Dit artikel presenteert een uitgebreide vergelijking van de fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen aan boord van het International Space Station (ISS) en het Chinese Space Station (CSS). Belangrijkste parameters, waaronder fotovoltaïsche arrayspecificaties, stroomsysteemuitvoer, structurele configuraties, celtechnologieën, energieopslag en voedingsmogelijkheden worden geanalyseerd om de technologische kenmerken en operationele verschillen tussen de twee ruimtestations te benadrukken.

1. Photovoltaïsch reeks vermogen, spanning en stroom

1.1 International Space Station (ISS)

Het ISS is voorzien van vier grote zonne -arrayvleugels, waarbij elke vleugel oorspronkelijk meer dan 30 kW kan genereren, wat resulteert in een totaal nominaal vermogen van 124 kW (meestal werkend op ongeveer 80 kW onder standaardomstandigheden)¹. Deze arrays werken op een DC -spanning van ongeveer 160 V, die wordt teruggetrokken tot 124 V via DC - DC Converter Units (DDCU) voor station - brede verdeling¹. De stroomniveaus variëren met de stroomvraag, maar piekstroom per array kan hoger zijn dan 187 A (berekend vanaf 30 kW / 160 V).

Afbeeldingsbron: Sohu News. "Heeft het internationale ruimtestation elektriciteitsstations of andere stroom - genererende apparatuur?"

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

In 2021 startte NASA een upgrade met nieuwe rol - uit Solar Arrays (Rosa), waardoor de totale vermogenscapaciteit werd verhoogd tot 215 kW². Deze verbeterde arrays behouden de compatibiliteit met het bestaande 124 V -distributiesysteem en verbeteren de efficiëntie tijdens lage zonhoeken².

Afbeeldingsbron: China Manned Space Engineering Office. "NASA om internationaal ruimtestation zonne -arrays te upgraden."

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

De originele zonnepanelen van het ISS zijn waarschijnlijk afkomstig van meerdere fabrikanten. Tecstar heeft bijvoorbeeld in het verleden zonnepanelen voor het ISS Interim Control Module (ICM) -programma verstrekt³. De componenten van de opgewaardeerde Rosa -array zijn afkomstig van Spectrolab⁴.

1.2Chinese ruimtestation (CSS)

De CSS bevat zes groepen zonnevleugels met een gecombineerd ontwerpvermogen van meer dan 100 kW⁵. Elke zonnevleugel werkt op een DC -spanning die is geoptimaliseerd voor het energiebeheersysteem van het station (specifieke waarden niet openbaar worden bekendgemaakt). Met een totaal geïmplementeerd gebied van 138 m² over de grootste vier vleugels (elk 27 m x 4 m), bereikt de CSS een hoge vermogensdichtheid door geavanceerde celtechnologie⁵. De huidige beoordelingen zijn evenredig met het vermogen, met schattingen van meer dan 800 A bij de hoofdbusspanning (afgeleid van 100 kW / 125 V veronderstelling).

Afbeeldingsbron: NetEase -nieuws. "Verouderd ontwerp? China's ruimtestation 'lichtgewicht' met een kloof van 300 ton?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

Wat betreft de fabrikanten van de fotovoltaïsche componenten van de CSS, hoewel specifieke details niet uitgebreid worden gepubliceerd, heeft China verschillende toonaangevende fabrikanten van binnenlandse zonnepaneel. Bedrijven zoals SolarScontainer, een fabrikant van een Chinese Tier-1 zonnepaneel opgericht in 2011, zouden bijvoorbeeld mogelijk kunnen worden betrokken. Tegen het einde van 2023 had het productiecapaciteiten met 60 gigawatt cellen en 7,2 gigawatt modules, met basen in Cambodja, Laos en China⁶. Een andere mogelijke kandidaat is Xpower Solar Energy Co., Ltd, een schone energieleverancier die gespecialiseerd is in hoge - Performance PV -modules met een wereldwijde productiecapaciteit van 1 GW -modules en twee productie -fabrieken in China⁷.

2. Structurele configuraties: opgeborgen en geïmplementeerde toestanden

2.1iss

Opgeborgen configuratie: originele zonnepanelen werden gevouwen in compacte secties voor lancering, terwijl nieuwere ROSA -arrays worden opgeslagen in cilindrische bussen (≈1m diameter x 6 m lengte)².

