Mae'r papur hwn yn cyflwyno cymhariaeth gynhwysfawr o'r systemau cynhyrchu pŵer ffotofoltäig ar fwrdd yr Orsaf Ofod Ryngwladol (ISS) a Gorsaf Ofod Tsieineaidd (CSS). Dadansoddir paramedrau allweddol gan gynnwys manylebau arae ffotofoltäig, allbwn system bŵer, cyfluniadau strwythurol, technolegau celloedd, storio ynni a galluoedd cyflenwi pŵer i dynnu sylw at y nodweddion technolegol a'r gwahaniaethau gweithredol rhwng y ddwy orsaf ofod.

Pŵer arae 1.photovoltaig, foltedd a cherrynt

1.1 Gorsaf Ofod Trernational (ISS)

Mae'r ISS yn cynnwys pedair adain arae solar fawr, gyda phob adain yn wreiddiol yn gallu cynhyrchu dros 30 kW, gan arwain at gyfanswm allbwn pŵer enwol o 124 kW (yn gweithredu tua 80 kW yn nodweddiadol o dan amodau safonol)¹. Mae'r araeau hyn yn gweithredu ar foltedd DC o oddeutu 160 V, sy'n cael ei gamu i lawr i 124 V trwy DC - unedau trawsnewidydd DC (DDCU) ar gyfer gorsaf - dosbarthiad eang¹. Mae'r lefelau cyfredol yn amrywio yn ôl y galw am bŵer, ond gall cerrynt brig fesul arae fod yn fwy na 187 A (wedi'i gyfrifo o 30 kW / 160 V).

Ffynhonnell Delwedd: Newyddion Sohu. "A oes gan yr orsaf ofod ryngwladol orsafoedd pŵer neu bŵer arall - yn cynhyrchu offer?"

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

Yn 2021, cychwynnodd NASA uwchraddiad gyda rholyn newydd - allan araeau solar (ROSA), gan gynyddu cyfanswm y capasiti pŵer i 215 kW². Mae'r araeau uwchraddio hyn yn cynnal cydnawsedd â'r system ddosbarthu 124 V bresennol wrth wella effeithlonrwydd yn ystod onglau haul isel².

Ffynhonnell Delwedd: Swyddfa Peirianneg Gofod Manned China. "NASA i uwchraddio Araeau Solar Gorsaf Ofod Ryngwladol."

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

Roedd paneli solar gwreiddiol yr ISS yn debygol o ddod o wneuthurwyr lluosog. Roedd Tecstar, er enghraifft, yn darparu paneli solar ar gyfer rhaglen Modiwl Rheoli Dros Dro yr ISS (ICM) yn y gorffennol³. Mae cydrannau'r arae Rosa wedi'i huwchraddio yn dod o sbectrolab⁴.

Gorsaf Ofod 1.2chinese (CSS)

Mae'r CSS yn ymgorffori chwe grŵp o adenydd solar gyda phŵer dylunio cyfun sy'n fwy na 100 kW⁵. Mae pob adain solar yn gweithredu mewn foltedd DC wedi'i optimeiddio ar gyfer system rheoli pŵer yr orsaf (gwerthoedd penodol na ddatgelir yn gyhoeddus). Gyda chyfanswm arwynebedd wedi'i leoli o 138 m² ar draws ei bedair adain fwyaf (27m × 4m yr un), mae'r CSS yn cyflawni dwysedd pŵer uchel trwy dechnoleg celloedd uwch⁵. Mae graddfeydd cyfredol yn gymesur ag allbwn pŵer, gydag amcangyfrifon yn fwy na 800 A ar y prif foltedd bws (yn deillio o dybiaeth 100 kW / 125 V).

Ffynhonnell Delwedd: Newyddion Netease. "Dyluniad hen ffasiwn? Gorsaf Ofod China 'Lightweight' gyda bwlch o 300 tunnell?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

O ran gwneuthurwyr cydrannau ffotofoltäig y CSS, er nad yw manylion penodol yn cael cyhoeddusrwydd helaeth, mae gan Tsieina sawl gweithgynhyrchydd panel solar domestig blaenllaw. Er enghraifft, gallai cwmnïau fel Solarspace, gwneuthurwr panel solar Haen-1 Tsieineaidd a sefydlwyd yn 2011, gymryd rhan o bosibl. Erbyn diwedd 2023, roedd ganddo alluoedd gweithgynhyrchu yn cyrraedd 60 gigawat o gelloedd a 7.2 gigawat o fodiwlau, gyda seiliau yn Cambodia, Laos a China⁶. Ymgeisydd posib arall yw Xpower Solar Energy Co., Ltd, darparwr ynni glân sy'n arbenigo mewn modiwlau PV perfformiad - uchel gyda gallu cynhyrchu byd -eang o 1 modiwl GW a dau ffatri weithgynhyrchu yn Tsieina⁷.

