Tento dokument predstavuje komplexné porovnanie systémov výroby fotovoltaickej výroby energie na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) a čínskej vesmírnej stanici (CSS). Analyzujú sa kľúčové parametre vrátane špecifikácií fotovoltaického poľa, výstupný výstup energie, štrukturálne konfigurácie, bunkové technológie, ukladanie energie a napájanie napájania, aby sa zvýraznili technologické charakteristiky a prevádzkové rozdiely medzi týmito dvoma vesmírnymi stanicami.

1. Fotovoltaické pole, napätie a prúd

1.1 International Space Station (ISS)

ISS obsahuje štyri veľké krídla solárnych polí, pričom každé krídlo je pôvodne schopné generovať viac ako 30 kW, čo vedie k celkovému nominálnemu výkonu 124 kW (zvyčajne pracuje približne približne 80 kW za štandardných podmienok)¹. Tieto polia pracujú pri jednosmernom napätí približne 160 V, čo je znížené na 124 V cez DC - DC Prevodné jednotky (DDCU) pre stanicu - široké distribúcie¹. Súčasné úrovne sa líšia v závislosti od dopytu po energii, ale špičkový prúd na pole môže prekročiť 187 A (vypočítané z 30 kW / 160 V).

Zdroj obrázka: Sohu News. „Má Medzinárodná vesmírna stanica elektrárne alebo inú energiu - generujúce vybavenie?“

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

V roku 2021 NASA iniciovala aktualizáciu s novým Roll - out Solar Field (ROSA), čím sa celková výkonová kapacita zvýšila na 215 kW². Tieto vylepšené polia udržiavajú kompatibilitu s existujúcemu distribučnému systému 124 V a zároveň zlepšujú účinnosť počas nízkych uhlov slnečného žiarenia².

Zdroj obrázka: Kancelária vesmírneho inžinierstva v Číne. „NASA na modernizáciu solárnych polí Medzinárodnej vesmírnej stanice.“

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

Pôvodné solárne panely ISS boli pravdepodobne získané od viacerých výrobcov. Napríklad spoločnosť Tecstar poskytla v minulosti solárne panely pre program dočasného riadiaceho modulu ISS (ICM)³. Komponenty vylepšeného poľa Rosa sú získavané zo spektrolabu⁴.

1,2 -chinese vesmírna stanica (CSS)

CSS obsahuje šesť skupín solárnych krídel s kombinovaným konštrukčným výkonom presahujúcim 100 kW⁵. Každé solárne krídlo funguje pri jednosmernom napätí optimalizovanom pre systém riadenia výkonu stanice (konkrétne hodnoty nie sú verejne zverejnené). S celkovou nasadenou plochou 138 m² cez svoje najväčšie štyri krídla (každý 27 m × 4 m) dosahuje CSS vysokú hustotu výkonu prostredníctvom pokročilých technológií bunkovej technológie⁵. Súčasné hodnotenia sú úmerné výkonu výkonu, pričom odhady presahujú 800 A v hlavnom napätí zbernice (odvodené od predpokladu 100 kW / 125 V).

Zdroj obrázka: Netase News. „Zastanený dizajn? Čínska vesmírna stanica„ Ľahká “s 300 ton medzerou?“ https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Pokiaľ ide o výrobcov fotovoltaických komponentov CSS, zatiaľ čo konkrétne podrobnosti nie sú rozsiahle zverejnené, Čína má niekoľko popredných domácich výrobcov solárnych panelov. Napríklad by mohli byť zapojené spoločnosti ako Solarspace, čínsky výrobca solárnych panelov Tier-1 založený v roku 2011. Do konca roku 2023 mal výrobné kapacity, ktoré dosiahli 60 gigawattov buniek a 7,2 gigawattov modulov, so základňami v Kambodži, Laose a Číne⁶. Ďalším možným kandidátom je XPower Solar Energy Co., Ltd, poskytovateľ čistej energie špecializujúci sa na vysoké - Performance PV moduly s globálnou výrobnou kapacitou 1 modulov GW a dvoma výrobnými závodmi v Číne⁷.

