Space-Based Solar Energy Overview

Year 2023, Volume: 03 Issue: 02, 53 - 75, 31.12.2023

Hamza Alahmad , Edip Taşkesen , Elif Nur Bilen

Abstract

This article provides an overview of space-based solar energy, which explores the potential to capture solar energy from space and transfer it to Earth. Space-based solar energy (UTGE) covers the concept of using solar energy directly from solar energy without being blocked by atmospheric conditions or limited daylight hours, it makes it a promising solution for increasing demand for clean and sustainable energy. With the increase in energy demands today, the need for renewable energy sources has also increased greatly. Solar energy has an important role in energy production as it is a clean and unlimited resource. However, some difficulties arise especially in the areas of solar panels installation and energy collection efficiency on the face of the atmosphere. This article examines the potential and important benefits of space-based solar energy, emphasizing the ongoing R&D importance for the future of global energy in this field. The results can provide important information for future energy strategies and increase the potential for the use of solar energy.

Keywords

Space, Energy, Solar panels, Laser, Microwave

Uzay Tabanlı Güneş Enerjisine Genel Bakış

Abstract

Bu makale, uzaydan güneş enerjisini yakalama ve onu Dünya'ya aktarma potansiyelini araştıran uzay tabanlı güneş enerjisine genel bir bakış sunmaktadır. Uzay tabanlı güneş enerjisi (UTGE), atmosferik koşullar veya sınırlı gün ışığı saatleri tarafından engellenmeden güneş enerjisinden güneş enerjisini doğrudan kullanma kavramını kapsar, temiz ve sürdürülebilir enerji talebinin artması için umut verici bir çözüm haline getiriyor. Günümüzde enerji taleplerinin artmasıyla birlikte, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç da büyük ölçüde artmıştır. Güneş enerjisi, temiz ve sınırsız bir kaynak olması nedeniyle enerji üretiminde önemli bir role sahiptir. Bununla birlikte, bazı zorluklar, özellikle atmosferin engel teşkil ettiği yer yüzünde güneş panelleri kurulumu ve enerji toplama verimliliği konularında ortaya çıkmaktadır. Bu makale, uzay tabanlı güneş enerjisinin potansiyel ve önemli faydalarını inceleyerek, bu alanda küresel enerjinin geleceği için devam eden Ar-Ge önemini vurgulamaktadır. Sonuçlar, gelecekteki enerji stratejileri için önemli bilgiler sağlayabilir ve güneş enerjisinin kullanımındaki potansiyeli artırabilir.