2. Cyfluniadau strwythurol: gwladwriaethau wedi'u stwffio a'u defnyddio

2.1Iss

Cyfluniad Stowed: Plygwyd araeau solar gwreiddiol yn adrannau cryno i'w lansio, tra bod araeau ROSA mwy newydd yn cael eu storio mewn caniau silindrog (diamedr ≈1m × 6m o hyd)².

Ffurfweddiad wedi'i ddefnyddio: Mae pob adain arae yn rhychwantu 73 metr (240 troedfedd) gyda chyfanswm arwynebedd o 2,500 m² (27,000 troedfedd sgwâr)⁸. Dosberthir yr wyth arae ar draws segment orbitol yr UD, wedi'u gosod ar gimbals cylchdroi i olrhain yr haul¹.
 

Dosbarthiad: Mae pedwar pâr o araeau yn ymestyn o strwythur truss yr orsaf, gyda modiwlau Rwsiaidd (Zvezda, Zarya) yn cynnwys araeau ategol llai (mae araeau Zarya yn cael eu tynnu'n ôl ar hyn o bryd)¹.

Ffynhonnell Delwedd: NASA. "Araeau Solar ar yr Orsaf Ofod Ryngwladol."

https://www.nasa.gov/Image== 2POONGARTICLE/SOLARALALALA

2.2css

Cyfluniad Stowed: Mae adenydd solar wedi'u plygu mewn cam aml -, acordion - tebyg i ffitio o fewn tylwyth teg lansio, gan ddefnyddio deunyddiau cyfansawdd ysgafn ar gyfer storio cryno.

Ffurfweddiad wedi'i ddefnyddio: Mae pob adain yn defnyddio 27m × 4m, gyda system fynegiant dimensiwn aml - sy'n caniatáu cylchdro ± 180 gradd ar gyfer yr olrhain haul gorau posibl⁵. Dosberthir y chwe adain: mae gan Tianhe, Mengtian a Wentian bâr⁵.

Dosbarthiad: Mae lleoliad cymesur yn lleihau cysgodi rhwng modiwlau, gydag adenydd yn ymestyn yn berpendicwlar i echel hydredol yr orsaf.

Technolegau celloedd 3.Photovoltaig

3.1Iss

Araeau Gwreiddiol (1998) Defnyddiwch Silicon - Celloedd Solar wedi'u seilio gydag Effeithlonrwydd Trosi ≈14%⁵.

Mae araeau Rosa wedi'u huwchraddio yn ymgorffori celloedd cyffordd triphlyg datblygedig - (GaAs - tebygol) i wella effeithlonrwydd, er bod deunyddiau penodol yn parhau i fod heb eu datgelu².

3.2css

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

Mae'r celloedd hyn yn defnyddio haenau indium gallium ffosffid (INGAP), gallium arsenide (GAAS), a germaniwm (GE) i ddal sbectra golau lluosog, sy'n hanfodol ar gyfer amodau orbit daear - isel.

Ffynhonnell Delwedd: Newyddion Netease. "Dyluniad hen ffasiwn? Gorsaf Ofod China 'Lightweight' gyda bwlch o 300 tunnell?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Systemau Storio 4.Battery

4.1ISS

Roedd y batri gwreiddiol yn batri hydrid metel nicel - (ni - h₂), yn cynnwys 48 modiwl batri annibynnol (ORU), gyda chyfanswm egni ar gael o 96kWh ar gyfer y system storio ynni gyfan. Yn 2017, cafodd ei uwchraddio i fatri ïon lithiwm -, gyda phob nicel - batri hydrid metel ORU wedi'i ddisodli gan lithiwm - ORU batri ïon, gan ddyblu'r gallu ac egni. Mae cyfanswm egni sydd ar gael y system storio ynni ISS gyfan wedi'i gynyddu i oddeutu 192 kWh¹⁰.

Mae'r batris hyn yn storio ≈60% o'r pŵer a gynhyrchir yn ystod cyfnodau golau dydd i gefnogi gweithrediadau yn ystod cysgod y ddaear (≈35 munud yr orbit)⁸.

Daethpwyd o hyd i'r batris hydrogen nicel - ar yr ISS. Wrth i'r ISS symud tuag at fatris ïon lithiwm - mwy datblygedig, mae GS Yuasa Corporation's Group Company, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), wedi bod yn cynhyrchu lithiwm - celloedd ion ar gyfer yr ISS ers 2012 ers 2012¹¹.

