 이 개념에 대한 대규모 테스트는 수행되지 않았습니다.이는 일반적으로 리플렉터 및 냉각 비용 증가가 경제적으로 정당화되지 않기 때문일 것이다.

태양광 발전 위성 응용 프로그램

이론적으로, 우주 기반 태양광 발전 위성 설계의 경우, 태양 거울은 PV 셀의 등가 대형 면적보다 가볍고 저렴할 것으로 예상되기 때문에 PV 셀 비용을 절감하고 발사 비용을 절감할 수 있다.보잉사는 [10]몇 가지 옵션을 연구했다.그림 4. "Architecture 4. GEO Harris Wheel"이라는 제목의 그림 4.에서, 저자들은 근처의 태양 집열기의 전력을 증강하기 위해 사용되는 태양 거울 시스템을 설명하고, 그 후 이 태양 집열기에서 지구상의 수신기 스테이션으로 동력이 전달된다.

야간 조명용 공간 반사체

또 다른 진보된 우주 개념 제안은 야간 조명을 제공하기 위해 지구의 밤 쪽에 있는 작은 지점들에 햇빛을 반사하는 우주 반사체의 개념이다.이 개념의 초기 제안자는 "루네타", "솔레타", "바이오솔레타", "파워솔레타"[11][12]라고 불리는 시스템에 대해 쓴 크래프트 아놀드 에리케 박사입니다.

러시아가 거울로 개조한 태양 돛 프로토타입을 사용하여 Znamya라고 불리는 일련의 예비 실험을 수행했다.Znamya-1은 지상 시험이었다.Znamya-2는 1992년 10월 27일 미르 우주정거장에 대한 프로그레스 M-15 보급 임무로 발사되었다.Mir에서 도킹 해제 후 Progress는 [13][14]리플렉터를 배포했습니다.이 임무는 지구를 [citation needed]비추지는 않았지만 거울이 전개되었다는 점에서 성공적이었다.다음 비행은 Znamya-2.5에 실패했습니다.[15][16]Znamya-3는 날지 않았다.

2018년, 중국 청두는 가로등을 [17]켜는 데 필요한 전기량을 줄이기 위해 3개의 태양 반사기를 지구 궤도에 설치할 계획을 발표했다.그 [18]계획의 기술적 실현 가능성에 대해 회의적인 목소리가 나왔다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ NASA Glenn Research Center, 1987 Phase II Small Business Research Program, "Improved Mirror Facet", 솔라 키네틱스, 댈러스, 텍사스 주, 아카이브 요약
  2. ^ "Solar mirror, process for its manufacture and its use". December 12, 1993. Retrieved 2007-05-03.
  3. ^ Sandia Labs - CSP 테크놀로지 개요
  4. ^ PowerTower Sandia National Labs가 개발한 대형 설계 2004-11-17 Wayback Machine 아카이브 완료
  5. ^ Sandia Lab - 2004-11-17년 Wayback Machine에 보관된 솔라 디시 엔진
  6. ^ Sandia Lab - 2004-10-28 웨이백 머신에 보관된 트로프 시스템
  7. ^ Mason, Lee S.; Richard K. Shaltens; James L. Dolce; Robert L. Cataldo (Jan 2002). "Status of Brayton Cycle Power Conversion Development at NASA GRC" (PDF). NASA Glenn Research Center. NASA TM-2002-211304. Archived from the original (PDF) on 2006-10-13. Retrieved 2007-02-25.
  8. ^ Yoon, Sewang; Vahan Garboushian (n.d.). "Reduced Temperature Dependence of High-Concentration Photovoltaic Solar Cell Open-Circuit Voltage (Voc) at High Concentration Levels". Amonix Corp. Archived from the original on 2007-02-02. Retrieved 2007-02-25.
  9. ^ G. 랜디스, D.벨기오바니, 그리고 D.Sheiman, "집중기능으로서의 다연결 공간 태양전지의 온도 계수", 제37회 IEEE 태양광 전문가 회의, 2011년 6월 19일-24일 시애틀.
  10. ^ Potter, Seth D.; Harvey J. Willenberg; Mark W. Henley; Steven R. Kent (May 6, 1999). "Architecture Options for Space Solar Power" (PDF). High Frontier Conference XIV. Princeton, NJ, U.S.A.: Space Studies Institute. Retrieved 2007-02-25.
  11. ^ Ehricke, Krafft Arnold (September 1–4, 1999). "Power Soletta: An industrial sun for Europe - Possibilities for an economically feasible supply with solar energy". Raumfahrtkongress, 26th (in German). Vol. 14. Berlin, West Germany: Hermann-Oberth-Gesellschaft. pp. 85–87. Bibcode:1977hogr...14...85E.
  12. ^ Ehricke, Krafft Arnold (January–February 1978). "The Extraterrestrial Imperative". Air University Review. United States Air Force. XXIX (2). Retrieved 2007-02-25.
  13. ^ McDowell, Jonathan (1993-02-10). "Jonathan's Space Report - No 143 - Mir". Jonathan's Space Report. Jonathan McDowell. Retrieved 2007-02-25.
  14. ^ Wade, Mark (n.d.). "Mir EO-12". Encyclopedia Astronautica. Mark Wade. Archived from the original on February 17, 2004. Retrieved 2007-02-25.
  15. ^ BBC, Sci/Tech: Znamya가 지구에 추락, 1999년 2월 4일 (2011-08-24에 접속)
  16. ^ Wade, Mark (n.d.). "Mir News 453: Znamya 2.5". Encyclopedia Astronautica. Mark Wade. Archived from the original on 2007-09-30. Retrieved 2007-02-25.
  17. ^ Xiao, Bang (2018-10-18). "China plans to launch artificial moon bright enough to replace streetlights by 2020". ABC News. Retrieved 2019-10-04.
  18. ^ Friday, Nathaniel Scharping Published; October 26; 2018. "Why China's artificial moon probably won't work". Astronomy.com. Retrieved 2020-09-18.{{cite web}}: CS1 maint: 숫자 이름: 작성자 목록(링크)