Надіслати статтю
вул. Інститутська 11, м. Хмельницький, 29016
visnyk.khnu@khmnu.edu.ua
(0382) 67-51-08

ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СПОСОБУ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВОГО ЗАХИСТУ СОНЯЧНИХ БАТАРЕЙ В ЕНЕРГОУСТАНОВКАХ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ

TECHNICAL AND ECONOMIC SUBSTANTIATION FOR SELECTION OF THE METHOD OF ELECTRO-THERMAL PROTECTION OF SOLAR PANELS IN THE SPACECRAFT POWER PLANTS

Сторінки: 69-76. Номер: №6, 2022 (315)    
Автори:
ГІЛЬОРМЕ Тетяна
Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
ORCID ID: 0000-0002-9598-6532
e-mail: gillyorme@i.ua
НАКАШИДЗЕ Лілія
Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
ORCID ID: 0000-0003-3990-6718
e-mail: foton_dnu@ukr.net
HILORME Tetiana
Nakashydze Liliya
Oles Honchar Dnipro National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6-69-76

Анотація мовою оригіналу

Актуальною науково-практичною проблемою енергетичного сталого розвитку космічної діяльності є вибір сонячних батарей для безперебійної подачі енергії в енергоустановках космічних апаратів. Проаналізовано експлуатаційні ризики сонячних батарей в умовах космічної діяльності. Запропоновано використовувати методику оцінювання аналітичного ієрархічного процесу забезпечення електротеплового захисту сонячних батарей в енергоустановках космічних апаратів, що дозволяє отримати множину оптимальних варіантів. Обґрунтовано вибір критеріїв щодо вибору параметрів електротеплового захисту сонячних батарей, що враховують специфіку експлуатаційних ризиків енергоустановок у космічному просторі: забезпечення безперебійної роботи сонячних батарей; доступність в обслуговуванні в позаштатних ситуаціях; термін експлуатації сонячних батарей; вартість сонячних батарей; технічна безпека; масогабаритні показники. Обрано п’ять альтернативних варіантів електротеплового захисту сонячних батарей, що на відмінну від існуючих, враховує всі фази життєвого циклу при здійсненні космічної діяльності та значно підвищують експлуатаційні характеристики. Аргументовано, що обрана оптимальна альтернатива «Сонячні батареї із захистом на основі запобіжників, що самовідновлюються» дозволить збільшити активний термін експлуатації і, як наслідок, зменшити кількість ремонтів (поточних та капітальних) сонячних батарей в умовах космічної діяльності. Аргументовано, що запровадження цього варіанту можна досягти збільшення експлуатаційних критеріїв: доступність в обслуговуванні в позаштатних ситуаціях на 26%, термін активної експлуатації на 20% та технічна безпека на 24 %. В статті означено напрями подальшого розвитку даної методики як можливості розробки сценаріїв функціонування сонячних батарей в енергоустановках космічних апаратів на основі зміни та взаємодії параметрів (концептів).
Ключові слова: сонячна батерея, космічий апарат, електротепловий захист, термін експлуатації, технічна безпека.

Розширена анотація англійською  мовою

An actual scientific and practical problem of the energy sustainable development of space activities is the choice of solar cells for the uninterrupted supply of energy in the power plants of space vehicles. The operational risks of solar cells in the conditions of space activity are analyzed. It is proposed to use the method of evaluating the analytical hierarchical process of providing electrothermal protection of solar cells in power plants of space vehicles, which allows obtaining a set of optimal options. The selection of criteria for the parameters selection of electrothermal protection of solar cells, which take into account the specific operational risks of power plants in outer space, is substantiated: ensuring uninterrupted operation of solar cells; availability of service in extraordinary situations; lifetime of solar cells; the cost of solar panels; technical security; weight and size indicators. Five alternative options for electro-thermal protection of solar cells were chosen, which, unlike the existing ones, take into account all phases of the life cycle during the implementation of space activities and significantly increase operational characteristics. It is argued that the chosen optimal alternative “Solar cells with protection based on resettable fuses” will allow increasing the active service life and, as a result, reducing the number of repairs (current and capital) of solar cells in the conditions of space activities. It is argued that the introduction of this option can achieve an increase in operational criteria: service availability in non-staff situations by 26%, the term of active operation by 20% and technical safety by 24%. The article defines the directions for the further development of this technique as the possibility of developing scenarios for the operation of solar cells in power plants of space vehicles based on the change and interaction of parameters (concepts).
Key words: solar cell, space vehicle, electrothermal protection, service life, technical safety.

