Ez a cikk bemutatja a fotovoltaikus energiatermelő rendszerek átfogó összehasonlítását a Nemzetközi Űrállomás (ISS) és a Kínai Űrállomás (CSS) fedélzetén. A legfontosabb paramétereket, beleértve a fotovoltaikus tömb specifikációkat, az energiarendszer kimenetét, a szerkezeti konfigurációkat, a cellás technológiákat, az energiatárolást és az energiajelzés képességeit, elemezzük a két űrállomás technológiai jellemzőinek és működési különbségeinek kiemelése érdekében.

1.fotovoltaikus tömb teljesítmény, feszültség és áram

1.1International Űrállomás (ISS)

Az ISS négy nagy napenergia -tömb szárnyat tartalmaz, mindegyik szárny eredetileg 30 kW -os több mint 30 kW -ot képes előállítani, ami teljes nominális teljesítményt eredményez 124 kW (általában körülbelül 80 kW -os, standard körülmények között működteti)¹- Ezek a tömbök kb.¹- A jelenlegi szintek az energiaigénytől függően változnak, de tömbönkénti csúcsáram meghaladhatja a 187 A -t (30 kW / 160 V -ből számolva).

Képforrás: Sohu News. "Van -e a Nemzetközi Űrállomásnak erőművek vagy egyéb teljesítmény - Berendezések generálására?"

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

2021 -ben a NASA frissítést kezdeményezett az új- out napelemes tömbökkel (ROSA), a teljes teljesítménykapacitás 215 kW -ra növelve²- Ezek a továbbfejlesztett tömbök fenntartják a kompatibilitást a meglévő 124 V -os elosztórendszerrel, miközben javítják a hatékonyságot alacsony napsütéses szögek során².

Képforrás: Kína személyzettel rendelkező űrmérnöki iroda. "A NASA a Nemzetközi Űrállomás napenergia -tömbök korszerűsítésére."

https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

Az ISS eredeti napelemei valószínűleg több gyártótól származtak. A TECSTAR például napelemeket adott az ISS Interim Control modul (ICM) programjának a múltban³- A továbbfejlesztett Rosa tömb alkotóelemei a Spectrolab -ból származnak⁴.

1.2Chinese Űrállomás (CSS)

A CSS hat napenergia -szárnycsoportot tartalmaz, amelynek kombinált tervezési teljesítménye meghaladja a 100 kW -ot⁵- Mindegyik napenergia szárny DC feszültséggel működik, az állomás energiagazdálkodási rendszeréhez optimalizált (speciális értékek nem nyilvánosan nyilvánosságra hoztak). A legnagyobb négy szárnyán (mindegyik 27 m × 4m) teljes, 138 m² -es telepítésű területe a CSS nagy teljesítmény sűrűségű fejlett cellatechnológián keresztül eléri a nagy teljesítmény sűrűségét⁵- A jelenlegi besorolások arányosak a teljesítményteljesítménnyel, a becslések meghaladják a 800 A -ot a fő buszfeszültségnél (100 kW / 125 V feltételezésből származnak).

Képforrás: Netease News. "Elavult formatervezés? Kína űrállomás" könnyű "300 tonnás réssel?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

A CSS fotovoltaikus alkatrészeinek gyártóit illetően, míg a konkrét részleteket nem széles körben nyilvánosságra hozzák, Kína számos vezető hazai napelem -gyártó rendelkezik. Például olyan cégeket, mint a Solarspace, a 2011-ben alapított kínai 1 napelemes gyártó, potenciálisan bevonhatók. 2023 végére gyártási kapacitásokkal rendelkezik, amelyek 60 gigawatt sejttel és 7,2 gigawatt modulokkal rendelkeztek, Kambodzsában, Laoszban és Kínában található bázisokkal⁶- Egy másik lehetséges jelölt az XPower Solar Energy Co., Ltd, a tiszta energiaszolgáltató, amely a magas - PV modulokra szakosodott, 1 GW modulok globális termelési kapacitással és két gyártóüzemmel Kínában⁷.

