Орбитальные солнечные электростанции

[foogoo]

Да-да. Кольцо, ремонты, астероид и чёрную дыру в центре. Еще завод по производству антиматерии и кока-колы. Я ничего не забыл?

Если безумные идеи выдвигать, то самая безумная будет - использовать энергию вращения Земли.

[hcube]

Кольцевая организация самая простая. Ну, может кроме линейной.
Астероид при размере порядка даже Фобоса не дает заметной нагрузки на конструкцию - а тут всего 100 метров. Хотя, блин, Луна... может сдуть с орбиты.

Антиматерию и кока-колу - когда будет регулярное потребление. К слову сказать, СЭС вполне может например ловить и упаковывать солнечный ветер магнитной воронкой, его сепарировать, ожижать, и работать таким образом заправочной станцией ;-).

[goran d]

Да-да. Кольцо, ремонты, астероид и чёрную дыру в центре. Еще завод по производству антиматерии и кока-колы. Я ничего не забыл?

Если безумные идеи выдвигать, то самая безумная будет - использовать энергию вращения Земли.

Смейтесь не смейтесь но из вращения земли енергию производтить можно и даже у меня есть идея как ето делать

правда удельная мощность на масу конструкции будет мала

[Fakir]

foogoo

Если безумные идеи выдвигать, то самая безумная будет - использовать энергию вращения Земли.

Могу предложить идею еще лучше, хотя и краденую - использовать энергию вращения Луны. Дальше можно приняться за Марс, Юпитер (во где энергии-то!).

[goran d]

foogoo

Если безумные идеи выдвигать, то самая безумная будет - использовать энергию вращения Земли.

Могу предложить идею еще лучше, хотя и краденую - использовать энергию вращения Луны. Дальше можно приняться за Марс, Юпитер (во где энергии-то!).

Енергия луны изпользуется в приливных електростанцыях.

[чайник17]

Скорей всё-таки энергия вращения Земли используется в приливных электростанциях.  Если, в качестве мысленного эксперимента, остановить врещение Земли, выработка энергии сразу уменьшится раз в 30. Если остановить Луну, то мало что изменится. Если не нравится нефизичная остановка Луны, можно вместо этого приблизить Землю к Солнцу, чтобы приливы остались такими же, или заменить Солнце более тяжёлой звездой. В любом случае очевидно, что вращение Луны несущественно, просто нужно что-нибудь для создания градиента гравитационного поля (значение градиента важно, и несущественно, что он медленно вращается).

[foogoo]

Скорей всё-таки энергия вращения Земли используется в приливных электростанциях.  Если, в качестве мысленного эксперимента, остановить врещение Земли, выработка энергии сразу уменьшится раз в 30. Если остановить Луну, то мало что изменится. Если не нравится нефизичная остановка Луны, можно вместо этого приблизить Землю к Солнцу, чтобы приливы остались такими же, или заменить Солнце более тяжёлой звездой. В любом случае очевидно, что вращение Луны несущественно, просто нужно что-нибудь для создания градиента гравитационного поля (значение градиента важно, и несущественно, что он медленно вращается).

Для приливных сил важна не сила поля, а градиент. У Солнца градиент гравитационного поля слабее на 46% чем у Луны.

http://en.wikipedia.org/wiki/Tide

Earth is on average 179 times bigger than the Moon's, but because of its much greater distance, the Sun's field gradient and thus its tidal effect is smaller than the Moon's (about 46% as strong).

[Димитър]

hcube: Кстати, для лазера можно сделать приемник на основе СБ с очень высоким - скажем, порядка 70%, КПД - в силу монохроматичности излучения. И при этом относительно недорогой.

Татарин: До 95%. И с очень высокой удельной мощностью.

Goran d: поискал инфи про лазерных диодах:
 James Tyrrell "Diode lasers get fundamental push to highter power"
To date, nLight has engineered 73% efficient 100 W (975 nm) bars on copper micro-channel coolers, with peak performing single emitters reaching 76%.

