Bu makale, Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki (ISS) ve Çin Uzay İstasyonu'ndaki (CSS) fotovoltaik enerji üretim sistemlerinin kapsamlı bir karşılaştırmasını sunmaktadır. Fotovoltaik dizi spesifikasyonları, güç sistemi çıkışı, yapısal konfigürasyonlar, hücre teknolojileri, enerji depolama ve güç kaynağı özellikleri dahil anahtar parametreler, iki uzay istasyonu arasındaki teknolojik özellikleri ve operasyonel farklılıkları vurgulamak için analiz edilmiştir.

1. Fotovoltaik dizi gücü, voltajı ve akım

1.1 Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS)

ISS, her bir kanatın başlangıçta 30 kW'ın üzerinde üretebilen dört büyük güneş dizisi kanatına sahiptir, bu da toplam nominal güç çıkışına neden olan 124 kW'lık (tipik olarak standart koşullar altında yaklaşık 80 kW'da çalışır) ile sonuçlanır.¹. Bu diziler, - geniş dağılım istasyonu için DC - DC Dönüştürücü Birimleri (DDCU) yoluyla 124 V'a doğru atılan yaklaşık 160 V'lik bir DC voltajında ​​çalışır.¹. Akım seviyeleri güç talebine göre değişir, ancak dizi başına tepe akımı 187 A'yı aşabilir (30 kW / 160 V'dan hesaplanır).

Görüntü Kaynağı: Sohu Haberleri. "Uluslararası uzay istasyonunda elektrik istasyonları veya başka bir güç - üreten ekipman var mı?"

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

2021'de NASA, yeni rulo - güneş dizileri (ROSA) ile bir yükseltme başlattı ve toplam güç kapasitesini 215 kW'a çıkardı². Bu yükseltilmiş diziler, düşük güneş açıları sırasında verimliliği artırırken mevcut 124 V dağıtım sistemi ile uyumluluğu korur².

Görüntü Kaynağı: Çin İnsanlı Uzay Mühendisliği Ofisi. "NASA Uluslararası Uzay İstasyonu Güneş Dizilerini Yükseltmek için."

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

ISS'nin orijinal güneş panelleri muhtemelen birden fazla üreticiden kaynaklanmıştır. Örneğin Tecstar, geçmişte ISS'nin ara kontrol modülü (ICM) programı için güneş panelleri sağladı³. Yükseltilmiş ROSA dizisinin bileşenleri Spectrolab'dan alınmıştır.⁴.

1.2Kinese Uzay İstasyonu (CSS)

CSS, 100 kW'ı aşan kombine tasarım gücüne sahip altı grup güneş kanadı içerir.⁵. Her güneş kanadı, istasyonun güç yönetim sistemi için optimize edilmiş bir DC voltajında ​​çalışır (belirli değerler kamuya açıklanmamış). En büyük dört kanatında (her biri 27m × 4m) toplam 138 m²'lik bir alan ile CSS, gelişmiş hücre teknolojisi yoluyla yüksek güç yoğunluğu elde etmektedir⁵. Mevcut derecelendirmeler güç çıkışı ile orantılıdır, tahminler ana veri yolu voltajında ​​800 A'yı aşar (100 kW / 125 V varsayımından türetilmiştir).

Görüntü Kaynağı: Netease Haberleri. "Gizli Tasarım? Çin'in Uzay İstasyonu 'Hafif' 300 tonluk boşluklu mu?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

CSS'nin fotovoltaik bileşenlerinin üreticileri ile ilgili olarak, spesifik detaylar kapsamlı bir şekilde duyurulmazken, Çin'in önde gelen birkaç yerli güneş paneli üreticisi vardır. Örneğin, 2011 yılında kurulan bir Çin Tier-1 güneş paneli üreticisi olan Solarspace gibi şirketler potansiyel olarak dahil olabilir. 2023'ün sonunda, Kamboçya, Laos ve Çin'deki bazlarla 60 gigawatt hücreye ve 7.2 gigawatt modüllere ulaşan üretim kapasiteleri vardı.⁶. Bir başka olası aday, Çin'de 1 GW modül ve iki üretim tesisi küresel üretim kapasitesine sahip yüksek - Performans PV modüllerinde uzmanlaşmış temiz bir enerji sağlayıcısı olan Xpower Solar Energy Co., Ltd'dir.⁷.

