यह पेपर इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन (ISS) और चाइनीज स्पेस स्टेशन (CSS) पर सवार फोटोवोल्टिक पावर जेनरेशन सिस्टम की व्यापक तुलना प्रस्तुत करता है। फोटोवोल्टिक सरणी विनिर्देशों, पावर सिस्टम आउटपुट, स्ट्रक्चरल कॉन्फ़िगरेशन, सेल टेक्नोलॉजीज, एनर्जी स्टोरेज और पावर सप्लाई क्षमताओं सहित प्रमुख मापदंडों का विश्लेषण दो अंतरिक्ष स्टेशनों के बीच तकनीकी विशेषताओं और परिचालन अंतर को उजागर करने के लिए किया जाता है।

1.photovoltaic सरणी शक्ति, वोल्टेज और वर्तमान

1.1INTERNATIONATIONATIONATION SPEAT STATE (ISS)

आईएसएस में चार बड़े सौर सरणी पंख हैं, प्रत्येक विंग मूल रूप से 30 किलोवाट से अधिक उत्पन्न करने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप कुल नाममात्र बिजली उत्पादन 124 किलोवाट (आमतौर पर मानक परिस्थितियों में लगभग 80 किलोवाट पर काम कर रहा है) में होता है।¹। ये सरणियाँ लगभग 160 V के डीसी वोल्टेज पर काम करती हैं, जिसे स्टेशन के लिए - वाइड डिस्ट्रीब्यूशन के लिए डीसी - डीसी कनवर्टर यूनिट्स (डीडीसीयू) के माध्यम से 124 वी तक नीचे ले जाया जाता है।¹। वर्तमान स्तर बिजली की मांग के साथ भिन्न होते हैं, लेकिन प्रति सरणी पीक करंट 187 ए (30 किलोवाट / 160 वी से गणना) से अधिक हो सकता है।

छवि स्रोत: SOHU समाचार। "क्या अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन में पावर स्टेशन या अन्य शक्ति - उत्पन्न करने वाले उपकरण हैं?"

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

2021 में, नासा ने नए रोल - आउट सोलर एरेज़ (रोजा) के साथ एक अपग्रेड शुरू किया, जिससे कुल बिजली क्षमता 215 kW तक बढ़ गई²। ये उन्नत सरणियाँ कम सूर्य कोणों के दौरान दक्षता में सुधार करते हुए मौजूदा 124 वी वितरण प्रणाली के साथ संगतता बनाए रखती हैं².

छवि स्रोत: चीन ने अंतरिक्ष इंजीनियरिंग कार्यालय में काम किया। "नासा को अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन सौर सरणियों को अपग्रेड करने के लिए।"

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

आईएसएस के मूल सौर पैनलों को कई निर्माताओं से संभवतः खट्टा किया गया था। उदाहरण के लिए, Tecstar ने अतीत में ISS के अंतरिम नियंत्रण मॉड्यूल (ICM) कार्यक्रम के लिए सौर पैनल प्रदान किए³। उन्नत रोजा सरणी के घटकों को स्पेक्ट्रोलाब से प्राप्त किया गया है⁴.

1.2chinese अंतरिक्ष स्टेशन (CSS)

CSS में 100 kW से अधिक संयुक्त डिजाइन शक्ति के साथ सौर पंखों के छह समूह शामिल हैं⁵। प्रत्येक सौर विंग स्टेशन के बिजली प्रबंधन प्रणाली के लिए अनुकूलित डीसी वोल्टेज पर संचालित होता है (विशिष्ट मान सार्वजनिक रूप से खुलासा नहीं किया गया है)। अपने सबसे बड़े चार पंखों (27 मीटर × 4 मीटर प्रत्येक) में 138 वर्ग मीटर के कुल तैनात क्षेत्र के साथ, सीएसएस उन्नत सेल प्रौद्योगिकी के माध्यम से उच्च शक्ति घनत्व प्राप्त करता है⁵। वर्तमान रेटिंग बिजली उत्पादन के लिए आनुपातिक हैं, मुख्य बस वोल्टेज (100 kW / 125 V धारणा से प्राप्त) में 800 A से अधिक का अनुमान है।

छवि स्रोत: Netease News। "पुराने डिजाइन? चीन का अंतरिक्ष स्टेशन 'लाइटवेट' 300 टन के अंतर के साथ?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

