СЭС в космосе [альтернатива отходам для Streamflow]

[Татарин]

Если светить лазером, то СБ могут и сгодиться.
Одну длинну волны они преобразуют оч хорошо.
Есть такое в природе - лазер с солнечной накачкой?

Да есть... которые светом накачиваются - сколько угодно. Нужно просто выбрать подходящий по массе и КПД (охлаждать-то в космосе нечем). И все равно без зеркал-концентраторов не обойтись...

[Agent]

А если СБ да на КА, то можно этим лазером разгонять

[X]

1. Ну так уменьшение цены - "постэффект". То есть - сначала появляется, реализуется и оплачивается масштабная доставка грузов, а уж затем аэрокосмос за эти деньги удешевляет производство и снижает расценки. То есть первым станциям придется очень туго.

2. "Не так уж и дорого" - это что-то порядка тысяч-десятков тысяч долларов за киловатт только излучатель (вместе с выводом, конечно).
3. А тут уже возникают пересечения с пунктом 2. Чем короче волна, тем вроде как дороже сейчас оборудование.

4. Гм. Если при этом хоть 2% СВЧ рассеивается по округе...

5. Крайний случай может наступить очень быстро - есть все шансы не успеть. По результатам исследований американских домохозяек кошка в микроволновке живет около десятка секунд...

6. Красота в том, что если тепло скидывать в атмосферу, то не будет рядом никаких облаков. Рядом - будут, в избыточном количестве. А прямо над станцией - нет.

7. Большое. Неудобно выводить. Неудобно ориентировать. Живучесть понижена. Невозможно перекидывать частично энергию от приемника к приемнику. Впрочем, это неважно. Фокусировка не работает. :\

8. Нагретые СБ долго не живут. Плюс дополнительная вполне халявная энергия.

9. Да. Но я не имел в виду сам полюс.

11. Из разных мест и проспектов.

12. Формально - да... Но у меня ж указана стоимость постройки, а не разработки. Плюс эксплутационные расходы (которые хотя и небольшие, но не строго 0).
Хотя при отпускном тарифе 10 центов/квт*ч и 100% КИУМ 8ГВт - это 7 Г$/год... Симпатичная цифирь...

1.Если сначала создать подходящий многоразовый носитель, а потом уже выводить грузы на орбиту никакой "постэффект" не будет.

2-3. Я в этом не специалист. Можно указать ссылку?

4. Не рассеивается, а поглощается (от 1 до 7 % в зависимость от погоды)

5. Нормальная система управления может среагировать за секунду - ДО НАЧАЛА облучения.

7. А как будете делать фокусировку?

8. Можно указать ссылку?
В книге В.М.Андреева, В.А.Грилихеса и В.Д.Румянцева "Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения" Ленинград 1989 г. приводятся следующие данные:
С увеличением степени концентрации солнечного излучения (Кс) к.п.д. ФЭП (фотоэлектрических преобразователей) увеличивается до максимума, а потом падает. Кремниевые ФЭП имеют максимальный к.п.д. выше 20 % при Кс = 50 - 100. При Кс = 1 - к.п.д. = 17 %.
ФЭП на основе GaAs показывают к.п.д 25 – 26 % при Кс = 500 – 1000 и 20 % при Кс = 2500!
С увеличением рабочей температуры ФЭП к.п.д. падает, но увеличивается радиационная устойчивость. Концентратор может защищать ФЭП от вредной радиации.

[Agent]

Для кремния макс температура 85 градусов кажись. Потом начинаються необратимые разрушения.
При 50 градусах КПД падает уже на 20%. Обычно в характеристиках СБ указывают КПД при 25 градусах.
Коефициент роста КПД от Кс всего 1.2 для кремния.
Далее. У кремния запретная зона всего 1.1эВ. Все что выше - прямиком в нагрев. А солнечные фотоны в основном как раз повыше.

[X]

1. Максимальная рабочая температура:
 Si –     100 – 150 'C
GaAs – 300 – 400 'C
CdS –   500 – 650 'C
GaP –   500 – 650 'C

2. Про лазеров с прямой накачкой солнечным излучением. У них преимущество – расходимость лазерного пучка очень малая. Но пока к.п.д. такого лазера очень малый - 0.1 %. По оценкам можно поднять до 1 - 20 %.

3. Недавно появилось новое направление - вариант солнечной энергоустановки на основе термоэлектрохимических преобразователей (ТЭХП). Над ним работает РКК "Энергия" в сотрудничестве с Государственным научным центром Российской Федерации "Физико-энергетический институт" (ГНЦ РФ "ФЭИ"), возглавляемым академиком В.И.Субботиным [11]. Здесь в основу положен принцип использования электрохимического потенциала натрия при разных температурах. Как показывает предварительный анализ, это направление работ довольно перспективное и позволяет получить достаточно высокие энергомассовые характеристики преобразователя за счет непосредственного преобразования энергии. К.п.д. такой установки будет более 35 % при верхней температуры цикла 910 - 930 °С и нижней температуры цикла 280 - 350 °С. Срок службы ожидается свыше 10 лет.
11. Семенов Ю.П. - Новые российские технологии в ракетно-космической технике последних лет. Вестник РАН, 2000, 70, N 8, с. 696-709

[Татарин]

Для кремния макс температура 85 градусов кажись. Потом начинаються необратимые разрушения.

