Το υποσύστημα Solar Energy Management (SEM) είναι υπεύθυνο για την έρευνα, το σχεδιασμό, τη ανάλυση και εν τέλη την πρακτική υλοποίηση του φωτοβολταϊκου πλαισίου, της συστοιχίας μπαταριών και του γενικου κυκλώματος διαχείρησης ενέργειας.
Φωτοβολταϊκά
Η επιλογή του κατάλληλου φωτοβολταϊκού στοιχείου είναι ζωτικής σημασίας για την αυτονομία του Phoenix. Το συνολικό φωτοβολταϊκό πλαίσιο θα πρέπει όχι μόνο να καλύπτει τις ενεργειακές απαιτήσεις του UAV, αλλά και να είναι κατάλληλο κατασκευαστικά προκειμένου να ενσωματωθεί στην πτέρυγα του αεροσκάφους μας. Για το λόγο αυτό, τα φωτοβολταϊκά κύτταρα πρέπει να έχουν αντίστοιχα υψηλή απόδοση, και να είναι ευέλικτα ώστε να προσαρμόζονται στην καμπυλότητα της πτέρυγας.
Τα ονομαστικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών μας, καθώς και άλλες σημαντικές παράμετροι και συντελεστές, είναι χρήσιμα για τα μέλη της υποομάδας, καθώς παρέχουν μια πλήρη εικόνα των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς του φωτοβολταϊκού κελιού. Αυτές οι τιμές αξιοποιούνται για την προσομοίωση της συμπεριφοράς του συνολικού φωτοβολταϊκού πλαισίου σε διάφορες καιρικές συνθήκες με τη χρήση επιλεγμένων λογισμικών, κάποια απο τα οποία έχουν αναπτυχθεί από την ομάδα.
Τα μέλη του υποσυστήματος είναι επίσης υπεύθυνα για την υλοποίηση του φωτοβολταϊκού πάνελ, η οποία περιλαμβάνει το σχεδιασμό της συνδεσμολογίας των κελιών(cell) παράλληλα με τη κατάλληλη τοποθέτηση διόδων, την συγκόλληση των επιμέρους φωτοβολταϊκών στοιχείων και σε συνεργασία με το Structural την υλοποίηση του πάνελ στην πτέρυγα του UAV.
Διάγραμμα Ροής Ενέργειας
Ένα συγκεκριμένο κύκλωμα φόρτισης πρέπει να κατασκευαστεί έτσι ώστε να γίνεται φόρτιση των επαναφορτιζόμενων μπαταριών μέσω των φωτοβολταϊκών. Μετά την επιλογή των κατάλληλων υλικών ακολουθεί μια διαδικασία προσεκτικής σύνδεσης τους. Ο στόχος μας είναι η μετατροπή της μεταβαλλόμενης τάσης εξόδου των φωτοβολταϊκών σε μια σταθερή τάση για την φόρτιση των μπαταριών και της τροφοδοσίας του ηλεκτρικού κινητήρα του αεροπλάνου. Επιπλέον πρέπει να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή αξιοποίηση της παραγόμενης ενέργειας από τα φωτοβολταϊκά.
Επιπλέον, το υποσύστημα είναι αρμόδιο για την επιλογή ενός κατάλληλου Maximum Power Point Tracker (MPPT) για να διασφαλίσει τη βέλτιστη διαχείρηση και κατανομή ενέργειας στον κινητήρα, τα ηλεκτρονικά και το Battery Management System (BMS) που οδηγεί στην μπαταρία αντίστοιχα.
Μια εικόνα που δείχνει τη γενική διαμόρφωση δίνεται παρακάτω.
Συστοιχία μπαταριών
Αφού οριστούν οι ενεργειακές απαιτήσεις του UAV, επιλέγονται οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Οι μπαταρίες τύπου Li-Ion προτιμώνται για την ανώτερη ενεργειακή τους πυκνότητα. Η συνδεσμολογία και η χωρική διάταξη της συστοιχίας μπαταριών πρέπει να μελετηθούν προσεκτικά και να ληφθούν υπόψη οι ανάγκες του ηλεκτροκινητήρα και άλλων περιφερειακών ηλεκτρονικών όπως ο MPPT.
Tα ονομαστικά χαρακτηριστικά τους καθώς και τα χαρακτηριστικά φόρτισης και αποφόρτισής τους λαμβάνονται υπόψη όταν προσομοιώνεται το κύκλωμα φόρτισης τους με την χρήση λογισμικού.
