Die erwartete Zunahme des Energiebedarfs bei Raumfahrtmissionen im niederen Erdorbit erfordert alternative Konzepte zu der bisher verwendeten Energieerzeugung mittels Photovoltaik. Bei solardynamischen Energieversorgungskonzepten erfolgt eine Umwandlung der Solarstrahlung in elektrische Energie mittels thermodynamischer Kreisprozesse. Im vorgestellten Konzept dient eine Brayton Gasturbine als Wärmekraftmaschine für einen geschlossenen, einphasigen Joule-Prozeß mit teilweiser Regeneration, einstufiger Verdichtung und einstufiger Expansion. Als Arbeitsmedium kommt ein Helium-Xenon Gemisch zum Einsatz. Der Receiver besteht aus 37 Heatpipe Absorberrohren mit integriertem Latentwärmespeicher auf LiF Basis. Als Wärmesenke dient ein Heatpipe-Radiator. Seine Vorteile sind eine hohe Redundanz bei Meteoriteneinschlag, sowie die weitgehende Isothermie der einzelnen Wärmerohre. Durch das Nachführkonzept des Radiators und des Kollektors ist es möglich, den aerodynamischen Widerstand in der Restatmosphäre zu verringern, die Beeinflußung der Energieabstrahlung des Radiators durch Infrarot- und Albedostrahlung der Erde und direkte Solarstrahlung zu minimieren, und in Verbindung mit der thermischen Trägheit der Latentwärmespeicher einen Vollastbetrieb des Systems auch in der Eklipsenphase zu ermöglichen. Die Generatorleistung von 25 kW schwankt dabei nur um plus/minus 2,5 %. Gegen die beiden Störfälle Überhitzung durch Turbinenschnellschluß und Ausfall der halben Radiatorfläche bietet das System eine genügend große Sicherheit. (Lindner, J.)
Numerische Simulation des instationären Betriebsverhaltens eines solardynamischen Energieversorgungssystems für Raumfahrtmissionen
Numerical simulation of the nonsteady behaviour of a solardynamic power module for space applications
Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung ; 17 , 6 ; 353-369
1993
17 Seiten, 22 Bilder, 35 Quellen
Article (Journal)
German