Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...=Jaroslav Heiniš - revize plynu, Ostrava a okolí, stavební práce, rekonstrukce, hodinový manžel (www.heinis.cz). Ženklava, Kopřivnice, Příbor, Nový jičín, Bělotín, Bílovec...
DOMŮ   ARCHIV   IBT   IAN 1-50   IAN 50-226   IAN 227-500   RÁDIO   PŘEKVAPENÍ  
STALO SE

Kdo krmí kosmické sondy?

Energie. Virtuální zlato dvacátého století. Alfa i omega století jednadvacátého. V kosmonautice to platí dvojnásob. Takže jak je to s energií dodávající ducha poslům naší civilizace?

Sluneční články

Sluneční články jsou stále nejpoužívanější technologií, protože většina družic a sond se drží ve vzdálenosti, kde je záření Slunce ještě dostatečně silné pro výrobu elektrického proudu. Na družicích se používají prakticky od počátku pro snadnou dostupnost, bezpečnost a trvalost. Jejich hlavními kameny úrazu jsou ale nízká účinnost a klesající výkon se zvětšující se vzdáleností od Slunce.

Výroba článků se neustále zdokonaluje a zlevňuje. Počátky slunečních, jinak také fotovoltaických článků, se datuje k roku 1839, kdy francouzský fyzik Edmund Becquerel dělal pokusy s dvěma kovovými elektrodami a elektrolytem. Po ozáření roztoku se zvýšilo napětí a tím i protékající proud v obvodu. V roce 1877 byl objeven fotovoltaický efekt u selenu a byl vyroben první úmyslný funkční článek. Jedním z nejdůležitějších objevů v historii solárních článku byl objev metody výroby monokrystalu křemíku, vhodného pro průmyslové využití. Povedlo se to polskému vědci Czochralskemu v roce 1916. I když byl fotovoltaický efekt objeven i u jiných látek (např. oxid měďnatý) křemík se osvědčil jako nejlepší. Za vynálezce polovodičového křemíkového článku se považuje Russel Ohl. Patent na “převaděč solární energie” však dostali 5. března 1954 (13 let po Ohlovi) D. M. Chapin, C. S. Fuller a G. L. Pearson, kteří o měsíc později předvedli křemíkové solární články s účinností 4,5 % a později 6 %.

Další vývoj solárních článků urychlilo rozhodnutí použít je jako zdroj energie pro družice Země. Účinnost článků postupně stoupá, v roce 1958 dosáhla 9 %. To už je postačující na to, aby první umělá družice Spojených států, Vanguard I, vypuštěná 17. března téhož roku, mohla být takovýmito články napájena (0,1 W, rozměry cca 100 cm2, družice pracovala 8 let). Explorer VI,vypuštěný o rok později, měl už solárních článků 9 600 (1 x 2 cm). V roce 1960 se účinnost článků vyhoupla na “neuvěřitelných” 14 %. A tak první telekomunikační družice, legendární Telstar, mohla být zásobena zdrojem o výkonu 15 (!) W.

Jak pracují solární články? Jak už bylo uvedeno, využívají tzv. fotovoltaického jevu. Je to jev, při kterém se v látce působením světla (fotonů) uvolňují elektrony. Tento jev může nastat v některých polovodičích. Fotovoltaický článek je nejčastěji tvořen tenkou destičkou nařezanou z monokrystalu křemíku (dnes se používá i levnější polykrystalický). Každá strana destičky je dopovaná atomy vhodných prvků tak, aby jedna byla kladná a druhá záporná. Když na destičku dopadnou fotony, emitují se záporné elektrony a po nich zbývají kladně nabité “díry”. Přiložíme-li na obě strany elektrody a spojíme je drátem, začne protékat elektrický proud. Jeden cm2dává výkon kolem 15 mW. Jeden m2 tak může dát až 150 W.

Ilustrační foto...