2.A strukturális konfigurációk: A tárolt és telepített állapotok

2.1ISS

Tárolt konfiguráció: Az eredeti napelemes tömböket kompakt szakaszokba hajtottuk az indításhoz, míg az újabb Rosa -tömbök hengeres tartályokban vannak tárolva (≈1 m átmérőjű × 6 m hosszú)².

Telepített konfiguráció: Minden tömb szárny 73 méterre (240 láb) áthalad, teljes területe 2500 m² (27 000 négyzetméter)⁸- A nyolc tömb eloszlik az Egyesült Államok orbitális szegmensében, forgó gimbalokra szerelve, hogy nyomon kövesse a napot¹.
 

Eloszlás: Négy pár tömb kiterjed az állomás rácsos szerkezetéből, az orosz modulokkal (Zvezda, Zarya), amely kisebb kiegészítő tömbökkel rendelkezik (a Zarya tömbjeit jelenleg visszahúzzák)¹.

Képforrás: NASA. "Napelemek a Nemzetközi Űrállomáson."

https://www.nasa.gov/image ({2} }article/solar/solar {3 }arrays {4 }Intion {5 }space {6} }-2/

2.2css

Tárolt konfiguráció: A napenergia szárnyak egy multi - szakaszban vannak összehajtva, harmonikát - hasonló szerkezet, hogy illeszkedjen az indítóeszközökbe, könnyű kompozit anyagokat használva a kompakt tároláshoz.

Telepített konfiguráció: Minden szárny 27 m × 4m -re telepít, multi - dimenziós artikulációs rendszerrel, amely lehetővé teszi ± 180 fokos forgást az optimális napkövetéshez⁵- A hat szárny eloszlik: Tianhe, Mengtian és Wentian mindegyike pár van⁵.

Eloszlás: A szimmetrikus elhelyezés minimalizálja a modulok közötti árnyékolást, a szárnyak merőlegesen az állomás hosszirányú tengelyére.

3.fotovoltaikus sejt -technológiák

3.1ISS

Eredeti tömbök (1998) Használjon szilíciumot - alapú napelemek, ≈14% -os konverziós hatékonysággal⁵.

A továbbfejlesztett Rosa tömbök fejlett hármas - kereszteződéssejteket tartalmaznak (valószínűleg GaAs - alapú) a hatékonyság javítása érdekében, bár a specifikus anyagok továbbra sem nyilatkoztak².

3.2css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% -os konverziós hatékonyság^5,9.

Ezek a sejtek használják az indium gallium -foszfidot (InGAP), a gallium -arzenidet (GAAS) és a germánium (GE) rétegeket, hogy több fényspektrumot rögzítsenek, kritikusak az alacsony - földi pályán.

Képforrás: Netease News. "Elavult formatervezés? Kína űrállomás" könnyű "300 tonnás réssel?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4.A Battery tároló rendszerek

4.1ISS

Az eredeti akkumulátor egy nikkel volt, - fémhidrid akkumulátor (Ni - H₂), amely 48 független akkumulátor modulból (ORU) áll, a teljes energiaszemlős rendszer számára a teljes rendelkezésre álló energia 96kWh. 2017 -ben egy -} ion akkumulátor lítiumra frissítették, mindegyik nikkel - fémhidrid akkumulátor -ORU -t cserélve egy - ion akkumulátorral, megduplázva a kapacitást és az energiát. A teljes ISS energiatároló rendszer teljes rendelkezésre álló energiáját körülbelül 192 kWh -ra növelték¹⁰.

Ezek az akkumulátorok napfényben a generált energia ≈60% -át tárolják a Föld árnyékában történő műveletek támogatására (pályánként ≈35 perc)⁸.

Az ISS nikkel - hidrogén akkumulátorokat több szállítóból származtak. Ahogy az ISS fejlettebb lítium felé halad a - ion akkumulátorok felé, a GS Yuasa Corporation csoportja, a GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) lítiumot gyárt az ISS -hez 2012 óta.¹¹.

