Tässä artikkelissa esitetään kattava vertailu aurinkosähkön sähköntuotantojärjestelmistä kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) ja Kiinan avaruusasemalla (CSS). Tärkeimmät parametrit, mukaan lukien aurinkosähköjärjestelmien tekniset tiedot, sähköjärjestelmän lähtö, rakenteelliset kokoonpanot, solutekniikat, energian varastointi ja virtalähdeominaisuudet, analysoidaan kahden avaruusaseman välisten ominaisuuksien ja toimintaerojen korostamiseksi.

1.Patovoltainen taulukkoteho, jännite ja virta

1.1 kansainvälinen avaruusasema (ISS)

ISS: ssä on neljä suurta aurinkoaryhmäsiipiä, joista jokainen siipi kykenee alun perin tuottamaan yli 30 kW: n, mikä johtaa 124 kW: n kokonaismäärään (tyypillisesti noin 80 kW: n tavanomaisissa olosuhteissa)¹. Nämä taulukot toimivat noin 160 V: n tasavirtajännitteellä, joka astuu alaspäin 124 V: iin DC - DC -muuntimen yksiköiden (DDCU) kautta aseman - laaja jakelu¹. Virtatasot vaihtelevat tehon kysynnän mukaan, mutta huippuvirta taulukkoa kohti voivat ylittää 187 A (laskettu 30 kW / 160 V: stä).

Kuvan lähde: Sohu News. "Onko kansainvälisellä avaruusasemalla voimalaitteita tai muuta voimaa - Laitteiden luominen?"

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

Vuonna 2021 NASA aloitti päivityksen uudella rullalla - aurinkoaryhmillä (ROSA), nostaen kokonaistehokapasiteetin 215 kW: iin². Nämä päivitetyt ryhmät ylläpitävät yhteensopivuutta olemassa olevan 124 V: n jakelujärjestelmän kanssa ja parantaa samalla tehokkuutta alhaisten auringonkulmien aikana².

Kuvan lähde: Kiina miehitetty avaruustekniikan toimisto. "NASA päivittää kansainvälisiä avaruusasema aurinkoaryhmiä."

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

ISS: n alkuperäiset aurinkopaneelit todennäköisesti saatiin useilta valmistajilta. Esimerkiksi Tecstar toimitti aurinkopaneelit ISS: n väliaikaiselle ohjausmoduuliohjelmalle (ICM) aiemmin³. Päivitetyn Rosa -taulukon komponentit on peräisin spektrolaabista⁴.

1,2 kishinen avaruusasema (CSS)

CSS: ssä on kuusi aurinkosiipien ryhmää, joiden yhdistetty suunnitteluvoima on yli 100 kW⁵. Jokainen aurinkosiipi toimii tasavirtajännitteellä, joka on optimoitu aseman virranhallintajärjestelmään (erityiset arvot eivät julkisesti paljastettu). Kokonaispinta -ala on 138 m² suurimmassa neljässä siipissä (27m × 4m), CSS saavuttaa suuritehoisen tiheyden edistyneen solutekniikan kautta⁵. Virtaluokitukset ovat verrannollisia tehonlähtöön, ja arviot ovat yli 800 A pääväyläjännitteessä (johdettu 100 kW / 125 V -oletuksesta).

Kuvan lähde: Netease -uutiset. "Vanhentunut muotoilu? Kiinan avaruusasema 'kevyt' 300 tonnin aukko?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

CSS: n aurinkosähkökomponenttien valmistajista, vaikka tiettyjä yksityiskohtia ei julkisteta laajasti, Kiinassa on useita johtavia kotimaisia ​​aurinkopaneelien valmistajia. Esimerkiksi yritykset, kuten Solarspace, kiinalaisen tason 1 aurinkopaneelien valmistaja vuonna 2011, voisivat olla mukana. Vuoden 2023 loppuun mennessä siinä oli valmistuskapasiteettia, jotka saavuttivat 60 gigawattia soluista ja 7,2 gigawattia moduuleista, emäksissä Kambodžassa, Laosissa ja Kiinassa⁶. Toinen mahdollinen ehdokas on XPower Solar Energy Co., Ltd, puhtaan energian tarjoaja, joka on erikoistunut korkeaan - suorituskyky PV -moduuleihin, joiden globaali tuotantokapasiteetti on 1 GW ja kaksi tuotantolaitosta Kiinassa⁷.