4.2css

Mae gan bob modiwl o orsaf ofod Tsieina (modiwl Tianhe, modiwl Wentian, a modiwl Mengtian) ei adenydd ffotofoltäig ei hun a'i systemau storio ynni annibynnol. Mae'r systemau'n defnyddio batris ïon lithiwm -. Mae modiwl craidd Tianhe wedi'i gyfarparu â chwe set o fatris ïon lithiwm -, modiwl labordy Wentian gyda phedair set, a'r modiwl labordy mengtian gyda phedair set. Nid yw'r swyddog wedi datgelu capasiti'r batri penodol. Fodd bynnag, yn ôl adroddiadau cyhoeddus a dyfaliadau arbenigol, disgwylir i allu pob grŵp batri fod ar y lefel 100-200 Ah, ac amcangyfrifir bod cyfanswm egni sydd ar gael y system orsaf ofod gyfan dros 100 kWh¹².

Ar gyfer y CSS, mae gwneuthurwyr posib y batris ïon lithiwm - yn cynnwys CATL (Cyfoes Amperex Technology Co., Limited), arweinydd byd -eang yn Lithium - Cynhyrchu Batri Ion, a Spaceflight Power, sydd â phrofiad o weithgynhyrchu gwahanol fathau o fatris^5,13.

Galluoedd cyflenwi 5.Power

5.1Iss

Yn cefnogi llwyth uchaf o 124 kW (y gellir ei uwchraddio i 215 kW), pweru cynnal bywyd, systemau cyfathrebu, a dros 50 o arbrofion gwyddonol².

5.2css

Yn cynhyrchu ≈1,000 kWh bob dydd, yn ddigonol ar gyfer dwsinau o gabinetau arbrofi ac anghenion criw⁵.

Mae'r gallu 100+ kW yn caniatáu ar gyfer ehangu yn y dyfodol, gan gynnwys modiwlau ychwanegol ac offeryn gwyddonol pŵer -.

Mae'r systemau ffotofoltäig ISS a CSS yn adlewyrchu eu priod gyfnodau dylunio a'u gofynion gweithredol. Mae'r ISS, gyda'i ardal arae fwy a'i uwchraddiadau cynyddrannol, yn blaenoriaethu cydnawsedd etifeddiaeth, tra bod y CSS yn trosoli celloedd GAAS datblygedig a dyluniad modiwlaidd ar gyfer effeithlonrwydd uwch. Mae'r ddwy system yn dangos datrysiadau cadarn ar gyfer cynnal presenoldeb dynol mewn orbit daear -.

Ffynonellau:

Newyddion 1.Sohu. "A oes gan yr orsaf ofod ryngwladol orsafoedd pŵer neu bŵer arall - yn cynhyrchu offer?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

Swyddfa Peirianneg Gofod MIRED 2.China. "NASA i uwchraddio Araeau Solar Gorsaf Ofod Ryngwladol." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3.SpacedAy. "Mae llongau Tecstar yn cyhoeddi paneli solar." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing i ddarparu chwe arae solar arall ar gyfer gorsaf ofod ryngwladol." https://boeing.mediaroom.com/news== 4por

5.Wang Yanan (Gwybodaeth Awyrofod). "Power Bank 'Gorsaf Ofod China: 1 miliwn yuan y metr sgwâr, gan gynhyrchu 1000 kWh bob dydd." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upstream_biz{{9 porth

6.a1Solarstore. "Adolygiad Paneli Solar Solarspace 2025: Yn - edrychiad dyfnder." httpS.OLArSTORE.com/blOG/SOLARSPACE {(8O8 EUPT

7.xpower solar. "Gwneuthurwr Modiwlau PV Solar Arwain|tua Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.nasa. "Araeau Solar ar yr Orsaf Ofod Ryngwladol." https://www.nasa.gov/Image== 5} porthladdol/solar {wrth

Newyddion 9.Netease. "Dyluniad hen ffasiwn? Gorsaf Ofod China 'Lightweight' gyda bwlch o 300 tunnell?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "Lithiwm Gorsaf Ofod Ryngwladol - Batris ïon ar gyfer system pŵer trydan cynradd."

11.gs Yuasa. "Lithiwm GS Yuasa - celloedd ïon i'w danfon i'r Orsaf Ofod Ryngwladol am y pedwerydd tro." https://www.gs - yuasa.com/cy/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

Rhaglen Gofod Manned 12.China. "System Ynni Gorsaf Ofod China."

13.SolarFeeds. "Spaceflight Power 65 Ah, 100 Ah, 150 Ah, 250 Ah Capasiti batri asid plwm (CCB), prisiau, adolygiadau." https://www.solarfeeds.com/battery/long{{9 hor