Implemented Configuratie: elke arrayvleugel omvat 73 meter (240 voet) met een totale oppervlakte van 2500 m² (27.000 m²)⁸. De acht arrays worden verdeeld over het Amerikaanse orbitale segment, gemonteerd op roterende gimbalen om de zon te volgen¹.
 

Distributie: vier paar arrays strekken zich uit van de trussstructuur van het station, met Russische modules (Zvezda, Zarya) met kleinere hulparrays (de arrays van Zarya worden momenteel ingetrokken)¹.

Afbeeldingsbron: NASA. "Solar -arrays op het internationale ruimtestation."

https://www.nasa.gov/Image{{2}Ararticle/Solar{{3}Arrays{{4}IlnterNational{ {5alIlonSpace{{6alIlonstation-2/

2.2CSS

Stowed Configuration: Solar Wings worden gevouwen in een multi - fase, accordeon - Like -structuur om te passen in lanceerbeuringen, met behulp van lichtgewicht composietmaterialen voor compacte opslag.

Implemented Configuratie: elke vleugel implementeert tot 27m × 4m, met een multi - dimensionaal articulatiesysteem dat ± 180 graden rotatie mogelijk maakt voor optimale zonnetracking⁵. De zes vleugels zijn verdeeld: Tianhe, Mengtian en Wentian hebben elk een paar⁵.

Verdeling: Symmetrische plaatsing minimaliseert de schaduw tussen modules, waarbij vleugels zich loodrecht uitstrekken tot de longitudinale as van het station.

3. Fotovoltaïsche celtechnologieën

3.1iss

Originele arrays (1998) Gebruik silicium - gebaseerde zonnecellen met ≈14% conversie -efficiëntie⁵.

Verbeterde ROSA -arrays bevatten geavanceerde triple - junction -cellen (waarschijnlijk GaAs - gebaseerd) om de efficiëntie te verbeteren, hoewel specifieke materialen niet bekend zijn².

3.2CSS

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

Deze cellen maken gebruik van indiumgalliumfosfide (ingap), galliumarsenide (GaAs) en germanium (GE) -lagen om meerdere lichtspectra vast te leggen, cruciaal voor lage - aardomstand omstandigheden.

Afbeeldingsbron: NetEase -nieuws. "Verouderd ontwerp? China's ruimtestation 'lichtgewicht' met een kloof van 300 ton?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

4. Batterijopslagsystemen

4.1iss

De originele batterij was een nikkel - metalen hydride -batterij (Ni - H₂), bestaande uit 48 onafhankelijke batterijmodules (ORU), met een totale beschikbare energie van 96KWH voor het gehele energieopslagsysteem. In 2017 werd het opgewaardeerd naar een lithium - ionbatterij, waarbij elke nikkel - metaalhydride batterij Oru vervangen door een lithium - ionbatterij ORU, verdubbeling van de capaciteit en energie. De totale beschikbare energie van het gehele ISS -energieopslagsysteem is verhoogd tot ongeveer 192 kWh¹⁰.

Deze batterijen slaan ≈60% van gegenereerd vermogen op tijdens daglichtperioden om activiteiten te ondersteunen tijdens aardeschaduw (≈35 minuten per baan)⁸.

Het nikkel - waterstofbatterijen op het ISS zijn afkomstig van meerdere leveranciers. Naarmate het ISS gaat naar meer geavanceerde lithium - ionbatterijen, is de groepsbedrijf van GS Yuasa Corporation, GS Yuasa Technology Ltd. (GYT), Lithium - ionen cellen voor de ISS voor de ISS.¹¹.

4.2CSS

Elke module van het ruimtestation van China (de Tianhe -module, de Wentian -module en de Mengtiaanse module) heeft zijn eigen fotovoltaïsche vleugels en onafhankelijke energieopslagsystemen. De systemen gebruiken lithium - ionbatterijen. De Tianhe Core -module is uitgerust met zes sets lithium - ionbatterijen, de Wentian Laboratory -module met vier sets en de Mengtiaanse laboratoriummodule met vier sets. De ambtenaar heeft de specifieke batterijcapaciteit niet bekendgemaakt. Volgens openbare rapporten en deskundige speculaties wordt echter naar verwachting de capaciteit van elke batterijgroep op het 100-200 AH-niveau, en de totale beschikbare energie van het gehele ruimtestationsysteem wordt geschat op meer dan 100 kWh¹².