Література

  1. Abdmouleh Z., Gastli A., Ben-Brahim L., Haouari M., and Al-Emadi N. A. Review of optimization techniques applied for the integration of distributed generation from renewable energy sources. Renewable Energy, vol. 113, P. 266–280, 2017. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.05.087
  2. Nakashidze L., Hilorme T., and Nakashydze I. Substantiating the criteria of choosing project solutions for climate control systems based on renewable energy sources. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 3, no. 3 (105), P. 42–50, 2020. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201527
  3. Nakashydze L., Gabrinets V., Mitikov Y., Alekseyenko S., and Liashenko I. Determination of features of formation of energy supply systems with the use of renewable energy sources in the transition period. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, vol. 5, no. 8(113), P. 23–29, 2021. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243112
  4. Chang R. D., Zuo J., Zhao Z. Y., Zillante G., Gan X. L., and Soebarto V. Evolving theories of sustainability and firms: History, future directions and implications for renewable energy research. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 72, P. 48–56, 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.029
  5. Xu X., Wei Z., Ji Q., Wang C., and Gao G. Global renewable energy development: Influencing factors, trend predictions and countermeasures. Resources Policy, vol. 63, 101470. 2019. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2019.101470
  6. Ibidunni A. S., Ogunnaike O. O., and Abiodun A. J. Extending the knowledge strategy concept: linking organizational knowledge with strategic orientations. Academy of Strategic Management Journal, vol. 16, no. 3, 2017. URL: http://eprints.covenantuniversity.edu.ng/11867/#.XsJBdYgzZPZ
  7. Saaty T. L. Decision making with the analytic hierarchy process. International journal of services sciences, vol. 1, no. 1, P. 83–98, 2008.
  8. Acciari G., Graci D., and La Scala A. Higher PV module efficiency by a novel CBS bypass. IEEE transactions on power electronics, vol. 26, no. 5, P. 1333-1336, 2010. https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2095469
  9. Solórzano J., and Egido M. A. Hot-spot mitigation in PV arrays with distributed MPPT (DMPPT). Solar Energy, vol. 101, P. 131–137, 2014. https://doi.org/10.1016/j.solener.2013.12.020
  10. Che L., Zhang X., Shahidehpour M., Alabdulwahab A., and Abusorrah A. Optimal interconnection planning of community microgrids with renewable energy sources. IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 8, no. 3, P. 1054–1063, 2017. https://doi.org/10.1109/TSG.2015.2456834
  11. Karabegović I., and Doleček V. Development and Implementation of Renewable Energy Sources in the World and European Union. Contemporary materials, vol. 2, no. 6, P. 130–148, 2017. https://doi.org/10.7251/COMEN1502130K
  12. Ghimire L. P., and Kim Y. An analysis on barriers to renewable energy development in the context of Nepal using AHP. Renewable energy, vol. 129, P. 446–456. 2018. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.06.011
  13. Nakashydze L. V., Gabrinets V. O., Tytarenko I. V., Hilorme T. V., Sokol G. I., Tonkoshkur S. O. etc. Providing energy-saving technologies: technical, ecological and economic aspects. New York: Yunona Publishing, 2019.
  14. Dubey R., Gunasekaran A., Papadopoulos T., Childe S. J., Shibin K. T., and Wamba S. F. Sustainable supply chain management: framework and further research directions. Journal of Cleaner Production, vol. 142, P. 1119–1130, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.03.117
  15. Guidelines for the Long-term Sustainability of Outer Space Activities (2018). Committee on the Peaceful Uses of Outer Space. URL: https://www.unoosa.org/res/oosadoc/data/documents/2018/aac_1052018crp/aac_1052018crp_20_0_html/AC105_2018_CRP20E.pdf
  16. Drobyazko S., and Hilorme T. Methods for evaluating technical innovations in the implementation of energy-saving measures in enterprises. MethodsX, 101658, 2022. https://doi.org/10.1016/j.mex.2022.101658

Post Author: Горященко Сергій

Translate