Понимаете что получается!? Если у лазерного передатчика будет к.п.д 70 % и у монохроматичного фотоприемника – 70 %, общий к.п.д. передачи уже 49 %. Совсем даже приемлемая стоимость! Но длина волны оптического излучения намного меньше и его уже можно сконцентрировать с ГСО в пятно диаметром всего в несколько метров (а не километров!). Становится экономически еффективно делать ОСЭС намного меньше – уже не на 5 тысяч мегаватт, а на десятки или даже единицы мегаватт! А это уже совершенно другие затраты.

[hcube]

Небольшое замечание - с ГСО даже лазером (допустим, красный лазер 660 нм) метровое пятно получится если апертура лазера в которой обеспечена софазность, составляет примерно 23 метра ;-). Подчеркиваю - софазность.

Поэтому лично я предлагаю использовать 'лазер-с-бустером' (т.е. инициирующий излучатель и связанные с ним оптоволовонными кабелями настроенными на синфазность бустерные лазерные модули) и остановиться на диаметре излучателя в 4.5-5 метра, находящемся в пределах допустимых для запуска на современных РН. Это даст нам на поверхности круг в 4 (а учитывая разброс оптических характеристик атмосферы - то скорее в 40) метров. Площадку СБ 40х40 построить значительно проще чем километр на километр ;-). Она кстати и без лазера будет работать - только на значительно меньшей мощности ;-)

Причем для экспериментов вовсе необязательно даже в космос подниматься. Достаточно сделать тестовую линию передачи энергии на поверхности Земли - по сути, 50-километровая линия передачи эквивалентно заменяет потери луча на прохождение земной атмосферы.

Энергия, правда, получится дорогая. Так что лучше сразу подумать, где можно продать примерно (допустим, для естественного охлаждения самый минимум - 10-кратная концентрация мощности равной солнечной - т.е. 10 кВт на м2, а размер приемного поля - 40х40 метров, меньше делать уже невыгодно) 40х40х10 = 16 МВт мощности. Ну, допустим, поле 20х20 - 4 МВт. Это самый минимум который можно передать описанным передатчиком мощности. Где можно эту мощность применить? Т.е. куда будет дороже тянуть традиционную линию?

Кстати - вот вам еще приложение. Можно так же перебросить энергию из одной точки на поверхности Земли в другую - этакий энергетический мост. Через зеркало на орбите - которое весит куда меньше чем СБ. Так, мы могли бы с 50% КПД пробросить энергию скажем из Сибири в Японию. Надо только как следует придумать устройства аварийного отключения в случае если луч уйдет с приемника ;-)

[foogoo]

С лазером все просто замечательно получается, только одна засада - на небе иногда бывают облака...

[hcube]

После облучения 10-кратной солнечной мощностью эти облака растворятся за секунды. И даже если будет ветер который их подтаскивает - все равно немалая часть излучения пройдет.

[foogoo]

После облучения 10-кратной солнечной мощностью эти облака растворятся за секунды. И даже если будет ветер который их подтаскивает - все равно немалая часть излучения пройдет.

Очень смелое утверждение.
http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NasaNews/2001/200110175254.html

This false-color image shows a one-month composite of cloud optical thickness measured by MODIS and averaged globally for April 2001. Optical thickness is a measure of how much solar radiation is not allowed to travel through a column of atmosphere. Areas colored red and yellow indicate very cloudy skies, on average, while areas colored green and light blue show moderately cloudy skies. Dark blue regions show where there is little or no cloud cover. This data product is an important new tool for helping scientists understand the roles clouds play in our global climate system. (Image courtesy MODIS Atmosphere Group, NASA GSFC.)

[Димитър]

1. лично я предлагаю остановиться на диаметре излучателя в 4.5-5 метра, находящемся в пределах допустимых для запуска на современных РН. Это даст нам на поверхности круг в 4 (а учитывая разброс оптических характеристик атмосферы - то скорее в 40) метров. Площадку СБ 40х40 построить значительно проще чем километр на километр .

