V tem prispevku je predstavljena celovita primerjava sistemov fotovoltaične energije na krovu Mednarodne vesoljske postaje (ISS) in kitajske vesoljske postaje (CSS). Ključni parametri, vključno s specifikacijami fotovoltaične matrike, izhodom električnega sistema, strukturnimi konfiguracijami, celičnimi tehnologijami, shranjevanjem energije in zmogljivosti napajanja, se analizirajo tako, da poudarjajo tehnološke značilnosti in operativne razlike med obema vesoljskima postajama.

1. FOTOVOLTAIC MARIJA, NAVODILO IN TEKOČI

1.1International Space Station (ISS)

ISS ima štiri velika krila sončnega niza, pri čemer vsako krilo prvotno lahko ustvari več kot 30 kW, kar ima za posledico skupno nazivno moč 124 kW (običajno deluje pri približno 80 kW v standardnih pogojih)¹. Ti matri delujejo pri DC napetosti približno 160 V, ki se poveča na 124 V prek DC - enot DC pretvornika (DDCU) za postajo - široka distribucija¹. Trenutne ravni se razlikujejo glede na povpraševanje po moči, vendar lahko največji tok na matriko preseže 187 A (izračunano od 30 kW / 160 V).

Vir slike: Sohu News. "Ali ima mednarodna vesoljska postaja elektrarne ali druge moči - ustvarjanje opreme?"

https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

Leta 2021 je NASA sprožila nadgradnjo z novim zvitkom - zunaj sončnih nizov (ROSA), kar je povečalo skupno zmogljivost moči na 215 kW². Ti nadgrajeni nizi ohranjajo združljivost z obstoječim 124 V distribucijskim sistemom, hkrati pa izboljšujejo učinkovitost med nizkimi koti sonca².

Vir slike: Kitajska pisarna za vesoljsko inženirstvo. "NASA za nadgradnjo sončnih nizov mednarodne vesoljske postaje."

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/T20210128_47565.html

Prvotne sončne panele ISS so verjetno pridobile več proizvajalcev. Tecstar je na primer v preteklosti zagotovil sončne panele za program ISS -ovega začasnega krmilnega modula (ICM)³. Komponente nadgrajenega matrika Rosa se pridobivajo iz Spectrolaba⁴.

1.2Chinese Space Station (CSS)

CSS vključuje šest skupin sončnih kril s kombinirano oblikovalsko močjo, ki presega 100 kW⁵. Vsako sončno krilo deluje pri DC napetosti, optimizirani za sistem za upravljanje električne energije (posebne vrednosti, ki niso javno razkrite). S skupno nameščeno površino 138 m² v svojih največjih štirih krilih (27m × 4 m) CSS doseže visoko gostoto moči z napredno celično tehnologijo⁵. Trenutne ocene so sorazmerne z izhodno močjo, pri čemer ocene presegajo 800 A na glavni vodni napetosti (izhajajo iz predpostavke 100 kW / 125 V).

Vir slike: NetEase News. "Zastarelo oblikovanje? Kitajska vesoljska postaja" lahka "s 300-tonsko vrzeljo?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538Jem.html

Kar zadeva proizvajalce fotonapetostnih komponent CSS, medtem ko posebne podrobnosti niso obsežno objavljene, ima Kitajska več vodilnih proizvajalcev domačih sončnih plošč. Na primer, lahko bi lahko sodelovala podjetja, kot je Solarspace, kitajski proizvajalec sončnih plošč Tier-1, ustanovljen leta 2011. Do konca leta 2023 je imel proizvodne zmogljivosti, ki so dosegle 60 gigavatov celic in 7,2 gigavatov modulov, z bazami v Kambodži, Laosu in na Kitajskem⁶. Drug možni kandidat je XPower Solar Energy Co., Ltd, ponudnik čiste energije, specializiran za visoke - zmogljivosti PV module z globalno proizvodno zmogljivostjo 1 GW modulov in dveh proizvodnih obratov na Kitajskem⁷.

2.Sstrukturne konfiguracije: Strgane in nameščene države

2.1iss

Strpna konfiguracija: originalni sončni nizi so bili zloženi v kompaktne odseke za zagon, novejši matriki rosa².

Namenjena konfiguracija: Vsako matrično krilo obsega 73 metrov (240 čevljev) s skupno površino 2.500 m² (27.000 kvadratnih metrov)⁸. Osem nizov je razporejenih po ameriškem orbitalnem segmentu, nameščeni na vrtečih se gima, da bi sledili soncu¹.
 

Porazdelitev: Štirje pari nizov segajo od strukture postaje z ruskimi moduli (Zvezda, Zarya) z manjšimi pomožnimi nizi (Zaryini matriki so trenutno umaknjeni)¹.

Vir slike: NASA. "Sončni nizi na mednarodni vesoljski postaji."

https://www.nasa.gov/image?

2.2CSS

STOWED CONFONGURACIJA: Sončna krila so zložena v več - fazi, harmonika -, kot je struktura, ki se prilega v lansirne naprave, pri čemer uporabljajo lahke sestavljene materiale za kompaktno shranjevanje.

Razporejena konfiguracija: vsako krilo se razporedi na 27m × 4m, z več - dimenzijskim artikulacijskim sistemom, ki omogoča ± 180 stopinj za optimalno sledenje soncu⁵. Šest kril je razporejenih: Tianhe, Mengtian in Wencian imajo vsak par⁵.

Porazdelitev: Simetrična namestitev minimizira senčenje med moduli, krila pa se raztezajo pravokotno na vzdolžno osi postaje.

3.Photovoltaične celične tehnologije

3.1iss

Originalni nizi (1998) uporabljajo sončne celice na osnovi silicija - z ≈14% učinkovitosti pretvorbe⁵.