2. Špeciálne konfigurácie: uložené a nasadené stavy

2.1iss

Uložená konfigurácia: Pôvodné solárne polia boli na spustenie zložené do kompaktných sekcií, zatiaľ čo novšie polia ROSA sú uložené vo valcových kanistrách (priemer -1 m × 6m dĺžka)².

Nasadená konfigurácia: Každé pole poľa sa rozvíja 73 metrov (240 stôp) s celkovou plochou 2 500 m² (27 000 štvorcových stôp)⁸. Osem polí je distribuovaných v americkom orbitálnom segmente, namontované na rotujúceho gimbaloch na sledovanie slnka¹.
 

Distribúcia: Štyri páry polí siahajú z krovej štruktúry stanice, s ruskými modulmi (Zvezda, Zarya) s menšími pomocnými poliami (v súčasnosti sú polia Zarya) v súčasnosti stiahnuté)¹.

Zdroj obrázka: NASA. „Solárne polia na Medzinárodnej vesmírnej stanici.“

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

2,2 css

Uložená konfigurácia: Solárne krídla sú zložené vo fáze viacerých -, akordeón -, podobne ako štruktúra, aby sa zmestili do spúšťacích Fairings, pomocou ľahkých kompozitných materiálov pre kompaktné ukladanie.

Nasadená konfigurácia: Každé krídlo nasadí na 27 m × 4m, s viacnásobným kĺbovým systémom s rozmermi, ktorý umožňuje rotáciu ± 180 stupňov pre optimálne sledovanie slnka⁵. Šesť krídel je distribuovaných: Tianhe, Mengtian a Wentian majú pár pár⁵.

Distribúcia: Symetrické umiestnenie minimalizuje zatienenie medzi modulmi, pričom krídla rozširujú kolmo na pozdĺžnu os stanice.

3. Fotovoltaické bunkové technológie

3,1

Pôvodné polia (1998) Používajte solárne články založené na kremíku - s účinnosťou konverzie -14% konverzie⁵.

Vylepšené polia ROSA Incorporate Advanced Triple - Knižovacie bunky (pravdepodobne GAAS -) na zlepšenie účinnosti, hoci konkrétne materiály zostávajú nezverejnené².

3,2 css

Employs triple-junction gallium arsenide (GaAs) cells with >30% účinnosť konverzie^5,9.

Tieto bunky využívajú fosfidu indium gallium (AGAP), gallium arzenid (GAAS) a germánium (GE) vrstvy na zachytenie viacerých svetelných spektier, ktoré sú kritické pre podmienky nízkej -.

Zdroj obrázka: Netase News. „Zastanený dizajn? Čínska vesmírna stanica„ Ľahká “s 300 ton medzerou?“ https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Skladovacie systémy na ukladanie

4.1iss

Pôvodná batéria bola nikel - kovová hydrid batéria (Ni - H₂), ktorá sa skladá zo 48 nezávislých modulov batérie (ORU), s celkovou dostupnou energiou 96 kWh pre celý systém skladovania energie. V roku 2017 bola inovovaná na lítium - batériu, s každým nikel - kovová hydrid batéria ORU nahradená lítiom {- batériou ORU, zdvojnásobením kapacity a energie. Celková dostupná energia celého systému na skladovanie energie ISS sa zvýšila na približne 192 kWh¹⁰.

Tieto batérie ukladajú ~ 60% generovaného výkonu počas denného svetla na podporu operácií počas tieňa zemín (~ 35 minút na obežnú dráhu)⁸.

Nikel - vodíkové batérie na ISS boli získané od viacerých dodávateľov. Keď sa ISS posúva smerom k pokročilejšiemu lítiu - iónovými batériami, skupinová spoločnosť GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), vyrábala litium - pre ISS od roku 2012.¹¹.

