Power

Leitung: Pascal Sauer

Diese Subsection beschäftigt sich mit der Gewinnung, Speicherung und Verteilung der Energie für den Satelliten. Um die Funktionalität der anderen Subsysteme zu gewährleisten, ist eine zuverlässige Energieversorgung unerlässlich. Die Energiegewinnung findet durch Solarzellen auf der Seitenflächen des Satelliten statt. Eingesetzt wird eine “Power Control und Distribution Unit” (PCDU), welche einerseits Batterien mit dem Strom der Solarzellen auflädt und andererseits den dort gespeicherten Strom auf die anderen Subsysteme verteilt.

Akkumulatoren

Zur Speicherung der Energie sind Lithium-Ionen-Akkus geplant. Dabei muss besonderer Wert auf gute Bauteileigenschaften, wie z.B. die Lebensdauer, Möglichkeiten zur Temperaturregelung und Schutz vor Überladung und Tiefentladung gelegt werden. Nur wenn diese Voraussetzungen gegeben sind, kann der Energiehaushalt des Satelliten wie geplant funktionieren.
Es gibt kommerziell erhältliche Akkus, die speziell für die Raumfahrt getestet sind und die Anforderungen unserer Mission erfüllen. Da diese allerdings sehr teuer sind und auch gewöhnliche Akkus eine ausreichende Qualität aufweisen können, ist es eine Option, eine große Anzahl dieser zu bestellen und durch eigene Tests die geeigneten auszuwählen.
Um die Funktionstüchtigkeit der entwickelten PCDU und der Akkumulatoren in unserem Rahmen auf der Erde testen zu können, soll außerdem ein Dummy gebauet werden, welcher die Eigenschaften der später verwendeten Solarzellen im Orbit möglichst gut imitiert.

Sensorik

Neben der Auswahl und Entwicklung der Komponenten ist auch die Beobachtung der Spannungen, Ströme und Temperaturen eine zentrale Aufgabe der Energie-Subsection. Dazu werden entsprechende Sensoren an verschiedenen Positionen in den Schaltkreisen verbaut, um die Arbeitsweise der einzelnen Komponenten nachzuverfolgen, deren Funktionstüchtigkeit zu überprüfen und Probleme frühzeitig erkennen zu können. Ein Beispiel dafür ist die Temperatur der Akkus, welche trotz großer Temperaturschwankungen im Orbit konstant gehalten werden muss, um die Akkus nicht zu beschädigen. Die Aufnahme von Rohdaten bietet aber auch gute Möglichkeiten, eventuelle Fehlfunktionen zu rekonstruieren oder neue Fragestellungen zu untersuchen, nachdem der Satellit gestartet ist.

Solarzellen

Zur Energiegewinnung sollen mehrere Solarzellen verwendet werden, welche an den Seitenflächen des Satelliten befestigt sind. Verschiedene Zellenarchitekturen und Geometrien liefern unterschiedliche Vorteile bezüglich Effizienz, Leistung und Preis. Hierzu erstellen wir uns einen Überblick über die gängigen Modelle auf dem Markt, sammeln die Parameter und kontaktieren die Firmen.

PCDU

Die “Power Control and Distribution Unit” (PCDU) regelt einerseits die Spannung, welche durch die Solarzellen erzeugt wird auf eine Spannung, welche zur Ladung der Batterien geeignet ist, und transformiert andererseits die von den Akkus erzeugte Spannung auf die den anderen Subsystemen geforderten Systemspannung. Die hierzu erforderliche Schaltung entwickeln wir in Kooperation mit LibreCube, einem Team am ESOC, welches eine open-source Cubesat Plattform entwickelt. Die ersten Tests der PCDU sind für Anfang 2020 geplant.

Simulation

Die Simulation dient dazu das Verhalten des Power Systems Vorherzusagen. Dabei gilt es verschiedenste Einflüsse auf das System zu beachten. Simuliert werden soll die Ausrichtung des Satelliten relativ zur Sonne, die Durchquerung des Erdschattens, die Energieproduktion durch die Solarzellen, sowie die Effizienzen der elektronischen Bauteile der PCDU um schlussendlich ein akkurates und flexibles Modell des Energiehaushaltes auf dem Satelliten möglich zu machen. Um möglichst flexibel auf zukünftige Design-Iterationen und sich ändernde Komponenten reagieren zu können, soll so viele Teile der Simulation wie möglich parametrisch aufgebaut sein.
Für bestmögliche Zusammenarbeit mit anderen Subsections wie der Thermal-Subsection, wird die Modellierungsumgebung OpenModelica verwendet.

Interesse geweckt?

Dann schau doch einfach mal unverbindlich bei einem unserer Treffen vorbei. Da unser wöchentliches Teamtreffen in wechselnden Räumen stattfindet schreibe bitte eine Mail an Pascal Sauer.{:}{:en}This subsection deals with the generation, storage and distribution of energy for the satellite. To ensure the functionality of the other subsystems, a reliable energy supply is essential. The energy is generated by solar cells on the lateral surfaces of the satellite. A “Power Control and Distribution Unit” (PCDU) is used, which on the one hand charges batteries with the power from the solar cells and on the other hand distributes the power stored there to the other subsystems.{:}