Simulation der elektrischen Energieversorgung von Satelliten
Um Aussagen über den Energiehaushalt an Bord eines Satelliten machen zu können, gibt es einen besonderen Modultyp, der ein Solarpanel simulieren soll und folgende Eigenschaften hat:
- Form: flacher Quader
- Luftwiderstand; nur Vorder- und Rückseite
- Solarzellen: Vorderseite ist belegt
- Beweglichkeit: um die Längsachse
- Masse: konstant
In diesem Modultyp errechnet eine Funktion die momentane elektrische Leistung, eine andere die Nachführung des Panels nach der Sonne. Mit eingebaut ist die Möglichkeit, das Panel unter einem gewissen Fehlwinkel zur Sonne einzustellen, damit eine Leistungssteuerung auch ohne Shuntwiderstände möglich wird. Dies ist zwar für den CFFL (noch) nicht nötig, wurde aber für spätere Erweiterungen schon mit eingebaut. Die Information, ob sich der Satellit gerade im Erdschatten befindet, liefert der Bahngenerator. Hierzu wird das Modell des Zylinderschattens verwendet . In der Kommandodatei des Programms stehen Angaben über die maximale Kapazität der Akkus und den Leistungsbedarf der Elektronik, sowie die Wirkungsgrade der Komponenten. Befindet sich der Satellit im Bereich der Sonneneinstrahlung, so wird die momentane Leistung aller Panels berechnet und aufaddiert. Von diesem Wert wird die benötigte Leistung abgezogen und der Rest mit dem gesamten Ladewirkungsgrad multipliziert, um die Verluste der Ladeelektronik zu simulieren. Diese Nettoleistung, multipliziert mit dem aktuellen Zeitschritt, wird schließlich zum momentanen Energiegehalt der Akkus hinzuaddiert. Sollte allerdings die maximale Kapazität überschritten werden, so wird der Energieinhalt auf diesen Wert begrenzt, um die Shuntregelung zu simulieren. Befindet sich der Satellit dagegen im Erdschatten, so wird den Akkus Energie entzogen, indem der Leistungsbedarf durch den effektiven Entladewirkungsgrad dividiert, mit dem aktuellen Zeitschritt multipliziert und vom Energieinhalt der Akkus abgezogen wird. Zum Programmstart sind die Akkus ganz geladen. Sollte im Verlauf der Berechnungen der Energieinhalt negativ werden, so ist entweder die Kapazität der Akkus zu klein gewählt oder der Leistungsbedarf ist zu groß. Wenn im Verlauf der Berechnungen die Akkus ihren maximalen Energieinhalt nicht mehr erreichen, so sind die aktiven Solarflächen zu klein gewählt. Weitere Auskünfte und Informationen zum Technologietransfer dieser Technik finden Sie beim Steinbeis Transferzentrum Raumfahrt.
Weitere Informationen hier:
http://www.tz-raumfahrt.de/FLPCPU/