Ну, не обязательно 85... да и граница вовсе не такая жесткая. Просто с повышением температуры ускоряется диффузия примесей. С этим вполне можно бороться. Силовая электроника сейчас вполне себе работает вплоть до 150.

Далее. У кремния запретная зона всего 1.1эВ. Все что выше - прямиком в нагрев. А солнечные фотоны в основном как раз повыше.

Ну-у, нет...
Во-первых, все ж квантовый максимум (количество квантов с энергией) у Солнца как раз-таки около микрона (1.24эВ). А именно количество квантов нас интересует, правильно?
Во-вторых, все что выше прямиком в нагрев не пойдет, в нагрев пойдет избыточная энергия электрон-дырочной пары. То есть, если квант был 2эВ, то 0.9 уйдет в нагрев, да. Но при этом 1.1эВ все ж будет использовано по назначению.
В третьих... допировать кремний нам Коран не запрещал , да и почему именно кремний? и почему однокаскадный?

[Татарин]

1. Максимальная рабочая температура:
 Si –     100 – 150 'C
GaAs – 300 – 400 'C
CdS –   500 – 650 'C
GaP –   500 – 650 'C

2. Про лазеров с прямой накачкой солнечным излучением. У них преимущество – расходимость лазерного пучка очень малая. Но пока к.п.д. такого лазера очень малый - 0.1 %. По оценкам можно поднять до 1 - 20 %.

3. Недавно появилось новое направление - вариант солнечной энергоустановки на основе термоэлектрохимических преобразователей (ТЭХП). Над ним работает РКК "Энергия" в сотрудничестве с Государственным научным центром Российской Федерации "Физико-энергетический институт" (ГНЦ РФ "ФЭИ"), возглавляемым академиком В.И.Субботиным [11]. Здесь в основу положен принцип использования электрохимического потенциала натрия при разных температурах. Как показывает предварительный анализ, это направление работ довольно перспективное и позволяет получить достаточно высокие энергомассовые характеристики преобразователя за счет непосредственного преобразования энергии. К.п.д. такой установки будет более 35 % при верхней температуры цикла 910 - 930 °С и нижней температуры цикла 280 - 350 °С. Срок службы ожидается свыше 10 лет.
11. Семенов Ю.П. - Новые российские технологии в ракетно-космической технике последних лет. Вестник РАН, 2000, 70, N 8, с. 696-709

1. Да, спасибо. Что-то вроде того. Ну, значит, будем использовать арсенид галлия...

2.
Гм. А _каких_ лазеров?
Ведь очень много активных сред, которые можно накачивать светом... очень много. Почему-то мне никак не верится, что оптимальнейшие из них дают 0.1 процент... скорее это был лазер подобраный из каких-то других критериев, не КПД (ну, по стоимости, скажем, или по длине волны для каких-то определенных целей).

3. Очень интересно! Спасибо.

[pkl]

Н-даа... :? Не лучше ли наладить на Луне энергоёмкое производство и швырять на Землю, например, алюминиевые чушки? Вынос энергоёмких производств за пределы планеты мне представляется более перспективным переброски солнечной энергии на Землю :?

[Agent]

1. Максимальная рабочая температура:
 Si –     100 – 150 'C

а ну найдите мне выпускаемый образец хотя бы на 90
Рекомендуют больше 55-65 не греть. Температура и срок жизни - кубическая зависимость. В лучшем случае

[Agent]

....
В третьих... допировать кремний нам Коран не запрещал , да и почему именно кремний? и почему однокаскадный?

Да потому что все остальное стоит космических денег.
Ну работает на 150 градусах пару недель с КПД 0.1
Оно надо?

[Татарин]

1. Максимальная рабочая температура:
 Si –     100 – 150 'C

а ну найдите мне выпускаемый образец хотя бы на 90
Рекомендуют больше 55-65 не греть. Температура и срок жизни - кубическая зависимость. В лучшем случае

КП707В2,мощный полевой транзистор
Типовые применения следующие: импульсные источники питания, совместно с ИМС КР1033ЕУ5А1
Основные характеристики
* Рабочая температура кристалла 150°C
 

Нашел не я, но скопировать не влом.

[Татарин]

....
В третьих... допировать кремний нам Коран не запрещал , да и почему именно кремний? и почему однокаскадный?

Да потому что все остальное стоит космических денег.
Ну работает на 150 градусах пару недель с КПД 0.1
Оно надо?

Да прямо уж... космических. Экономить на КПД и стойкости тут будет себе дороже. Плотности потока энергии большие.

