Elementi di ingegneria aerospaziale 1

POLITECNICO DI MILANO - DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE AEROSPAZIALI

IMPIANTI E SISTEMI AEROSPAZIALI – LABORATORI, 2022 Laboratorio n. 3

Il seguente schema a blocchi si riferisce al sistema elettrico di un veicolo spaziale in orbita attorno alla

Terra.

S

O

L

A

R DISTRBUTION UNIT LOADS

A

R

R

A BATTERY

Y BATTERY PACK CHARGE

DISCHARGE UNIT

Si richiede di dimensionare i pannelli fotovoltaici ed i pacchi batterie e tracciare i grafici significativi nel

corso di due orbite complete, riportando potenza assorbita dalle utenze, potenza generata dai sistemi

primario e secondario e percentuale di carica batterie.

Dati:

Periodo orbita 96 min

di cui in eclisse 36 min

Potenza utenze inizio eclisse 1500 W

Potenza utenze fine eclisse 2500 W

Potenza utenze fuori eclisse 3200 W

Rendimento pannelli fotovoltaici 18%

Deterioramento celle 30%

Rendimento BCDU 92%

Rendimento DU 94%

DOD batterie 30%

Densità energia NiH 60 Wh/kg

2

Densità energia Li-ion 150 Wh/kg

Perdita di capacità 60%

ESERCITAZIONE

Impianto elettrico

Laboratorio 03 (2020)

) Potenza richiesta

Depth of discharge

La corrente elettrica generata durante il periodo di esposizione alla luce solare per mezzo dell’impianto

fotovoltaico viene inviata all’unità di distribuzione che la ripartisce opportunamente tra le utenze (loads) e

l’unità di controllo di carica/scarica delle batterie. Quest’ultima, a seconda della necessità, alimenta o

meno le batterie (battery pack) essenziali per il funzionamento dell’impianto durante il periodo di eclissi.

Il sistema è progettato per il sostentamento di un veicolo spaziale (satellite) in orbita intorno alla Terra.

Pertanto esso presenta:

un periodo di esposizione al sole, che coincide con la fase di funzionamento dei pannelli fotovoltaici e

- quindi con l’accumulo di energia elettrica nel pacco batterie in contemporanea alla normale alimentazione

dei carichi (fase di carica delle batterie).

- un periodo di buio (eclissi), in cui, non essendo presente la luce solare, il sistema viene alimentato tramite

l’energia immagazzinata nelle batterie durante la fase di esposizione alla luce. (fase di scarica

delle batterie)

Load

Solar arrays DU

Battery pack BCDU

1. FASE DI ECLISSE

Durante il periodo di eclissi il sistema viene alimentato soltanto per mezzo delle batterie, che trasmettono energia

alle utenze scaricandosi progressivamente.

I pannelli solari è come se non ci fossero (non ricevono né trasmettono corrente)

f Load

DU

Battery pack BCDU

·Cia

L’energia assorbita dai carichi, è per definizione: