Орбитальные солнечные электростанции

[Shestoper]

На 1 а. е. от Солнца батарея в космосе будет за год получать в 5-8 раз больше энергии, чем на поверхности Земли (в разных широтах). Даже если потери энергии при передаче из космоса составят 50% - все равно размещение батарей в космосе выгодно, если есть дешевое средство выведения.
Производство 1 м2 монокристаллических батарей стоит порядка 1000 $, пленочных аморфных - на порядок меньше, наноантенны в перспективе будут ещё дешевле.
Пленочные батареи вместе с силовым каркасом вполне могут иметь массу порядка 50-100 грамм/м2, снимать в одного м2 можно 100 Вт уже при современном КПД батарей на аморфном кремнии.
При цене выведения 300 долларов/кг выведение стоит в разы меньше, чем производство, так что орбитальные СБ будут экономические как минимум вдвое эффективнее, чем установленные на экваторе.
А земные СБ - хоть и не самый дешевый вид энергетики, но вполне работоспособный.
Им есть много альтернатив, если рассматривать энергетику современного масштаба, с потреблением энергии на поверхности Земли.
Но если энергетика вырастет на порядки, и большая часть энергии будет потребляться в космосе - альтернативой СБ может быть только термояд, но сегодня у него технический риск и неопределенность экономических параметров намного выше, чем у СБ.

[Ded]

Shestoper пишет:
наноантенны в перспективе будут ещё дешевле

Ну-ну... Объясните, что это? Или приставка "нано" говорит сама за себя?

"Даже если потери энергии при передаче из космоса составят 50%". А почему 50%?

[Shestoper]

Ded пишет:
Ну-ну... Объясните, что это? Или приставка "нано" говорит сама за себя?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E0%ED%EE%E0%ED%F2%E5%ED%ED%E0

Ded пишет:
 А почему 50%?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%F1%EC%E8%F7%E5%F1%EA%E0%FF_%FD%ED%E5%F0%E3%E5%F2%E8%EA%E0

[vlad7308]

Shestoper пишет:
На 1 а. е. от Солнца батарея в космосе будет за год получать в 5-8 раз больше энергии, чем на поверхности Земли (в разных широтах). Даже если потери энергии при передаче из космоса составят 50% - все равно размещение батарей в космосе выгодно, если есть дешевое средство выведения.
Производство 1 м2 монокристаллических батарей стоит порядка 1000 $, пленочных аморфных - на порядок меньше, наноантенны в перспективе будут ещё дешевле.
Пленочные батареи вместе с силовым каркасом вполне могут иметь массу порядка 50-100 грамм/м2, снимать в одного м2 можно 100 Вт уже при современном КПД батарей на аморфном кремнии.
При цене выведения 300 долларов/кг выведение стоит в разы меньше, чем производство, так что орбитальные СБ будут экономические как минимум вдвое эффективнее, чем установленные на экваторе.
А земные СБ - хоть и не самый дешевый вид энергетики, но вполне работоспособный.
Им есть много альтернатив, если рассматривать энергетику современного масштаба, с потреблением энергии на поверхности Земли.
Но если энергетика вырастет на порядки, и большая часть энергии будет потребляться в космосе - альтернативой СБ может быть только термояд, но сегодня у него технический риск и неопределенность экономических параметров намного выше, чем у СБ.

Вот Вы сами и рассказали, почему масштабных СКЭС нет и не будет.
Даже по чисто технологическим причинам.

[Shestoper]

vlad7308 пишет:
Вот Вы сами и рассказали, почему масштабных СКЭС нет и не будет.
Даже по чисто технологическим причинам.

Вы и прошлые два раза обосновывали своё мнение столь же глубокомысленными аргументами?