Допустим, у нас в космосе лазер в гигаватт с оптимальной длиной волны. Допустим, что ограничений по качеству оптики на фокусировку у нас нет, мы вольны выбирать размер пятна по желанию.

Для плотности потока 1МВт/м2 это всего 1000м2. Даже если у нас СБ стоят 5000$/м2 (то есть цена дичайшая, в пересчете на обычные условия 20-25$/Вт, при типичной 2-3-4$/Вт) это лишь 5М$, несравнимо со стоимостью космической системы и прочего. При этом каждый процент КПД - это 10МВт мощности или, в пересчете на деньги, около 3М$/год. То есть, разумно заплатить еще вдвое больше за СБ, которые дали бы выигрыш в 1%.

А Вы говорите...

[Татарин]

Н-даа... :? Не лучше ли наладить на Луне энергоёмкое производство и швырять на Землю, например, алюминиевые чушки? Вынос энергоёмких производств за пределы планеты мне представляется более перспективным переброски солнечной энергии на Землю :?

Производство должно быть уж _очень_ энергоемким.

Десять гигаватт мощности (копейки, по сути-то) перекидываемой на Землю - это больше 17 тысяч тонн алюминия в сутки... чем все это переправлять? как?

Это помимо замороки с собственно "выносом производства"... А ну-ка, вынесете мне на Луну все алюминивое производство мира... Кстати, все равно маловато будет. :\

[Agent]

КП707В2....

Фотопреобразователь найдите. Хотябы фотодиод.

[Agent]

А Вы говорите...

Я не могу сказать, сколько стоит арсенид галлиевая панель. Просто нет в продаже такого. Что я знаю, AsGa на порядки дороже кремния и пластина должна быть толще почемуто. Так что вряд ли в 5к за квадрат можно уложиться. Ориентируйтесь лучше на 50к

[Татарин]

КП707В2....

Фотопреобразователь найдите. Хотябы фотодиод.

Можно, наверное. Это непринципиально...

[Татарин]

А Вы говорите...

Я не могу сказать, сколько стоит арсенид галлиевая панель. Просто нет в продаже такого. Что я знаю, AsGa на порядки дороже кремния и пластина должна быть толще почемуто. Так что вряд ли в 5к за квадрат можно уложиться. Ориентируйтесь лучше на 50к

Потому что на "общем" рынке никто не будет переплачивать втрое за увеличение КПД раза в полтора. Это никому не надо.

Ну хорошо, пусть 50к$ . Что это меняет?
Это вовсе не суммы для такой системы... да и вообще для электростанции гигаваттной мощности.

[Agent]

Потому что на "общем" рынке никто не будет переплачивать втрое за увеличение КПД раза в полтора. Это никому не надо.

Ну хорошо, пусть 50к$ . Что это меняет?
Это вовсе не суммы для такой системы... да и вообще для электростанции гигаваттной мощности.

электроэнергия с АЭС стоит 2-3 цента за киловатт. "На "общем" рынке никто не будет переплачивать"

И у АЭС специфика - если топливо дорожает вдвое, то энергия всего на 8-10%

И стоимость стоительстыва АЭС составляет около 1 млн на МВт

ЗЫ: все цифры для США

[Татарин]

электроэнергия с АЭС стоит 2-3 цента за киловатт. "На "общем" рынке никто не будет переплачивать"

А вот это, знаете ли, вопрос не без хитростей.
Всякие ветряки когда ставят - переплачивают раза в два-три. При этом еще и технически это гораздо хуже, чем АЭС (ну не могут они в режиме базовой мощности работать, да и вообще эта их нерегулярность...). Однако...

И у АЭС специфика - если топливо дорожает вдвое, то энергия всего на 8-10%

Тут другая специфика: топлива нет, энергия не дорожает.

И стоимость стоительстыва АЭС составляет около 1 млн на МВт

Эх... ВАшими бы устами... Последние контракты (Финляндия, Китай) - 1.2-1.3$/ватт.

[Agent]

электроэнергия с АЭС стоит 2-3 цента за киловатт. "На "общем" рынке никто не будет переплачивать"

А вот это, знаете ли, вопрос не без хитростей.
Всякие ветряки когда ставят - переплачивают раза в два-три. При этом еще и технически это гораздо хуже, чем АЭС (ну не могут они в режиме базовой мощности работать, да и вообще эта их нерегулярность...). Однако...

И у АЭС специфика - если топливо дорожает вдвое, то энергия всего на 8-10%

Тут другая специфика: топлива нет, энергия не дорожает.

И стоимость стоительстыва АЭС составляет около 1 млн на МВт

Эх... ВАшими бы устами... Последние контракты (Финляндия, Китай) - 1.2-1.3$/ватт.

Ветряки стоят уже ниже 5 центов. Затраты на строительство совпадают с АЭС. Токо вот территории им нада... ну и ветер не константа.