2.raktuaiset kokoonpanot: Stowed and Ocloyted -tilat

2.1iss

STOWRED -konfiguraatio: Alkuperäiset aurinkopaneelit taitettiin kompakteihin osiin laukaisua varten, kun taas uudemmat Rosa -taulukon tallennetaan sylinterimäisiin kanistereihin (≈1m halkaisija × 6m pituus)².

Käyttöönotettu kokoonpano: Jokainen taulukko siipi kattaa 73 metriä (240 jalkaa) kokonaispinta -alalla 2 500 m² (27 000 neliömetriä)⁸. Kahdeksan taulukkoa jaetaan Yhdysvaltojen kiertoradan läpi, asennettuna pyöriville gimbaleille auringon seuraamiseksi¹.
 

Jakelu: Neljä paria taulukkoa ulottuu aseman ristikon rakenteesta, venäläisillä moduuleilla (Zvezda, Zarya), joissa on pienempiä apuryhmiä (Zaryan taulukkoja on tällä hetkellä sisäänvedetty)¹.

Kuvan lähde: NASA. "Aurinkokoneet kansainvälisellä avaruusasemalla."

https://www.nasa.gov/image {22 }article/solar/{3 }arrysit {42} international =

2,2css

STOWED -konfiguraatio: Auringon siivet on taitettu multi - -vaiheeseen, harmonioon -, kuten rakenne, joka sopii käynnistyssuurien sisällä, käyttämällä kevyitä komposiittimateriaaleja kompaktivarastointiin.

Käyttöönotettu kokoonpano: Jokainen siipi asennetaan 27 m × 4M: iin, multi - mitta -niveljärjestelmä, joka mahdollistaa ± 180 asteen kierto optimaalisen auringon seurannan saavuttamiseksi⁵. Kuusi siipiä jaetaan: Tianhella, Mengtianilla ja Wentianilla on molemmat pari⁵.

Jakelu: Symmetrinen sijoitus minimoi varjostuksen moduulien välillä, siipien ollessa kohtisuorassa aseman pitkittäis -akseliin nähden.

3.Patovoltaic -solutekniikka

3.1iss

Alkuperäinen taulukko (1998) käyttää piitä - -pohjaisia ​​aurinkokennoja ≈14%: n muuntamistehokkuudella⁵.

Päivitetyt Rosa -taulukon sisältävät edistykselliset kolminkertaiset - liitäntäsolut (todennäköisesti GAAS - -pohjainen) tehokkuuden parantamiseksi, vaikka tietyt materiaalit pysyvät julkistamattomina².

3.2CSS

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30%: n muuntamistehokkuus^5,9.

Nämä solut käyttävät indium galliumfosfidia (IngAP), gallium -arsenidia (GAAS) ja germanium (GE) kerroksia useiden valonspektrien sieppaamiseksi, jotka ovat kriittisiä matalalle - maapallon kiertoradalle.

Kuvan lähde: Netease -uutiset. "Vanhentunut muotoilu? Kiinan avaruusasema 'kevyt' 300 tonnin aukko?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4.Mausun tallennusjärjestelmät

4.1iss

Alkuperäinen akku oli nikkeli - metallihydridiakku (Ni - h₂), joka koostui 48 riippumattomasta akkumoduulista (ORU), ja kokonaiskäyttöinen energia oli 96KWh koko energian varastointijärjestelmään. Vuonna 2017 se päivitettiin litiumiksi - ioniakkuksi, jokaisella nikkelillä - metallihydridiakku ORU korvattiin litiumilla - ionin akku ORU, kaksinkertaistaen kapasiteetin ja energian. Koko ISS -energian varastointijärjestelmän käytettävissä oleva energia on nostettu noin 192 kWh¹⁰.

Nämä paristot säilyttävät ≈60% tuotetusta tehosta päivänvalon aikana toiminnan tukemiseksi maapallon varjon aikana (≈35 minuuttia kiertoradalla)⁸.

ISS: n nikkeli - vetyakut hankittiin useilta toimittajilta. Kun ISS siirtyy edistyneemmälle litiumille - ioniparistot, GS Yuasa Corporationin ryhmäyhtiö GS Yuasa Technology Ltd. (GYT) on valmistettu litiumista - ionisoluja ISS: lle vuodesta 2012¹¹.