2. Yapısal Konfigürasyonlar: Stowed ve konuşlandırılmış durumlar

2.1iss

Stowed Configuration: Orijinal güneş dizileri fırlatma için kompakt bölümlere katlanırken, daha yeni ROSA dizileri silindirik kutularda (≈1m çapında × 6m uzunluk) saklanır².

Konuşlandırılan Yapılandırma: Her dizi kanadı, toplam alanı 2.500 m² (27.000 feet kare) 73 metre (240 feet) kapsıyor⁸. Sekiz dizi, güneşi izlemek için dönen gimballara monte edilmiş ABD orbital segmentine dağıtılır¹.
 

Dağıtım: Rus modülleri (Zvezda, Zarya) daha küçük yardımcı diziler (Zarya'nın dizileri şu anda geri çekiliyor) ile istasyonun kafes yapısından dört çift dizi uzanıyor.¹.

Görüntü Kaynağı: NASA. "Uluslararası Uzay İstasyonu'nda güneş dizileri."

https://www.nasa.gov/image {{2 }article/solar {3 }artrays {{4 }international {}space {{6 }station-2/

2.2css

Stowed Configuration: Güneş kanatları, kompakt depolama için hafif kompozit malzemeler kullanılarak, fırlatma kaplamalarına sığacak bir multi - aşamasında, - benzeri bir yapıda katlanır.

Dağıtım yapılandırması: Her kanat, optimal güneş izleme için ± 180 derece dönüşe izin veren çoklu - boyutsal artikülasyon sistemi ile 27m × 4m'ye dağıtılır.⁵. Altı kanat dağıtıldı: Tianhe, Mengtian ve Wentian'ın her birinin bir çift var⁵.

Dağıtım: Simetrik yerleşim, modüller arasında gölgelenmeyi en aza indirir ve kanatlar istasyonun boyuna eksenine dik uzanır.

3. Fotovoltaik Hücre Teknolojileri

3.1iss

Orijinal diziler (1998) ≈% 14 dönüşüm verimliliğine sahip silikon - tabanlı güneş hücreleri kullanın⁵.

Yükseltilmiş ROSA dizileri, verimliliği artırmak için gelişmiş üçlü - kavşak hücrelerini (muhtemelen gaAs - tabanlı) içerir, ancak belirli malzemeler açıklanmaz².

3.2css

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

Bu hücreler, düşük - toprak yörüngeleri koşulları için kritik olan çoklu ışık spektrumlarını yakalamak için indiyum galyum fosfit (INGAP), galyum arsenit (GAAS) ve germanyum (GE) katmanlarını kullanır.

Görüntü Kaynağı: Netease Haberleri. "Gizli Tasarım? Çin'in Uzay İstasyonu 'Hafif' 300 tonluk boşluklu mu?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Battery depolama sistemleri

4.1iss

Orijinal pil, tüm enerji depolama sistemi için toplam 96kWh enerji ile 48 bağımsız pil modülünden (ORU) oluşan bir nikel - metal hidrit pil (Ni - H₂) idi. 2017 yılında, her bir nikel - metal hidrit pil oru ile bir lityum - iyon piline yükseltildi -} iyon pil oru ile değiştirildi, kapasite ve enerjiyi iki katına çıkardı. Tüm ISS enerji depolama sisteminin mevcut toplam enerjisi yaklaşık 192 kWh'ye çıkarıldı¹⁰.

Bu piller, Dünya Gölgesi sırasında operasyonları desteklemek için gün ışığı dönemlerinde üretilen gücün% 60'ını depolar (yörünge başına ≈35 dakika)⁸.

ISS üzerindeki - hidrojen piller birden fazla tedarikçiden alınmıştır. ISS, daha gelişmiş lityum - iyon pillere doğru ilerledikçe, GS Yuasa Corporation'ın grup şirketi GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), 2012'den beri Lityum - İyon hücreleri üretiyor.¹¹.