[Shestoper]

Уже существует технология производства СБ из лунного реголита без применения привозных реагентов. КПД полученных батарей всего 1%, зато технология простая и сырья целая Луна: http://www.membrana.ru/particle/8122
http://www.membrana.ru/particle/3385

[vlad7308]

только энергия, потребная для вывода вашей батареи на ГСО, сравнима с энергией, которую эта батарея выработает за все время своего существования
если вас это не смущает, то что я могу сделать?
и это не говоря уже о других затратах, рядом с которыми затраты на выведение покажутся смешными

практически-технологически глобальная СКЭС сейчас - невозможна.
теоретически, в некоем обозримом будущем - возможна, но технико-экономически невыгодна.
а в некоем отдаленном будущем, когда она могла бы в принципе стать выгодна - она будет не нужна.

СЭС - любые - всегда останутся узко-нишевым и специфическим источником энергии.

[Shestoper]

vlad7308 пишет:
только энергия, потребная для вывода вашей батареи на ГСО, сравнима с энергией, которую эта батарея выработает за все время своего существования
если вас это не смущает, то что я могу сделать?

Если человек до четвертого класса не научился арифметике, то помочь может только дефектолог.
В космосе с 1 кг СБ вполне реально снимать 1 кВт мощности. С учетом КПД доставки энергии на Землю - 500 Вт. За 1 год это составит 15,77 ГДж. Учтем ещё массу антенн - получается, что один кг электростанции, доставленный на ГСО, отправит на Землю за год порядка 10 ГДж. ХС для полета на ГСО с учетом аэродинамических и гравитационных потерь и затрат ХС на маневрирование не выше 15 км/c. Чтобы разогнать до такой скорости 1 кг, нужна энергия 112,5 МДж. Пусть в случае стрельбы из электромагнитной катапульты ПН составит 50% массы снаряда, остальное - теплозащитная оболочска и двигатели маневрирования с запасом топлива.
Значит на разгон кг ПН нужно потратить 250 МДж.
КПД пушки Гаусса - около 7%.
За 1 год СБ вернет на Землю в 3 раза больше энергии, чем нужно для её выведения.
За все время функционирования на орбите - в десятки раз больше.
После деградации батареи можно не везти с Земли новую, а переплавить и переработать отслужившую свой срок - в ней уже есть чистый кремний, не нужны новые энергозатраты на выведение, и снижается экологическая нагрузка на биосферу Земли.

А в случае лунных батарей местного производства их вообще не нужно никуда с Луны везти.

[vlad7308]

Shestoper пишет:
Если человек до четвертого класса не научился арифметике, то помочь может только дефектолог.

а когда человек к 30-40 годам не научился ничему, КРОМЕ арифметики?
как называется такой врач?

какие катапульты?!
какой киловатт с килограмма СБ?!
какая доставка энергии на Землю?!
какие лунные батареи?!!!!!
ужас-ужас-ужас...

[Shestoper]

"Лунный пояс" по диаметру Луны шириной 400 км способен выдавать порядка 10 ТВт энергии, с учетом смены дня и ночи на Луне, низкого КПД батарей из реголита и наличия неровностей рельефа, на которых строить батареи будет неудобно (так что 400-километровая полоса  скорее всего будет покрыта СБ не сплошь, а с разрывами). Если при передаче энергии потери составят 70% - даже оставшиеся 30% примерно равны мощности всех современных земных электростанций.
Но на будущее есть более интересное решение - делать из реголита пленочные батареи и запускать в космос. Гравтация у Луны слабая, затраты на выведение будут небольшие. Из одного кубометра реголита можно произвести сотни  м2 пленочных батарей.
Поэтому в перспективе из 10 триллионов кубометров реголита (карьер площадью миллион км2 и глубиной 10 м) можно будет произвести не меньше миллиарда км2 СБ, которые даже при КПД 1% выдадут порядка 14 Петаватт мощности.

[Shestoper]

vlad7308 пишет:
какие катапульты?!
какой киловатт с килограмма СБ?!
какая доставка энергии на Землю?!
какие лунные батареи?!!!!!
ужас-ужас-ужас..

