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Demonstrationsexperiment zur Laser-Energieübertragung Kooperation zwischen der TU Kaiserslautern TU Kaiserslautern und der EADS-Space Transportation Bremen.

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Präsentation zum Thema: "Demonstrationsexperiment zur Laser-Energieübertragung Kooperation zwischen der TU Kaiserslautern TU Kaiserslautern und der EADS-Space Transportation Bremen."—  Präsentation transkript:

1 Demonstrationsexperiment zur Laser-Energieübertragung Kooperation zwischen der TU Kaiserslautern TU Kaiserslautern und der EADS-Space Transportation Bremen DPG-Tagung 2004 München Energiewirtschaft C.A.Schäfer, H.J.Foth TU Kaiserslautern F.Steinsiek, W.P.Foth, K.H.Weber EADS-ST

2 Motivation Anwendungsgebiete der Laserenergieübertragung im Weltraum: 1. Versorgung von Satelliten im Erdorbit von einer Zentralstation aus Solarzellenflächen werden überflüssig 2. Versorgung eines Rovers bei unbemannten Planetenmissionen Verlängerung der Missionsdauer

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4 Demonstrationsexperiment: Spezifikationen Nd:YAG: nm, 5 W cw, Nd:YAG: nm, 5 W cw, angepasste GaInP-Solarzellen angepasste GaInP-Solarzellen Übertragungs-Entfernung: ~100 m Übertragungs-Entfernung: ~100 m Strahlnachführung bei beweglichem Empfänger Strahlnachführung bei beweglichem Empfänger passiver Empfänger passiver Empfänger –Signal wird durch Reflexionen am Empfänger erzeugt

5 Der Empfänger: Mini-Rover (FiveCo, CH) 24x11 cm 24x11 cm V Max = 5,5 cm/s V Max = 5,5 cm/s 4 Elektromotoren 4 Elektromotoren Videokamera Videokamera Benötigte Leistung: Benötigte Leistung: –Standby: 220 mW –Motoren: 120 mW –Kamera: 600 mW Gesamt: ~1000 mW Gesamt: ~1000 mW

6 Solarzellendesign (RWE-Schott-Solar, Heilbronn) Einzelzelle:

7 Solarzellendesign

8 Strom-Spannungskennline der Solarzellenanordnung

9 Leistungsübertragung in Abhängigkeit der Position des Laserstrahls

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11 Der Aufsatz des Rovers Reflexionsfolie Reflexionsfolie ______ Solarzellenfläche Solarzellenfläche ____ Drehmotor Drehmotor _________

12 Übertragungsbilanz der Laserleistung ElementVerluste Optik 5 % autom. Nachführung 1 – 5 % 1 – 5 % Solarzellen 60 % Spannungstrans- formation auf 6 V 20 % Gesamt % %

13 Verluste durch die Nachführung (bei langsamer Fahrt) EntfernungVerluste 35 m < 1% 55 m < 1% 130 m ca. 5% 230 m > 20%

14 Versuch bei großen Distanzen

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16 Ergebnisse des Experiments: Rover wurde mit Energie versorgt Rover wurde mit Energie versorgt Wirkungsgrad Laserausgangsleistung- elektrische Leistung > 20% Wirkungsgrad Laserausgangsleistung- elektrische Leistung > 20% Hohe Zuverlässigkeit bis über 100 m Entfernung Hohe Zuverlässigkeit bis über 100 m Entfernung automatisches Finden und Nachführen automatisches Finden und Nachführen

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