4.2css

Kína űrállomásának minden modulja (a Tianhe modul, a Wentian modul és a Mengtian modul) rendelkezik saját fotovoltaikus szárnyakkal és független energiatároló rendszerekkel. A rendszerek lítium - ion akkumulátorokat használnak. A Tianhe magmodul hat lítium -készletgel van felszerelve - ion akkumulátorokkal, a Wentian Laboratory Module négy szetttel és a Mengtian laboratóriumi modullal négy készlettel. A tisztviselő nem tette közzé az akkumulátor konkrét kapacitását. A nyilvános jelentések és a szakértői spekulációk szerint azonban az egyes akkumulátorcsoportok kapacitása várhatóan 100-200 AH szinten lesz, és a teljes űrállomásrendszer teljes rendelkezésre álló energiája becslések szerint több mint 100 kWh.¹².

A CSS esetében a lítium - ion akkumulátorok lehetséges gyártói közé tartozik a CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), a lítium globális vezetője - ion akkumulátor előállítása és az űrrepülési teljesítmény, amelynek tapasztalatai vannak különféle típusú akkumulátorok gyártásában.^5,13.

5. Power ellátási képességek

5.1ISS

Támogatja a maximális terhelést 124 kW (frissíthető 215 kW -ra), élettartam -támogatást, kommunikációs rendszereket és több mint 50 tudományos kísérletet².

5.2css

Napi 1000 kWh -ot generál, elegendő tucat kísérleti szekrényhez és legénység igényéhez⁵.

A 100+ KW kapacitás lehetővé teszi a jövőbeni bővítést, beleértve a további modulokat és a magas- hatalmi tudományos eszközöket.

Az ISS és a CSS fotovoltaikus rendszerek tükrözik a megfelelő tervezési korszakot és az operatív követelményeket. Az ISS, nagyobb tömbterülettel és növekményes frissítésekkel, prioritást élvez a régi kompatibilitást, míg a CSS a fejlett GAAS sejteket és a moduláris kialakítást használja a nagyobb hatékonyság érdekében. Mindkét rendszer robusztus megoldásokat mutat az emberi jelenlét fenntartására az alacsony - földi pályán.

Források:

1.Sohu hírek. "Van -e a Nemzetközi Űrállomásnak erőművek vagy egyéb teljesítmény - Berendezések generálására?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.China Manned Űrmérnöki iroda. "A NASA a Nemzetközi Űrállomás napenergia -tömbök korszerűsítésére." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Spacedaily. "A TECSTAR SHIPS ISS napelemek." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing, hogy további hat napelemes tömböt biztosítson a nemzetközi Űrállomáshoz." https://boeing.mediaroom.com/news {4} }Releases {5 }Stements?item=130801

5.Wang Yanan (űrkutatás). "Kínai űrállomás" Power Bank ": 1 millió jüan / négyzetméter, napi 1000 kWh -t generál." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz

6.A1Solarstore. "A SolarSpace napelemek áttekintése 2025: - mélységben megjelenés." https://a1solarstore.com/blog/solarspace ({8} }solar {9} }panels {0 }review {11} }in {12} }depth {13 }look ({14} --solarstore.html

7.xpower napenergia. "Vezető napenergia -PV modulok gyártója|Az XPower -ről." https://www.xpowersolar.com/about/

8.NASA. "Napelemek a Nemzetközi Űrállomáson." https://www.nasa.gov/image {5} }article/solar/solar {6 }arrays {7} }international {8} }space {9} }-2/

9.NETEADE HÍREK. "Elavult formatervezés? Kína űrállomás" könnyű "300 tonnás réssel?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Nemzetközi Űrállomás lítium - ion akkumulátorok az elsődleges elektromos energiarendszerhez."

11.GS YUASA. "A GS Yuasa lítiumának - ionsejtjeit negyedik alkalommal kell szállítani a Nemzetközi Űrállomásra." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12.China személyzettel rendelkező űrprogramja. "Kína űrállomásának energiarendszere."

13.SolarFeeds. "SpaceFlight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH ólomsav (AGM) akkumulátor kapacitása, árak, áttekintések." https://www.solarfeeds.com/battery/long {9} -life {10} }Battery {11} }Series/