И этот человек рассуждает о блистательных перспективах термоядерных реакторов, на фоне которых катапульты, мазеры и перерабатывающие реголит роботы просты как телеграфный столб. Причем гелий для термояда в длительной перспективе придется возить аж с газовых гигантов, на Луне не так уж много.
Вы уж определитесь, в ваших же терминах термояд это мега-ужас.

[vlad7308]

Шестопер, Вы все таки слишком много в детстве читали Технику-молодежи.
А я по образованию инженер-физик и привык более реально смотреть на мир.

[Shestoper]

А я по образованию физик-теоретик, работаю по специальности, так что не надо мериться дипломами.
Если циклопические космические электростанции сейчас кажутся обывателю нереальными, то термояд это вообще непонятное ему шаманство.    
А что касается будущего - мы пока слишком мало знаем о деталях конструкции промышленных термоядерных реакторов и горно-обогатительных космических комплексов по добыче гелия, чтобы с уверенностью говорить о неконкурентосопобности энергии естественного термоядерного реактора по сравнению с искусственными.
Во всяком случае и солнце, и термояд, при условии вынесения энергетики в космос, дают возможность человечеству на порядки нарастить энергопотребление, причем без опасения исчерпания ресурсов энергии в исторически обозримой перспективе. Другие известные нам источники энергии такими возможностями принципиально не обладают.
Если фантазировать - то может будем выкачивать энергию физического вакуума, и даже термояд с ним конкурировать не сможет.    
Но если строить прогнозы на основе известной сегодня информации - про параметры СБ можно говорить гораздо более определенно, чем про параметры термоядерных реакторов. Ладно бы речь шла про тритиевую реакцию, с ней давно мудохаются в  лабораторных установках. Зажечь гелий сложнее. Принципиально конечно возможно, но сколько именно будет стоить кВт*ч - сейчас говорить очень сложно.

[vlad7308]

Никто никогда не будет добывать никакого гелия в атмосферах планет-гигантов.
Промышленная генерация скорее всего начнется с D-D. Либо/плюс, менее вероятно, но возможно - p-B11.

И что Вы вообще прицепились к термояду? я его вскользь упомянул лишь для примера
замените термояд на ториевые/жидкосолевые/БН реакторы, если вас так раздражает термояд

это все - нормальные разумные источники для базовой сетевой генерации сравнительно недалекого будущего, 30-60 лет. Мы с Вами даже имеем шанс дожить

а СКЭС - из мира сказок про "далекие времена, когда Человек станет настолько могуч, что...".
При этом всегда умалчивается, что если он станет настолько могуч, то ему не понадобится СКЭС.

[Shestoper]

vlad7308 пишет:
Никто никогда не будет добывать никакого гелия в атмосферах планет-гигантов.
Промышленная генерация скорее всего начнется с D-D.

Из-за нейтронного потока придется регулярно заменять конструкции реактора, к тому же  фонящие из-за наведенной активности. Реакция с гелием самая приятная, нейтронов выделяется мизер, только за счет побочных реакций.

vlad7308 пишет:
ормальные разумные источники для базовой сетевой генерации сравнительно недалекого будущего, 30-60 лет.

На 60 лет и угля хватит.
А когда Человек станет могуч, он либо перенесет 99% энергоемкой деятельности в космос, либо энерговыделением превратит Землю в Венеру.
И в эти времена земные запасы тория ему будут на один зуб, подойдет только термояд в естественных или искусственных реакторах.
Причем эти времена технически возможно устроить так быстро, что их ещё увидят долгожители из числа уже родившихся младенцев (даже если считать, что продолжительность жизни не возрастет, а скорее всего она резко увеличится).

[vlad7308]

Shestoper пишет:

vlad7308 пишет:
Никто никогда не будет добывать никакого гелия в атмосферах планет-гигантов.
Промышленная генерация скорее всего начнется с D-D.

Из-за нейтронного потока придется регулярно заменять конструкции реактора, к тому же фонящие из-за наведенной активности. Реакция с гелием самая приятная, нейтронов выделяется мизер, только за счет побочных реакций.

