Simulación y modelización de paneles solares y de sistemas de potencia para aplicaciones espaciales. - Godfrin, Elena María (2015)
El Departamento Energía Solar [DES] de la Comisión Nacional de Energía Atómica de Argentina [CNEA] realiza actividades de investigación y desarrollo relacionadas con el aprovechamiento de la energía solar mediante conversión fotovoltaica para aplicaciones espaciales y terrestres. El desarrollo de dispositivos solares para satélites comenzó en 1995, en el marco de una colaboración entre la CNEA y la Comisión Nacional de Actividades Espaciales [CONAE]. A partir de marzo de 2001, luego de la firma del primer convenio de cooperación específica entre la CNEA y la CONAE, el DES y un grupo interdepartamental del Centro Atómico Constituyentes [CAC] se encuentran trabajando en el desarrollo de paneles solares para misiones satelitales previstas en el Plan Espacial Nacional. Este convenio, encuadrado dentro de la Ley Nº 23.877 de Promoción y Fomento a la Innovación Tecnológica, dio lugar a la iniciación en el CAC del Subproyecto Paneles Solares como parte de los Proyectos SAC-D y SAOCOM, para diseñar, fabricar y ensayar los paneles fotovoltaicos de ambas misiones. Las actividades previstas incluían, además del desarrollo de las tecnologías de fabricación y ensayo de los paneles, la elaboración de modelos teóricos que permitieran diseñar y simular el funcionamiento del sistema de generación de energía eléctrica [sistema de potencia] del satélite a lo largo de la vida útil de la misión. En este trabajo se presentan los códigos computacionales desarrollados para dichos modelos, su aplicación al diseño de los paneles solares del SAC-D, la simulación del sistema de potencia de este satélite y la validación del modelo mediante el análisis de la telemetría enviada por el SAC-D. Inicialmente, la fecha de lanzamiento prevista para el SAOCOM era anterior a la del SAC-D, motivo por el cual el desarrollo y análisis de los resultados de los códigos computacionales se iniciaron con las configuraciones del SAOCOM y se presentan aquí sin pérdida de generalidad. Los modelos desarrollados permitieron diseñar la configuración eléctrica de los paneles solares y verificar que la misma cumpliría con los requerimientos de energía de las misiones. Asimismo, se realizó un análisis estadístico de la evolución de las características eléctricas de las celdas solares durante el proceso de ensamblado de las mismas, previo a su integración a los paneles solares. Este análisis permitió evaluar la influencia de los diferentes procesos (esencialmente, soldadura y pegado) sobre dichas características eléctricas, contribuyendo a mejorar los mismos y mejorando en consecuencia el aseguramiento de la calidad del producto final, los paneles solares. El estado de desarrollo de paneles solares alcanzado en la CNEA pasó exitosamente todas las revisiones realizadas durante la ejecución del Proyecto SAC-D/Aquarius ['Preliminary Design Review', 'Critical Desgin Review', etc.]. La documentación relativa al diseño y simulación de los paneles solares presentada en dichas revisiones fue elaborada en el marco del presente trabajo. El SAC-D fue puesto en órbita exitosamente el 10 de junio de 2011, desde la base aérea de Vandenberg, EE.UU., momento a partir del cual comenzó a transmitir por telemetría mediciones de las variables de los diferentes subsistemas del satélite y, en particular, de las características eléctricas de los paneles solares. Los datos recibidos de los paneles solares se encuentran en buen acuerdo con los valores obtenidos por simulación a partir de las mediciones realizadas en Tierra. Finalmente, se estudiaron datos telemétricos del satélite SAC-D recibidos en el período junio de 2011 a abril de 2013, a fin de evaluar la posible degradación de los paneles solares como consecuencia del ambiente espacial [partículas cargadas, radiación ultravioleta, micrometeoritos, etc.] y de estimar la influencia del albedo en la generación de energía. El análisis de los datos recibidos por telemetría no mostró ninguna degradación en las características eléctricas de los paneles solares en el citado período.