4.2CSS

Jokaisella Kiinan avaruusaseman moduulilla (Tianhe -moduulilla, Wentian -moduulilla ja Mengtian -moduulilla) on omat aurinkosähkösiipit ja riippumattomat energian varastointijärjestelmät. Järjestelmät käyttävät litiumia - ioniakkuja. Tianhe Core -moduuli on varustettu kuudella litiumsarjalla - -akut, Wentian -laboratoriomoduuli, jossa on neljä sarjaa, ja Mengtian -laboratoriomoduuli neljällä sarjalla. Virkamies ei ole paljastanut akkukapasiteettia. Julkisten raporttien ja asiantuntijoiden spekulaatioiden mukaan kunkin akkuryhmän kapasiteetin odotetaan kuitenkin olevan 100-200 AH -tasolla, ja koko avaruusasemajärjestelmän kokonais energia arvioidaan olevan yli 100 kWh¹².

CSS: lle mahdolliset litiumin - ioni -akkujen valmistajat sisältävät CATL: n (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), litiumin maailmanlaajuinen johtaja - ionin akkutuotanto ja avaruuslentovoima, jolla on kokemusta erityyppisten paristojen valmistuksesta^5,13.

5. Voimatoimitusominaisuudet

5.1iss

Tukee enimmäiskuormaa 124 kW (päivitettävissä 215 kW: ksi), käyttöelämän tuki, viestintäjärjestelmät ja yli 50 tieteellistä kokeilua².

5.2CSS

Tuottaa ≈1 000 kWh päivittäin, riittävä kymmenille koekaappeille ja miehistön tarpeisiin⁵.

100+ KW: n kapasiteetti mahdollistaa tulevan laajennuksen, mukaan lukien ylimääräiset moduulit ja korkeat - Power Scientific Instruments.

ISS- ja CSS -aurinkosähköjärjestelmät heijastavat niiden suunnittelun aikakausia ja toimintavaatimuksia. ISS, jolla on suurempi taulukkoalue ja inkrementaaliset päivitykset, priorisoi vanhan yhteensopivuuden, kun taas CSS hyödyntää edistyneitä GAAS -soluja ja modulaarista suunnittelua suuremman tehokkuuden saavuttamiseksi. Molemmat järjestelmät osoittavat vankat ratkaisut ihmisen läsnäolon ylläpitämiseksi alhaisella - maapallon kiertoradalla.

Lähteet:

1.Sohu -uutiset. "Onko kansainvälisellä avaruusasemalla voimalaitteita tai muuta voimaa - Laitteiden luominen?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.CHINA MILLNED SPAVE -TEKNIIKKA. "NASA päivittää kansainvälisiä avaruusasema aurinkoaryhmiä." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Pakedaily. "Tecstar -alukset ISS -aurinkopaneelit." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing tarjoaa vielä kuusi aurinkoaryhmää kansainväliselle avaruusasemalle." https://boeing.mediaroom.com/news {"4}}

5.Wang Yanan (ilmailualan tieto). "Kiinan avaruusasema 'Power Bank': 1 miljoona yuania neliömetriä kohti, joka tuottaa 1000 kWh päivittäin." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz =

6.A1Solarstore. "SolarSpace Solar Paneels Review 2025: - syvyys." https://a1solarstore.com/blog/solarspace {{8} -solar {9 }Panelels {10 }Review {1112 {{12} deepth.

7.xPower Solar. "Johtava aurinkoenergian PV -moduulien valmistaja|noin XPower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.Nasa. "Aurinkokoneet kansainvälisellä avaruusasemalla." https://www.nasa.gov/image {5 }article/solar/{6 }arrysat {7} international =

9.Netase -uutiset. "Vanhentunut muotoilu? Kiinan avaruusasema 'kevyt' 300 tonnin aukko?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Kansainvälinen avaruusaseman litium - ioniakut ensisijaiselle sähkövoimajärjestelmälle."

11.GS Yuasa. "GS Yuasan litium - ionisolut toimitettaisiin kansainväliselle avaruusasemalle neljännen kerran." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12.chinan miehitetty avaruusohjelma. "Kiinan avaruusaseman energiajärjestelmä."

13.Solarfeeds. "Spaceflight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH: n lyijyhappo (AGM) akun kapasiteetti, hinnat, arvostelut." https://www.solarfeeds.com/battery/long={9 }life {10} battery {111}