Nadgrajene rosa nize vključujejo napredne trojne - stikalne celice (verjetno GAAS -) za izboljšanje učinkovitosti, čeprav specifični materiali ostanejo nerazkriti².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30 -odstotna učinkovitost pretvorbe^5,9.

Te celice uporabljajo indijeve galijeve fosfid (ingap), galijev arsenid (GAAS) in Germanium (GE) plasti za zajem več svetlobnih spektrov, kritičnih za nizke - pogoje zemeljske orbite.

Vir slike: NetEase News. "Zastarelo oblikovanje? Kitajska vesoljska postaja" lahka "s 300-tonsko vrzeljo?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538Jem.html

4. STORITEV SKLADIŠČE

4.1iss

Originalna baterija je bila nikelj - kovinska hidridna baterija (ni - h₂), sestavljena iz 48 neodvisnih modulov baterije (ORU), s skupno razpoložljivo energijo 96kWh za celoten sistem za shranjevanje energije. V letu 2017 je bil nadgrajen na litij - ionsko baterijo, pri čemer je vsaka nikelj - kovinska hidridna baterija Oru, ki jo je nadomestila litij - ionska baterija ORU, podvojila zmogljivost in energijo. Skupna razpoložljiva energija celotnega sistema za shranjevanje energije ISS se je povečala na približno 192 kWh¹⁰.

Te baterije shranijo ≈60% ustvarjene moči v dnevnih svetlobi, da podpirajo operacije med zemeljsko senco (≈35 minut na orbito)⁸.

Nikelj - vodikove baterije na ISS so bili pridobljeni od več dobaviteljev. Ko se ISS premika k naprednejšim litijevim - ionskim baterijam, GS Yuasa Corporation's Group Company, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), je od leta 2012 proizvajal litij - ion za ISS¹¹.

4.2css

Vsak modul kitajske vesoljske postaje (modul Tianhe, modul Wencian in Mengtian modul) ima svoje fotonapetostne krila in neodvisne sisteme za shranjevanje energije. Sistemi uporabljajo litij - ionske baterije. Core modul Tianhe je opremljen s šestimi sklopi litijevih - ionskih baterij, laboratorijskim modulom Wencian s štirimi nizi in Mengtian Laboratory Modul s štirimi nizi. Uradnik ni razkril posebne zmogljivosti baterije. Vendar pa naj bi po javnih poročilih in strokovnih špekulacijah zmogljivost vsake skupine baterij na ravni 100-200 AH, skupna razpoložljiva energija celotnega sistema vesoljske postaje¹².

Za CSS možni proizvajalci litijevih - ionske baterije vključujejo Catl (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), globalnega voditelja v litiju - proizvodnja baterij in električno energijo vesoljskih žarkov, ki imajo izkušnje pri izdelavi različnih vrst baterij^5,13.

5. zmogljivosti za oskrbo

5.1iss

Podpira največjo obremenitev 124 kW (nadgradnja na 215 kW), napajanje življenjske podpore, komunikacijske sisteme in več kot 50 znanstvenih poskusov².

5.2css

Ustvari ≈.000 kWh na dan, zadostuje za desetine eksperimentalnih omar in potreb posadke⁵.

Zmogljivost 100+ KW omogoča prihodnjo širitev, vključno z dodatnimi moduli in visokimi - znanstvenimi instrumenti moči.

Fotovoltaični sistemi ISS in CSS odražajo njihove zasnove in operativne zahteve. ISS s svojim večjim območjem matrike in postopnimi nadgradnjami daje prednost zapuščeni združljivosti, medtem ko CSS uporablja napredne celice GAAS in modularno zasnovo za večjo učinkovitost. Oba sistema prikazujeta robustne rešitve za ohranjanje človekove prisotnosti v nizki - zemeljski orbiti.

Viri:

1.SOHU NOVICE. "Ali ima mednarodna vesoljska postaja elektrarne ali druge moči - ustvarjanje opreme?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. CHINA SMENDEN SPORATNI STORITEV. "NASA za nadgradnjo sončnih nizov mednarodne vesoljske postaje." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/T20210128_47565.html

3.Pacedaily. "Tecstar Ships ISS sončne plošče." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing, da bi zagotovil še šest sončnih nizov za mednarodno vesoljsko postajo." https://boeing.mediaroom.com/news

5.Wang Yanan (vesoljsko znanje). "Kitajska vesoljska postaja" Power Bank ": 1 milijon juanov na kvadratni meter, ki ustvarja 1000 kWh na dan." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upStream_biz {9}doubao

6.A1SolarStore. "SolarSpace Solar Panels Review 2025: v - globinski pogled." https://a1Solarstore.com/blog/solarspace {8}Solar {9MationPanels {10}Review {11} {12} silmepth {13} {13} {14}a1-solarstore.html

7.xPower Solar. "Vodilni proizvajalec sončnih PV modulov|približno XPower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.Nasa. "Sončni nizi na mednarodni vesoljski postaji." https://www.nasa.gov/image?

9.Nease News. "Zastarelo oblikovanje? Kitajska vesoljska postaja" lahka "s 300-tonsko vrzeljo?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538Jem.html

10.eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Litij mednarodne vesoljske postaje - ionske baterije za primarni električni sistem."

11.gs yuasa. "Litij GS Yuasa - ionske celice, ki jih je treba četrtič dostaviti na mednarodno vesoljsko postajo." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12. China je vesoljski program. "Energetski sistem kitajske vesoljske postaje."

13.Solarfeedi. "Spaceflight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH svinčena kislina (AGM) Zmogljivost baterije, cene, ocene." https://www.solarfeeds.com/battery/long {9} }Life?