я все это знаю, как и многое другое из этой области.
Но добывать гелий-3 хоть на Луне, хоть в атмосферах планет-гигантов все равно никто никогда не будет.

Shestoper пишет:

vlad7308 пишет:
нормальные разумные источники для базовой сетевой генерации сравнительно недалекого будущего, 30-60 лет.

На 60 лет и угля хватит.
А когда Человек станет могуч, он либо перенесет 99% энергоемкой деятельности в космос

ага. может и перенесет.
а СКЭС все равно не будет  

если у меня такая прорва дешевой энергии, и такой технологический уровень, что я могу построить работающую и экономически разумную СКЭС, то - мне не нужна СКЭС (у меня и так прорва дешевой энергии).
а если мне нужна СКЭС - значит у меня нет дешевой энергии и нужного технологического уровня, и следовательно СКЭС я построить не могу.
такая вот фигня получается

[Юрий Михайлович Темников]

Экономически разумная и работающая СКЭС уже существует!Прикиньте общую мощность и экономическую эффективность СБ на спутниках-ретрансляторах на ГСО и попробуйте их заменить чем-то другим.Стоимость энергии при решении каких либо задач явно вторична .По поводу стоимости СКЭС всякая технология после своего постепенного совершенствования попадает в тупик из которого рождается новая технология,сейчас космонавтика находится именно в таком тупике в котором должны родиться "контуры грядущего".А СКЭС обязательно будут если сохранится поступательное развитие цивилизации.

[vlad7308]

ну вот видите, Шестопер?
Юрий Темников с вами согласен.
а это - очень подозрительный фактор

[Ded]

Shestoper пишет:

Ded пишет:
Ну-ну... Объясните, что это? Или приставка "нано" говорит сама за себя?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CD%E0%ED%EE%E0%ED%F2%E5%ED%ED%E0

Ded пишет:
 А почему 50%?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%F1%EC%E8%F7%E5%F1%EA%E0%FF_%FD%ED%E5%F0%E3%E5%F2%E8%EA%E0

С аргументами понятно.
А как с техникой???

[pkl]

Pretiera пишет:
1) большую часть этих 15 ТВт можно потреблять на месте
2) транспорт потребляет 3-4 ТВт но с развитием космической инфраструктуры потребление энергии наземным транспортом сократится
3 ТВт потребуют поставок 2000000 тонн водорода в сутки (что в 5-10 раз меньше суточной нефте/газодобычи)
это все равно дофига (объем спуска с орбиты многоват и греет атмосферу) но на Земле высвобождаются огромные мощности ГЭС и посевные площади под СЭС так что скорее всего поставки водорода на Землю будут носить вспомогательный характер
представим конец XXI века
население Земли 8 миллиардов человек, промышленный кластер меркурия и пояса астероидов (энергопитания от СКЭС Меркурия) поставляют на Землю 3 000 000 тонн биомассы в год что вполне представимо
а вот уже поставка материалов и полуфабрикатов потребует трафика в 1-5 млрд тонн в год. но опять же большую часть потребляет промышленность (станки и оборудование) и останутся на орбите на этом фоне трафик топлива в 0,5-1 млрд тонн в год не кретичен
проще вывозить потребителей в О'Нилы
экспорт людей и биооснвы с Земли 1-10 млн тонн в год

Даже несколько процентов от этих 15 ТВт - это умопомрачительная величина. И такие грузопотоки - это нечто!!! Лучше уж тогда лучом энергию перебрасывать. Фишка околосолнечных СКЭС как в том, что там /около Меркурия/ очень мощные потоки энергии. И, соответственно, коллекторы тоже получаются сравнительно небольшими /но не радиаторы!!!/. Отсюда, соответственно и идея - да, солнечная энергетика. Но КОМПАКТНАЯ! Может быть даже не надо будет осваивать Луну и Меркурий, а запускать всё с Земли!