सीएसएस के फोटोवोल्टिक घटकों के निर्माताओं के बारे में, जबकि विशिष्ट विवरण बड़े पैमाने पर प्रचारित नहीं किए गए हैं, चीन में कई प्रमुख घरेलू सौर पैनल निर्माता हैं। उदाहरण के लिए, 2011 में स्थापित एक चीनी टियर -1 सोलर पैनल निर्माता सोलरस्पेस जैसी कंपनियां संभावित रूप से शामिल हो सकती हैं। 2023 के अंत तक, इसमें कंबोडिया, लाओस और चीन में ठिकानों के साथ 60 गीगावाट कोशिकाओं और 7.2 गीगावाट के मॉड्यूल तक पहुंचने की क्षमता थी।⁶। एक अन्य संभावित उम्मीदवार एक्सपॉवर सोलर एनर्जी कंपनी, लिमिटेड, एक स्वच्छ ऊर्जा प्रदाता है जो उच्च - प्रदर्शन पीवी मॉड्यूल में विशेषज्ञता है, जिसमें 1 GW मॉड्यूल और चीन में दो विनिर्माण संयंत्रों की वैश्विक उत्पादन क्षमता है।⁷.

2. स्ट्रक्चरल कॉन्फ़िगरेशन: स्टोव और तैनात राज्य

2.1iss

STOWED कॉन्फ़िगरेशन: मूल सौर सरणियों को लॉन्च के लिए कॉम्पैक्ट वर्गों में मोड़ दिया गया था, जबकि नए रोजा सरणियों को बेलनाकार कनस्तरों में संग्रहीत किया जाता है (× 1m व्यास × 6 मीटर लंबाई)².

तैनात कॉन्फ़िगरेशन: प्रत्येक सरणी विंग 2,500 वर्ग मीटर (27,000 वर्ग फुट) के कुल क्षेत्र के साथ 73 मीटर (240 फीट) तक फैला है⁸। आठ सरणियों को अमेरिकी कक्षीय खंड में वितरित किया जाता है, जो सूर्य को ट्रैक करने के लिए घूर्णन गिंबल पर लगाया जाता है¹.
 

वितरण: चार जोड़े सरणियाँ स्टेशन की ट्रस संरचना से फैली हुई हैं, जिसमें रूसी मॉड्यूल (Zvezda, Zarya) के साथ छोटे सहायक सरणियां हैं (Zarya के सरणियों को वर्तमान में वापस ले लिया गया है)¹.

छवि स्रोत: नासा। "अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर सौर सरणी।"

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2.2CSS

Stowed कॉन्फ़िगरेशन: सोलर विंग्स को एक मल्टी - चरण में मोड़ दिया जाता है, स्टेज, - लॉन्च फेयरिंग के भीतर फिट होने के लिए संरचना की तरह, कॉम्पैक्ट स्टोरेज के लिए हल्के समग्र सामग्री का उपयोग करना।

तैनात कॉन्फ़िगरेशन: प्रत्येक विंग 27m × 4m पर तैनात करता है, एक बहु - आयामी आर्टिक्यूलेशन सिस्टम के साथ इष्टतम सूर्य ट्रैकिंग के लिए ± 180 डिग्री रोटेशन की अनुमति देता है⁵। छह पंख वितरित किए जाते हैं: तियानह, मेंग्तियन और वेन्टियन प्रत्येक में एक जोड़ी है⁵.

वितरण: सममित प्लेसमेंट मॉड्यूल के बीच छायांकन को कम करता है, पंखों के साथ स्टेशन के अनुदैर्ध्य अक्ष तक लंबवत फैला होता है।

3.photovoltaic सेल टेक्नोलॉजीज

3.1ISS

मूल सरणियाँ (1998) सिलिकॉन का उपयोग करें - ≈14% रूपांतरण दक्षता के साथ सौर कोशिकाओं पर आधारित⁵.

उन्नत रोजा सरणियों में दक्षता में सुधार करने के लिए उन्नत ट्रिपल - जंक्शन कोशिकाओं (संभावित GAAS - आधारित) शामिल हैं, हालांकि विशिष्ट सामग्री अज्ञात हैं².

3.2CSS

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

ये कोशिकाएं इंडियम गैलियम फॉस्फाइड (INGAP), गैलियम आर्सेनाइड (GAAS), और जर्मेनियम (GE) परतों का उपयोग करती हैं, जो कई प्रकाश स्पेक्ट्रा को पकड़ने के लिए, कम - पृथ्वी की कक्षा की स्थिति के लिए महत्वपूर्ण है।

छवि स्रोत: Netease News। "पुराने डिजाइन? चीन का अंतरिक्ष स्टेशन 'लाइटवेट' 300 टन के अंतर के साथ?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4.batty स्टोरेज सिस्टम

4.1ISS

मूल बैटरी एक निकेल - धातु हाइड्राइड बैटरी (Ni - H,) थी, जिसमें 48 स्वतंत्र बैटरी मॉड्यूल (ORU) शामिल थे, जिसमें संपूर्ण ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए 96kWh की कुल उपलब्ध ऊर्जा थी। 2017 में, इसे एक लिथियम - आयन बैटरी में अपग्रेड किया गया था, प्रत्येक निकेल - धातु हाइड्राइड बैटरी ORU के साथ एक लिथियम - आयन बैटरी ORU द्वारा प्रतिस्थापित किया गया, क्षमता और ऊर्जा को दोगुना करना। संपूर्ण आईएसएस ऊर्जा भंडारण प्रणाली की कुल उपलब्ध ऊर्जा लगभग 192 kWh तक बढ़ गई है¹⁰.

