Нагрев солнечными батареями и энергопотребление

В нескольких вопросах ( Нужно ли МКС больше нагрева или больше охлаждения? , Почему Салют-7 замерз, а МКС требует массивной системы охлаждения? ) подразумевается, что тепловой баланс станции в значительной степени является результатом потребляемой мощности различных систем. - системы работают = станция нуждается в охлаждении; системы неактивны = станция замерзает, требуется обогрев.

Тем не менее, в целом, станция и ее солнечные элементы, система получает почти одинаковое количество солнечного излучения независимо от того, работают внутренние системы или нет. И то же самое тепло, которое в противном случае привело бы к перегреву станции (если бы не система охлаждения), должно куда- то уходить , если станция внутри не нагревается. Это где- то , скорее всего, солнечные батареи. Вероятно снижение их электрического КПД и, как следствие, аккумулирование еще большего количества тепла.

Это так? Как потребление энергии от солнечных батарей влияет на их температуру? Требует ли это специальных процедур для повторной активации панелей, которые были «выключены» слишком долго (повернуть «краем к Солнцу», чтобы рассеять тепло, чтобы эффективность повысилась настолько, что лицом к Солнцу они не будут продолжать нагреваться, достаточное излучение отводится как электричество, вместо того, чтобы накапливаться в виде тепла со слишком низким электрическим КПД, чтобы поддерживать стабильную температуру)?

Или я ошибаюсь, и панели, даже полностью выключенные и «идеально» обращенные к Солнцу, все равно излучают больше тепла, чем получают, никогда не превышая температуры, при которых их эффективность падает слишком сильно?

Я не могу ответить на все ваши вопросы, но эффективная солнечная батарея преобразует только 20% солнечного света в электричество. 80% в любом случае переходят в клетки в виде тепла. Повышение потребления тепла на 25% не должно существенно влиять на срок службы и деградацию.
Часть неиспользованной падающей энергии будет отражаться, а также преобразовываться в тепло. Сила вытягивания определенно повысит их температуру из-за протекающего тока. Точное увеличение будет зависеть от тока/напряжения/сопротивления в цепи. Что касается их ориентации и отношения к температуре и эффективности, я не уверен. У меня есть друг в команде по эксплуатации МКС в Космическом центре имени Джонсона. Я посмотрю, сможет ли она помочь. (не обещаю)
@ЭндрюВ. Сила вытягивания фактически снижает их температуру. Смотрите мой ответ ниже.
Хм, ты прав, температура понизит температуру. Однако я думаю, что причина немного более тонкая. Причина в том, что ток уменьшит количество рекомбинаций электронно-дырочных пар, что, в свою очередь, уменьшит отработанное тепло. Это также предполагает, что повышение температуры от сопротивления меньше, чем охлаждающий эффект.

Ответы (1)

Солнечные батареи МКС разделены на десятки отдельных сегментов, которые можно включать и выключать электронным способом для удовлетворения потребности станции в электроэнергии. Солнечные элементы достигнут равновесной температуры, которая уравновешивает солнечный поток с тепловым излучением.

Получение энергии от солнечных батарей фактически охлаждает их. Это связано с тем, что солнечная энергия (которая более или менее постоянна) делится между отдаваемой мощностью и отработанным теплом. Подача энергии приводит к меньшему количеству отработанного тепла, а это означает, что элементы работают с меньшим нагревом. Вы можете увидеть этот эффект в инфракрасных изображениях космической станции , таких как этот.

Поэтому, если электронно-дырочные пары не собираются отдельно как ток, они рекомбинируют в ячейке. Поскольку в кремнии почти всегда происходит безызлучательная рекомбинация, энергия высвобождается обратно в кристалл в виде фононов? Удивительно! Не могли бы вы указать на видео, где мы видим, что ячейки, передающие ток, круче, чем ячейки, не выдающие ток, — аннотированный снимок экрана или, по крайней мере, временной код? Спасибо!
Я задал этот вопрос об этом.
@uhoh Взгляните на солнечные батареи, начиная примерно с 0:22. Вы увидите чередующиеся темные и светлые полосы, и по мере воспроизведения видео все больше полос становится светлее. Темные полосы холоднее, потому что они включены. По мере зарядки аккумуляторов потребность в электроэнергии падает, поэтому отключается большее количество секций массива.
@uhoh Еще один момент - если сегмент массива не поврежден, чтобы создать разомкнутую цепь, ток течет всегда. Потребность в мощности удовлетворяется за счет выборочного шунтирования частей массивов, в результате чего «выключенные» части обеспечивают тот же ток, но при почти нулевом напряжении.
Хммм... Я понимаю, что вы имеете в виду. Особенно между 00:33 и 00:36. Поскольку угол обзора камеры продолжает меняться, это также может выглядеть как направленный эффект. Тепловизоры на самом деле не измеряют температуру - на яркость ИК-излучения также влияет текстура материала и коэффициент излучения, и они также могут быть направленными. Но это действительно интересно!
О, так «выключено» вместе с «почти нулевым (внешним) напряжением» предполагает, что они зашунтированы резистором очень низкого номинала? Значит, все падение напряжения внутреннее, и поэтому они горячее?
@uhoh Когда они шунтированы, любая внешняя резистивная нагрузка исходит от самой проводки. Измеренное на контактах кажущееся напряжение практически отсутствует, и все потери происходят внутри элемента. Глядя на объемную перспективу, они горячее, потому что в космосе есть только два способа сбрасывать поступающую энергию — подача электроэнергии, которая требует протекания тока с электродвижущей силой за ним, и излучение, которое представляет собой комбинацию электролюминесценции (второстепенный вклад) и теплового излучения, которое зависит от температуры.
Нагрев солнечными батареями и энергопотребление
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v