Keywords

Uzay, Enerji, Güneş panelleri, Lazer, Mikrodalga

References

• [1] C. Sevim, “Küresel enerji jeopolitiği ve enerji güvenliği,” Yaşar Üniversitesi E-Dergisi, vol. 7, no. 26, pp. 4378–4391, 2012.
• [2] “World energy supply and consumption,” Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/World_energy_supply_and_consumption
• [3] S. F. Adams, “Solar thermionic space power technology testing: A historical perspective,” in AIP Conference Proceedings, American Institute of Physics, 2006, pp. 590–597.
• [4] S. Tokin, “China plans to launch trial for a solar power plant SPACE STATION in 2028 that will beam energy back down to Earth - beating the US and UK to the punch,” Dailymail, 2022. https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-10893523/China-plans-launch-solar-power-plant-space-station-beam-energy-Earth.html (accessed Jun. 07, 2022).
• [5] N. Lior, “Power from space,” Energy Convers Manag, vol. 42, no. 15–17, pp. 1769–1805, 2001.
• [6] “Güneş,” Vikipedi. https://tr.wikipedia.org/wiki/G%C3%BCne%C5%9F
• [7] M. YILDIZ, “Güneş’in İç Yapısını Ne Kadar Biliyoruz?,” in XI. Ulusal Astronomi Toplantısı, ELAZIĞ: Fırat Üniversitesi, Fizik Bölümü, Aug. 1999, pp. 16–19. [Online]. Available: http://kitap.uak.info.tr/1999/1999UAK..1999...16Y.pdf
• [8] C. K. ULUSOY, “YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ KULLANIMINDAKİ GELİŞMELER; GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ VE FİNANSMAN MODELLERİ,” ASSAM Uluslararası Hakemli Dergi, vol. 6, no. 13, pp. 65–84, 2019.
• [9] “Güneş’in İç Yapısı (standard solar model),” Prof. Dr. Bilsen Beşergil, Dec. 08, 2020. http://bilsenbesergil.blogspot.com/p/ic-yap-standardsolar-model-ic-yap.html
• [10] “Arka Fön Görüntüsü: Güneş, Dünya ve güneş sistemindeki diğer gezgenler arasındaki mesafe(NASA),” NASA, 2017. https://www.nasa.gov/
• [11] F. Ç. KILIÇ, “Güneş enerjisi, Türkiye’deki son durumu ve üretim teknolojileri,” Mühendis ve Makina, vol. 56, no. 671, pp. 28–40, 2015.
• [12] B. TURAN and S. DAĞDAŞ, “Güneş enerjisi ve artan kullanım imkanları,” Artvin: III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, Jun. 2010, pp. 97–106. [Online]. Available: https://openaccess.artvin.edu.tr/xmlui/handle/11494/2689
• [13] H. H. Öztürk. Yenilenebilir Enerji Kaynakları. İstanbul: Birsen Yayınevi2021, pp.667
• [14] N. Altuntop and D. Erdemir, “Dünyada ve Türkiye’de güneş enerjisi ile ilgili gelişmeler,” Mühendis ve Makina, pp. 69–77, 2013.
• [15] S. Öksüz, “Güneş Enerjisi Sistemleri Temel Prensipler,” Teknik ve Eğitim Bölümü. Makine Mühendisleri Odası. Ankara, 2014.
• [16] D. S. Polatkan, “Fotovoltaik Güneş Elektiriği Sistemleri,” YEKSEM 2009 5. Yenilebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu Bildiriler Kitabı, pp. 215–217, 2009.
• [17] M. S. CENGIZ and M. S. MAMİŞ, “Termal Güneş Enerjisi Kullanımı ve CSP Sistemlerin Verimlilik Analizi,” Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 5, no. 1, 2016.
• [18] “Güneş Enerjisi Hakkında Genel Bilgi,” Yavuz Enerji. https://www.yavuzenerji.com/y/gunes-enerjisi-hakkinda-genel-bilgi.html
• [19] “Güneş enerjisi kulesi nedir?,” Yeşil Odak. https://www.yesilodak.com/gunes-enerjisi-kulesi-nedir
• [20] H. S. TORTOP and Ö. Nuri, “Proje tabanlı öğrenmede anlamlı alan gezisi; güneş enerjisi ve kullanım alanları konusu,” Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, vol. 44, no. 44, pp. 300–307, 2013.
• [21] S. RÜSTEMLİ, F. DİNÇER, M. ÇELİK, and M. S. CENGİZ, “Fotovoltaik Paneller: Güneş Takip Sistemleri ve İklimlendirme Sistemleri,” Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 2, no. 2, pp. 141–147, 2013.
• [22] R. Zakharchenko et al., “Photovoltaic solar panel for a hybrid PV/thermal system,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 82, no. 1–2, pp. 253–261, 2004.
• [23] G. KARPUZ, “Güneş Paneli Üretiminde Kullanılan Yarı İletken Malzemeler”, Metalurji Ve Malzeme Mühendisleri Odası Dergisi, Available: https://metalurji.org.tr/ehaber/2020_07/18_Makale_Gunes_Paneli.pdf
• [24] “Şeffaf Güneş Pilleri,” Yeşerenerji, Jul. 07, 2021. https://yeserenerji.com/seffaf-gunes-pilleri/
• [25] “Güneş Paneli Yapımı-Yapısı,” Antalya Enerji. https://www.antalyaenerji.com/gunes-paneli-nasil-yapilir/