Palivové články

Palivový článek je zdrojem proudu, který v něm vzniká elektrochemickou reakcí. Na rozdíl od baterie se do něj reakční látky přivádějí a odpady odvádějí neustále. Přestože existuje mnoho různých typů, následující schéma tzv. vodíkového palivového článku nám pomůže pochopit, jeho funkci:

Palivo (vodík H2) se přivádí na kladnou elektrodu (anodu), kde se oxiduje (ztrácí elektron). Kyslík O2 (okysličovadlo) přichází na elektrodu zápornou (katodu) a podléhá tam redukci (přijímá elektron). V elektrolytu mezi oběma elektrodami se reakční produkty mísí a vzniká voda H2O. Místo vodíku, můžeme použít i jiná paliva např. methanol, oxid uhelnatý (CO), uhlovodíky (propan, různé druhy nafty a benzínu, zemní plyn), svítiplyn, bioplyn, plyn uvolňující se ze skládek. Dokonce se podařilo vyvinout i palivový článek spalující přímo uhlí. Protože práce vědců z americké laboratoře Lawrence Livermora, kterým se podařilo zatím v laboratorních podmínkách otestovat palivový článek přeměňující přímo uhlí na elektřinu, může představovat velmi důležitý mezník ve vývoji energetiky, zastavíme se u ní několika slovy. Uhlí rozemleté na zrnka o velikosti do 1 mikrometru se smísí za teploty 750 až 850°C s roztaveným uhličitanem lithným, sodným nebo draselným. Pak již vše probíhá standardním způsobem podle výše uvedeného schématu: vzdušný kyslík reaguje s uhlíkem na oxid uhličitý a energie se uvolňuje ve formě elektřiny.

Palivové články se používají na ISS jako zdroj el. energie, ale také jako zdroj kapalné vody. V družicích se zatím příliš nezabydlel, ale pravděpodobně ho čeká slibná budoucnost.

Ilustrační foto...

Radioizotopické termoelektrické generátory

Využívají přirozeného rozpadů některých radioaktivních prvků. Jsou požívány v sondách které se pohybují ve vzdálenostech, kde už sluneční články nestačí. Palivem bývá nejčastěji plutonium Jejich nesmírnou výhodou je, že jsou schopné provozu po dlouhou dobu (až několik let). Naopak velikou nevýhodou je potřeba ochrany ostatních komponentů zařízení před radiací.Převod z tepelné energie na elektrickou se provádí bez jakýchkoli pohyblivých částí pomocí tzv. termočlánku.

Termočlánek jsou dva různé vodivě spojené kovy. Jeden je zahříván a druhý chlazen. Tento rozdíl teplot způsobuje protékání proudu mezi kovy. Tento způsob je velmi výhodný z hlediska vysoké spolehlivosti. Bohužel z tepelné energie, která je asi 40 - 60 W na 1 kg radioaktivního materiálu se převede na elektrickou energii jen asi 2 - 3 W. Nejčastěji používanou látkou je izotop plutonia Pu 238, který má velikou výhodu v relativně dlouhém poločasu rozpadu, cca. 87 let. Dalším používaným izotopem je polonium Po 139, jehož poločas rozpadu je asi 130 dní, takže se neuplatní na dlouhé mise. Radioizotopické generátory (RTG) se používají stále více, ale také stále častěji se setkávají s problémy v podobě protestů různých „greenpeasáků“ argumentujících „co kdyby to ve vzduchu bouchlo“. Ano, i tato možnost existuje, ale systémy RTG jsou natolik dokonale zabezpečeny, že se uvádí pravděpodobnost úniku radioaktivity na 1:1 000 000. Výhody převažují nad nevýhodami a proto mají RTG za sebou úspěšnou minulost a pravděpodobně i slibnou budoucnost.

První obrázek ukazuje, jak vypadá RTG "topič" a druhý graf výkon článku v závislosti na uplynuté době.

Ilustrační foto...

Ilustrační foto...

Zdroje informací: www.quido.cz , www.akademon.cz , www.nuc.umr.edu

Radek Oborný

| Zdroj: Různé, viz článek... IAN.cz
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...
archiv zdroj
RULETA
Největší český dalekohled sleduje supernovu v
Ilustrační foto...
O svícení 58
Ilustrační foto...
Teroristé z vesmíru
Ilustrační foto...
Stavba GTM pokračuje
Ilustrační foto...
Astrologie na Hvězdárně v Ďáblicích!
Ilustrační foto...
STALO SE
4.12.2012 -
Probíhá experiment. Stránky se pomalu dostávají ze záhrobí zpět na světlo digitálního světa... Omluvte nedostatky, již brzy snad na této adrese najdete víceméně kompletní archiv IAN...

WEBKAMERA
 Upice webcam / widecam
UPICE WEBCAM

Add to Google

 

Pridej na Seznam
 

  © 1997 - 2017 IAN :: RSS - novinky z astronomie a kosmonautiky SiteMap :: www :: ISSN 1212-6691