Voor de CSS omvatten mogelijke fabrikanten van de lithium - ionbatterijen CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Limited), een wereldleider in lithium {{2} ionbatterij en ruimtevaartvermogen, die ervaring heeft met het produceren van verschillende soorten batterijen^5,13.

5. Power -leveringsmogelijkheden

5.1iss

Ondersteunt een maximale belasting van 124 kW (upgradable naar 215 kW), voedingsondersteuning, communicatiesystemen en meer dan 50 wetenschappelijke experimenten².

5.2css

Genereert dagelijks ≈1.000 kWh, voldoende voor tientallen experimentkasten en bemanningsbehoeften⁵.

De capaciteit 100+ KW maakt toekomstige uitbreiding mogelijk, inclusief extra modules en hoge - Power Scientific Instruments.

De fotovoltaïsche systemen van ISS en CSS weerspiegelen hun respectieve ontwerptijdperken en operationele vereisten. Het ISS, met zijn grotere array -gebied en incrementele upgrades, geeft prioriteit aan de oude compatibiliteit, terwijl de CSS gebruik maakt van geavanceerde GaAs -cellen en modulair ontwerp voor hogere efficiëntie. Beide systemen demonstreren robuuste oplossingen voor het behouden van menselijke aanwezigheid in lage - Earth Orbit.

Bronnen:

1.Sohu Nieuws. "Heeft het internationale ruimtestation elektriciteitsstations of andere stroom - genererende apparatuur?" https://m.sohu.com/a/374148541_120085179/

2.China Mande Space Engineering Office. "NASA om internationaal ruimtestation zonne -arrays te upgraden." https://www.cmse.gov.cn/hqsy/lydt/gjkjz/202101/t20210128_47565.html

3. Gespeeld. "Tecstar schepen ISS -zonnepanelen." https://www.spacedaily.com/reports/tecstar_ships_iss_solar_panels.html

4. "Boeing om nog zes zonnepanelen voor internationaal ruimtestation te bieden." https://boeing.mediaroom.com/news{{4} ;Releases ({5alidaIlStatements?Item=130801

5.wang Yanan (Aerospace Knowledge). "China Space Station 'Power Bank': 1 miljoen yuan per vierkante meter, die dagelijks 1000 kWh genereert." http://m.toutiao.com/group/7161312038013190656/?upStream_biz{{9};

6.A1SolarStore. "SolarSpace Solar Panels Review 2025: In - Diepte look." https://a1solarstore.com/blog/SolarSpace{{8}IlSolar{{9}onpanels{{10}Review ({11}inin{{12} ;Depth{{13};

7.xpower Solar. "Toonaangevende fabrikant van zonne -PV -modules|Over Xpower." https://www.xpowersolar.com/about/

8.NASA. "Solar -arrays op het internationale ruimtestation." https://www.nasa.gov/Image{{5}Ararticle/Solar{{6}Arrays{{7}IlnterNational{ {3C}I}Space{{9}Ilstation-2/

9.Nease News. "Verouderd ontwerp? China's ruimtestation 'lichtgewicht' met een kloof van 300 ton?" https://www.163.com/dy/article/k00llu9705538jem.html

10.Eugene Schwanbeck; Penni Dalton. "International Space Station Lithium - ionbatterijen voor primair elektrisch stroomsysteem."

11.GS YUASA. "GS YUASA's lithium - ionen cellen die voor de vierde keer aan het internationale ruimtestation moeten worden geleverd." https://www.gs - yuasa.com/en/newsrelease/article.php?ucode=GS200509534828_785

12.China's bemande ruimteprogramma. "Energiesysteem van het ruimtestation van China."

13.Solarfeeds. "SpaceFlight Power 65 AH, 100 AH, 150 AH, 250 AH Loodzuur (AGM) batterijcapaciteit, prijzen, beoordelingen." https://www.solarfeeds.com/battery/long{{9}life{{10}; Battery{{11};