4,2 css

Každý modul čínskej vesmírnej stanice (modul Tianhe, Wentian Modul a Mengtian Modul) má svoje vlastné fotovoltaické krídla a nezávislé systémy ukladania energie. Systémy používajú iónové batérie lítium -. Kľúčový modul Tianhe je vybavený šiestimi sadami lítium - batérií, laboratórnym modulom Wentian so štyrmi súpravami a Mengtianovým laboratórnym modulom so štyrmi súpravami. Úradník nezverejnil špecifickú kapacitu batérie. Podľa verejných správ a odborných špekulácií sa však očakáva, že kapacita každej skupiny batérií bude na úrovni 100-200 AH a celková dostupná energia celého systému vesmírnych staníc sa odhaduje na viac ako 100 kWh¹².

Pre CSS, možných výrobcov lítium - batérie zahŕňajú CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), globálny líder v lítium - výroba batérií a výroba vesmírneho letu, ktorý má skúsenosti s výrobou rôznych typov batérií^5,13.

5. Power dodávok

5.1iss

Podporuje maximálne zaťaženie 124 kW (upgradovateľné na 215 kW), podporu života, komunikačné systémy a viac ako 50 vedeckých experimentov².

5.2css

Generuje -1 000 kWh denne, dostatočné pre desiatky experimentálnych skriniek a potrieb posádky⁵.

Kapacita 100+ KW umožňuje budúce rozšírenie vrátane ďalších modulov a vysokých - Power Scientific Instruments.

Fottovoltaické systémy ISS a CSS odrážajú ich príslušné obdobie dizajnu a prevádzkové požiadavky. ISS, s väčšou plochou poľa a prírastkovými vylepšeniami, uprednostňuje kompatibilitu s staršou kompatibilitou, zatiaľ čo CSS využíva pokročilé bunky GAAS a modulárny návrh pre vyššiu účinnosť. Oba systémy demonštrujú robustné riešenia na udržanie ľudskej prítomnosti v nízkej - Zeme.

Zdroje:

1.Sohu News. „Má Medzinárodná vesmírna stanica elektrárne alebo inú energiu - generujúce vybavenie?“ https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. Kancelária vesmírneho inžinierstva s posádkou. „NASA na modernizáciu solárnych polí Medzinárodnej vesmírnej stanice.“ https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Pary. „Tecstar lode ISS Solar Panels.“ https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. „Boeing poskytnúť šesť ďalších solárnych polí pre medzinárodnú vesmírnu stanicu.“ https://boeing.mediarooom.com/news {4}pleEleases {5bl

5.Wang Yanan (poznanie letectva). „Čína vesmírna stanica„ Power Bank “: 1 milión juanov na meter štvorcový, vytvára 1000 kWh denne.“ http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz {9biz {9bz }doubao

6.A1SolarStore. "Solarspace Solar Panels Review 2025: In - hĺbka vzhľad." https://a1solarstore.com/blog/solarspace-solar {9blels =Panels {10}blreView={11blinkinkloud

7.xpolárna solárna sila. "Popredný výrobca solárnych fotovoltačných modulov|O XPower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.Nasa. „Solárne polia na Medzinárodnej vesmírnej stanici.“ https://www.nasa.gov/image [

9.Netease News. „Zastanený dizajn? Čínska vesmírna stanica„ Ľahká “s 300 ton medzerou?“ https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10. Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Medzinárodná vesmírna stanica lítium - iónové batérie pre systém primárnej elektrickej energie."

11.gs yuasa. „Lítium GS Yuasa - Iónové bunky sa dodávajú na medzinárodnú vesmírnu stanicu už štvrtýkrát.“ https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS20050509534828_785

12. Program vesmírneho programu s posádkou. „Energetický systém čínskej vesmírnej stanice.“

13.Solarfeeds. "Space -Flight Power 65 Ah, 100 Ah, 150 Ah, 250 AH olovnatá kyselina (AGM) kapacita batérie, ceny, recenzie." https://www.solarfeeds.com/battery/long {9bl.