ये बैटरी पृथ्वी की छाया के दौरान संचालन का समर्थन करने के लिए दिन के उजाले की अवधि के दौरान उत्पन्न शक्ति का the60% (of35 मिनट प्रति कक्षा) स्टोर करते हैं⁸.

निकेल - आईएसएस पर हाइड्रोजन बैटरी कई आपूर्तिकर्ताओं से खट्टा किया गया था। जैसे ही आईएसएस अधिक उन्नत लिथियम - आयन बैटरी, जीएस युसा कॉर्पोरेशन की ग्रुप कंपनी, जीएस युसा टेक्नोलॉजी लिमिटेड (जीवाईटी) की ओर बढ़ता है, 2012 के बाद से आईएसएस के लिए लिथियम - आयन कोशिकाओं का निर्माण कर रहा है।¹¹.

4.2CSS

चीन के अंतरिक्ष स्टेशन (तियानह मॉड्यूल, वेन्टियन मॉड्यूल और मेंग्टियन मॉड्यूल) के प्रत्येक मॉड्यूल में अपने स्वयं के फोटोवोल्टिक पंख और स्वतंत्र ऊर्जा भंडारण प्रणाली हैं। सिस्टम लिथियम - आयन बैटरी का उपयोग करते हैं। Tianhe कोर मॉड्यूल लिथियम - आयन बैटरी के छह सेटों से सुसज्जित है, चार सेटों के साथ वेन्टियन प्रयोगशाला मॉड्यूल और चार सेटों के साथ मेंग्टियन प्रयोगशाला मॉड्यूल। अधिकारी ने विशिष्ट बैटरी क्षमता का खुलासा नहीं किया है। हालांकि, सार्वजनिक रिपोर्टों और विशेषज्ञ अटकलों के अनुसार, प्रत्येक बैटरी समूह की क्षमता 100-200 एएच स्तर पर होने की उम्मीद है, और पूरे अंतरिक्ष स्टेशन प्रणाली की कुल उपलब्ध ऊर्जा 100 kWh से अधिक होने का अनुमान है¹².

CSS के लिए, लिथियम - आयन बैटरी के संभावित निर्माताओं में CATL (समकालीन Amperex Technology Co., Limited) शामिल हैं, जो लिथियम में एक वैश्विक नेता है - आयन बैटरी उत्पादन, और स्पेसफ्लाइट पावर, जो विभिन्न प्रकार की बैटरी बनाने में अनुभव है^5,13.

5. पावर आपूर्ति क्षमताएं

5.1iss

अधिकतम 124 kW (215 kW के लिए अपग्रेड करने योग्य), पावरिंग लाइफ सपोर्ट, कम्युनिकेशन सिस्टम, और 50 से अधिक वैज्ञानिक प्रयोगों का समर्थन करता है².

5.2CSS

दैनिक k1,000 kWh उत्पन्न करता है, दर्जनों प्रयोग अलमारियाँ और चालक दल की जरूरतों के लिए पर्याप्त है⁵.

100+ kW क्षमता भविष्य के विस्तार के लिए अनुमति देती है, जिसमें अतिरिक्त मॉड्यूल और उच्च - बिजली वैज्ञानिक उपकरण शामिल हैं।

आईएसएस और सीएसएस फोटोवोल्टिक सिस्टम उनके संबंधित डिजाइन युगों और परिचालन आवश्यकताओं को दर्शाते हैं। ISS, अपने बड़े सरणी क्षेत्र और वृद्धिशील उन्नयन के साथ, विरासत संगतता को प्राथमिकता देता है, जबकि CSS उच्च दक्षता के लिए उन्नत GAAS कोशिकाओं और मॉड्यूलर डिजाइन का लाभ उठाता है। दोनों सिस्टम कम - पृथ्वी की कक्षा में मानव उपस्थिति को बनाए रखने के लिए मजबूत समाधान प्रदर्शित करते हैं।

स्रोत:

1. सोहू समाचार। "क्या अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन में पावर स्टेशन या अन्य शक्ति - उत्पन्न करने वाले उपकरण हैं?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2. चीन ने अंतरिक्ष इंजीनियरिंग कार्यालय में मानवयुक्त। "नासा को अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन सौर सरणियों को अपग्रेड करने के लिए।" https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

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