4.2css

Çin'in uzay istasyonunun (Tianhe modülü, Wentian modülü ve Mengtian modülü) her modülünün kendi fotovoltaik kanatları ve bağımsız enerji depolama sistemleri vardır. Sistemler lityum - iyon piller kullanır. Tianhe çekirdek modülü, altı set lityum - iyon pil, dört setli Wentian laboratuvar modülü ve dört setli Mengtian laboratuvar modülü ile donatılmıştır. Yetkili, belirli pil kapasitesini açıklamamıştır. Bununla birlikte, kamu raporlarına ve uzman spekülasyonlarına göre, her pil grubunun kapasitesinin 100-200 AH seviyesinde olması bekleniyor ve tüm uzay istasyonu sisteminin mevcut toplam enerjisinin 100 kWh üzerinde olduğu tahmin ediliyor.¹².

CSS için, lityum - iyon pillerinin olası üreticileri, lityum -} iyon pil üretiminde küresel bir lider olan CATL (Çağdaş Amperx Technology Co., Limited) içerir, çeşitli piller üretme deneyime sahip olan uzay uçuşu gücü içerir.^5,13.

5. Güç arz özellikleri

5.1IS

Yaşam desteğini, iletişim sistemlerini ve 50'den fazla bilimsel deneyi güçlendirerek maksimum 124 kW (215 kW'a yükseltilebilir) yükü destekler².

5.2css

Düzinelerce deney dolabı ve mürettebat ihtiyacı için yeterli olan günde ≈1.000 kWh üretir⁵.

100+ KW kapasitesi, ek modüller ve yüksek - güç bilimsel enstrümanları dahil olmak üzere gelecekteki genişlemeye izin verir.

ISS ve CSS fotovoltaik sistemleri ilgili tasarım dönemlerini ve operasyonel gereksinimlerini yansıtır. ISS, daha geniş dizi alanı ve artımlı yükseltmeleri ile eski uyumluluğa öncelik verirken, CSS daha yüksek verimlilik için gelişmiş GaAs hücrelerini ve modüler tasarımı kullanıyor. Her iki sistem de düşük - Dünya yörüngesinde insan varlığını sürdürmek için sağlam çözümler gösterir.

Kaynaklar:

1.Sohu Haberleri. "Uluslararası uzay istasyonunda elektrik istasyonları veya başka bir güç - üreten ekipman var mı?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. Çinli Uzay Mühendisliği Ofisi. "NASA Uluslararası Uzay İstasyonu Güneş Dizilerini Yükseltmek için." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.Dazilya. "Tecstar, ISS güneş panellerini gönderir." https://www.spaceaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing Uluslararası Uzay İstasyonu için altı daha güneş dizisi sağlamak için." https://boeing.mediaroom.com/news {{4 }Releases {{5 }statements?item=130801

5. Wang Yanan (havacılık bilgisi). "Çin Uzay İstasyonu 'Güç Bankası': Metrekare başına 1 milyon yuan, günde 1000 kWh üretiyor." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz

6.A1SolarStore. "Solarspace Güneş Panelleri İnceleme 2025: - derinlik görünümünde." https://a1solarstore.com/blog/solarspace {{8 }solar {9 }panels {10 }review

7. X Güç Güneşi. "Önde gelen güneş PV modülleri üreticisi|XPower hakkında." https://www.xpowersolar.com/about/

8.nasa. "Uluslararası Uzay İstasyonu'nda güneş dizileri." https://www.nasa.gov/image {{5 }article/solar {6 }rays {7 }Innational {8} }space {{9 }station-2/

9.Netase Haberleri. "Gizli Tasarım? Çin'in Uzay İstasyonu 'Hafif' 300 tonluk boşluklu mu?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Uluslararası Uzay İstasyonu Lityum - Birincil elektrikli güç sistemi için iyon piller."

11.gs Yuasa. "GS Yuasa'nın lityum - iyon hücreleri dördüncü kez uluslararası uzay istasyonuna teslim edilecek." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=gs200509534828_785

12.CHINA'NIN MANNED APRAFİKESİ. "Çin Uzay İstasyonu'nun Enerji Sistemi."

13.Solarfeeds. "Uzay uçuşu gücü 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH kurşun asit (AGM) Pil kapasitesi, fiyatlar, incelemeler." https://www.solarfeeds.com/battery/ong {9 }life {10 }battery {{11 }series/