TU Berlin entwickelt leichtere Batterien für Satelliten
Im Projekt „SpaceBox“ entwickelt die TU Berlin gemeinsam mit Berliner Industriepartnern eine neue Generation von Satellitenbatterien auf Basis der Lithium-Schwefel-Technologie, die deutlich leichter und leistungsfähiger sein soll als bisherige Lösungen. Am Ende des Projekts soll ein qualifizierter Demonstrator die Eignung der Technologie für künftige Raumfahrtmissionen unter realistischen Weltraumbedingungen nachweisen.
Bild: Philipp Werner / TU Berlin
Im Forschungsprojekt „SpaceBox“ entwickelt das Fachgebiet Raumfahrttechnik der TU Berlin gemeinsam mit Berliner Industriepartnern eine neue Generation von Energiespeichern für Satelliten. Ziel ist ein integriertes Batteriesystem, das deutlich leichter und leistungsfähiger ist als heute gängige Lösungen. Gefördert wird das Vorhaben vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt über die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit rund drei Millionen Euro, die Laufzeit beträgt 30 Monate.
Mehr Energie bei weniger Gewicht
Satelliten sind auf zuverlässige Energiespeicher angewiesen, da ihre Solarzellen beim Flug durch den Erdschatten keine Energie erzeugen können. Batterien überbrücken diese Phasen und unterstützen den Betrieb, wenn an Bord kurzfristig mehr Leistung benötigt wird, als die Solarzellen liefern können. Im Mittelpunkt von „SpaceBox“ steht ein integriertes Batteriemodul auf Basis von Lithium-Schwefel-Technologie, die bei gleichem Gewicht deutlich mehr Energie speichern kann als die bislang meist eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien. Während Letztere typischerweise auf rund 150 Wattstunden pro Kilogramm kommen, soll die neue Technologie Energiedichten von mehr als 300 Wattstunden pro Kilogramm erreichen. Jedes eingesparte Kilogramm senkt dabei die Transportkosten ins All und schafft Spielraum für zusätzliche Nutzlast oder längere Missionsdauern.
Innerhalb des Konsortiums übernimmt die TU Berlin als Systemintegrator eine zentrale Rolle, definiert die Anforderungen an das Batteriemodul, entwickelt das Batteriemanagementsystem und koordiniert die späteren Qualifikationstests. Dieses System überwacht fortlaufend Spannung, Strom, Temperatur und Ladezustand der einzelnen Zellen und kann so frühzeitig erkennen, wenn etwas nicht wie vorgesehen funktioniert. Systemingenieur Philipp Werner erklärte, mit „SpaceBox“ verbinde man die langjährige Erfahrung der TU Berlin in der Satellitenentwicklung mit einer vielversprechenden Batterietechnologie, um ein vollständig integriertes und weltraumqualifiziertes Energiespeichersystem zu schaffen.
Qualifikation unter realistischen Bedingungen
Am Ende des Projekts soll ein qualifizierter Demonstrator nachweisen, dass sich die Technologie für künftige Raumfahrtmissionen eignet. Dafür testet die TU Berlin Batteriezellen, Elektronik, Batteriemanagementsystem sowie das vollständig integrierte Modul unter realistischen Weltraumbedingungen, mit Fokus auf Anwendungen im erdnahen Orbit sowie darüber hinaus. Zur geplanten Weltraumqualifikation gehören unter anderem Thermal-Vakuum-, Schock- und Vibrationstests sowie Lade-Entlade-Zyklen und Testreihen zur Widerstandsfähigkeit gegen Weltraumstrahlung. Partner im Projekt sind neben der TU Berlin die Berliner Unternehmen theion GmbH, die die neuartigen Batteriezellen entwickelt, sowie die Space Structures GmbH, die ein leichtes und robustes Gehäuse beisteuert.
Quelle: https://www.tu.berlin/news/pressemitteilung/energie-fuer-den-orbit