• [26] R. SELBAŞ and H. ÇETİN, “FOTOVOLTAİK GÜNEŞ SANRALLERİNİN VERİMLERİNİN DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ,” Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi, vol. 6, no. 1, pp. 10–17.
• [27] H. İ. Erdal, “Parabolik Oluk Sistem Güneş Santralleri ile Güneş Kuleleri Yatırımlarının Teknik Değerlendirmesi ve Maliyet Karşılaştırması,” Enerji, Piyasa ve Düzenleme (Cilt:2, 2011, Sayfa 21-48).
• [28] H. LİVATYALI, “YOĞUNLAŞTIRILMIŞ GÜNEŞ ENERJİSİ TEKNOLOJİLERİ,” Tübitat, Marmara Araştırma Merkezi, Enerji Enstitüsü, Apr. 2011, [Online]. Available: http://www1.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/c21ec3eb17542d5_ek.pdf
• [29] S. S. Gosavi et al., “A review on space based solar power,",” Journal of Thermal Energy Systems, vol. 6, no. 1, pp. 16–24, 2021.
• [30] R. Check, P. S. Space-based, K. Percent, and E. Shingles, “The future of solar energy,” Mitochondrion, pp. 3–6, 2015.
• [31] “Space-Based Solar Power: The Future Source of Energy?,” Green Match, Jul. 12, 2022. https://www.greenmatch.co.uk/blog/2020/02/space-based-solar-power (accessed Jul. 07, 2022).
• [32] P. Jaffe and J. McSpadden, “Energy conversion and transmission modules for space solar power,” Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1424–1437, 2013.
• [33] “Space-based solar power,” Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Space-based_solar_power#:~:text=Space%2Dbased%20solar%20power%20essentially,a%20rectenna%2C%20a%20microwave%20antenna
• [34] K. Chaudhary and D. Kumar, “Satellite solar wireless power transfer for baseload ground supply: clean energy for the future,” European Journal of Futures Research, vol. 6, no. 1, p. 9, 2018, doi: 10.1186/s40309-018-0139-7.
• [35] C. Yang, X. Hou, and L. Wang, “Thermal design, analysis and comparison on three concepts of space solar power satellite,” Acta Astronaut, vol. 137, pp. 382–402, 2017.
• [36] X. Li, B. Duan, L. Song, Y. Yang, Y. Zhang, and D. Wang, “A new concept of space solar power satellite,” Acta Astronaut, vol. 136, pp. 182–189, 2017.
• [37] S. Sasaki, K. Tanaka, and K. Maki, “Microwave power transmission technologies for solar power satellites,” Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1438–1447, 2013.
• [38] R. Venugopal, H. Manjunath, V. R. Anjanpura, and P. K. Singh, “Overview of space based solar power,” Material Science and Research India, vol. 19, no. 1030, pp. 58–62, 2022.
• [39] H. Matsumoto, “Space solar power satellite/station and the politics,” IEICE Proceedings Series, vol. 14, no. 21Q1-4, 2009.
• [40] F. E. Little, J. O. McSpadden, K. Chang, and N. Kaya, “Toward space solar power: Wireless energy transmission experiments past, present and future,” in AIP Conference Proceedings, AIP Publishing, 1998, pp. 1225–1233.
• [41] R. M. McLinko and B. V Sagar, “Space-based solar power generation using a distributed network of satellites and methods for efficient space power transmission,” in International Conference on Space Information Technology 2009, SPIE, 2010, pp. 908–914.
• [42] S. S. Mohammed and K. Ramasamy, “Solar PowerGeneration using SPS and Wireless Power Transmission,” in Proc. Int. Conf. Energy Environ, 2009, pp. 413–418.
• [43] L. Summerer and O. Purcell, “Concepts for wireless energy transmission via laser,” Europeans Space Agency (ESA)-Advanced Concepts Team, 2009.
• [44] P. Jaffe et al., “Opportunities and challenges for space solar for remote installations,” Naval Research Lab Washington DC Washington United States, 2019.
• [45] S. Sasaki, K. Tanaka, and K. Maki, “Microwave power transmission technologies for solar power satellites,” Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1438–1447, 2013.
• [46] J. K. Strickland Jr, “Advantages of solar power satellites for base load electrical supply compared to ground solar power,” Solar Energy, vol. 56, no. 1, pp. 23–40, 1996.
• [47] J. O. McSpadden and J. C. Mankins, “Space solar power programs and microwave wireless power transmission technology,” IEEE Microw Mag, vol. 3, no. 4, pp. 46–57, 2002, doi: 10.1109/MMW.2002.1145675.
• [48] P. Jaffe and J. McSpadden, “Energy conversion and transmission modules for space solar power,” Proceedings of the IEEE, vol. 101, no. 6, pp. 1424–1437, 2013.