Utente:Sciaio/SistemaElettricoISS

Titolo pagina: Sistema elettrico della stazione spaziale internazionale
Riferimento pagina versione inglese: Electrical system of the International Space Station
Fonti e documentazione:

• Generale
  • EPS boeing
  • Glenn Contributions to the International Space Station (ISS) Electrical Power System
  • Infografica EPS
  • Descrizione EPS (space flight system)
• Pannelli solari:
  • Solar Arrays 2011
  • Solar Arrays 2013
  • Foto Cristoforetti
  • (PDF) Il fotovoltaico nelle applicazioni spaziali, Approfondimento
  • Night glider mode

Il Sistema elettrico della stazione spaziale internazionale (in inglese: Electrical Power System, in sigla EPS) fornisce alla Stazione Spaziale Internazionale l'energia per alimentare se stessa, le apparecchiature al suo interno e il sistema di riscaldamento. L'energia sfruttata è unicamente quella solare che, attraverso pannelli fotovoltaici viene convertita direttamente in energia elettrica. Quest'ultima si degrada interamente in energia termica che risulta eccessiva e quindi viene smaltita per irraggiamento verso lo spazio esterno attraverso un sistema attivo (EATCS, in inglese: External Active Thermal Control System). Durante il semiperiodo orbitale che la stazione non è esposta alla luce del sole un sistema di accumulatori garantisce la fornitura di energia.

Pannelli fotovoltaici

Struttura

L'energia elettrica e di conseguenza anche quella termica, viene fornita da 16 enormi pannelli fotovoltaici. A due a due i pannelli sono solidali ad una struttura che li sostiene, la coppia formatasi si chiama wing (dall'inglese: ala), ci sono 4 wing ad entrambe le estremità della stazione, ogni 2 wing si forma un array (dall'inglese: schiera), ogni array ha quindi 4 pannelli raggruppati in 2 coppie o wing di pannelli. Ogni coppia è lunga circa 34 m per 12 m di larghezza. I moduli sono stati spediti piegati a fisarmonica (per ridurre al minimo l'ingombro durante il lancio) successivamente dispiegati una volta agganciati alla stazione spaziale. Ogni modulo è formato da 16 400 celle in silicio per un totale di 262 400 celle. Ogni gruppo da 8 celle, connesse in serie, è protetta da un diodo bypass.
La superficie esposta alla luce solare (più di 2000 m²) è protetta da un sottile strato di vetro protettivo. Attraverso dei giunti cardanici controllati da un sistema di bordo i pannelli sono in grado di ruotare su due assi in modo da orientarsi sempre nella direzione del sole per garantire un'incidenza perpendicolare della radiazione solare.

Dati tecnici

In totale i pannelli sono in grado di fornire massimo 124 kW ad una tensione compresa tra 137 V e 173 V in corrente continua con un'efficienza energetica di circa il 14,5% (era considerata all'avanguardia visto che i primi moduli della stazione risalgono al 1998). Le celle sono state progettate per 15 anni di operatività al termine dei quali produrranno circa 100 kW con un conseguente degrado delle prestazioni di circa il 16%. L'alta tensione, a parità di potenza, consente di risparmiare sul diametro dei fili conduttori e quindi sul peso nonché l'ingombro degli stessi. Il cablaggio dell'intera stazione spaziale comprende circa 12,8 km di cavo elettrico.

Accumulatori

Ogni 35 minuti dei 90 costituenti un'intera orbita intorno alla terra, la stazione spaziale non riceve la luce solare (per via dell'eclissi terrestre), ma un sofisticato sistema di accumulatori garantisce continuità al sistema elettrico. Originariamente gli accumulatori erano di tipo nichel-idrogeno con una vita progettuale di 6,5 anni il che significa che devono essere cambiate più volte nel corso dei 20 anni previsti per la stazione. Nel gennaio 2017 sono iniziate le procedure per la sostituzione di tutte le batterie al nichel-idrogeno con batterie di nuova generazione agli ioni di litio. Tra i vari vantaggi che porta questa tecnologia è che le batterie sono meno ingombranti e più leggere a tal punto che ne serviranno solamente la metà ovvero 24 su per rimpiazzare le 48 vecchie a nichel-idrogeno. Le nuove batterie sono dotate di vari sistemi di monitoraggio sia della tensione che della temperatura di ogni singola cella (30 ogni batteria) per controllarne le condizioni. Ogni pacco batterie ha le stesse dimensioni di quello precedente (per garantire compatibilità e quindi una sostituzione immediata) ma pesano molto di meno 195 kg contro i 335 kg.