2. Причем для экспериментов вовсе необязательно даже в космос подниматься. Достаточно сделать тестовую линию передачи энергии на поверхности Земли - по сути, 50-километровая линия передачи эквивалентно заменяет потери луча на прохождение земной атмосферы.

3. Энергия, правда, получится дорогая. Так что лучше сразу подумать, где можно продать примерно (допустим, для естественного охлаждения самый минимум - 10-кратная концентрация мощности равной солнечной - т.е. 10 кВт на м2, а размер приемного поля - 40х40 метров, меньше делать уже невыгодно) 40х40х10 = 16 МВт мощности. Ну, допустим, поле 20х20 - 4 МВт. Это самый минимум который можно передать описанным передатчиком мощности. Где можно эту мощность применить? Т.е. куда будет дороже тянуть традиционную линию?

4. Кстати - вот вам еще приложение. Можно так же перебросить энергию из одной точки на поверхности Земли в другую - этакий энергетический мост. Через зеркало на орбите - которое весит куда меньше чем СБ. Так, мы могли бы с 50% КПД пробросить энергию скажем из Сибири в Японию.

5. Надо только как следует придумать устройства аварийного отключения в случае если луч уйдет с приемника ;-)

1. Если разброс оптических характеристик атмосферы увеличывает пятно до 40 метров, то нам не надо зеркала по 5 м. И в 1 метр подойдет. Разброс от атмосферы будет не больше. Адаптивную оптику, думаю, применять не надо - она дороже.

2. Согласен. Только масса атмосферы по вертикали еквивалентна 7.8 км расстояния у поверхности моря. Тоесть -50 км - будет больше.

3. Ясно куда - изолированные поселки (на островах в море, в пустыне, в джунглах) Там энергия значительно дороже, чем у больших ЭС. Жаль, заполярные города здесь не входят - из ГСО туда луч не попадет.

4. Уже предлагали - для лучей СВЧ. Лазером тоже можно.

5. Очень просто - выключаем передатчик (лазер)!

[Димитър]

This false-color image shows a one-month composite of cloud optical thickness measured by MODIS and averaged globally for April 2001. Optical thickness is a measure of how much solar radiation is not allowed to travel through a column of atmosphere. Areas colored red and yellow indicate very cloudy skies, on average, while areas colored green and light blue show moderately cloudy skies. Dark blue regions show where there is little or no cloud cover.

А по русски можно? Что означают циферьки? Проценты поглощения?

[foogoo]

А по русски можно? Что означают циферьки? Проценты поглощения?

Это среднемесячная оптическая толщина облаков за апрель 2001-го года. Показанно в процентах как много в среднем солнечного света не доходит до земной поверхности, включая рассеяный свет, который всеже просвечивает облачный покров. Если лазерный луч будет рассеян то часть его достигнет земной поверхности, но не в том месте, где стоит ваша СБ.

Слова о том, что от того, что на водяной пар посветить из фонарика сильно-сильно и пар пропадет, почему-то у меня вызывают сомнение. :roll:

[hcube]

А вы не сомневайтесь ;-) А посмотрите на табличку парциальной плотности пара в зависимости от температуры. Достаточно прогреть воздух на 10С, чтобы пар исчез. Тем паче - в условиях облакообразования.

Касательно подсветки полярных областей - а собственно почему нет? На широте 60 градусов эффективная толщина атмосферы вырастет всего в 2 раза. На широте 80 градусов (а южнее и севернее народ как правило не живет ;-)) - в 5.5 раз - до 45 км. Потери конечно вырастут. Но с другой стороны, там и мощность шибко большая не нужна. Но вообще говоря тут можно сделать финт ушами. Если сделать систему динамического наведения, никто не мешает запустить набор СЭС на полярную высокую орбиту - можно даже выше ГСО. Они все равно достаточно медленно летают, чтобы оставаться по несколько часов в зоне оптимальной передачи. 4х штук достаточно чтобы обеспечить постоянную видимость одной из СЭС в пределах оптимальной для передачи зоны на конкретной широте. Для всей планеты - надо порядка 16 штук. Тогда проблемы с передачей в полярные области вообще не будет. Более того, полярные области как раз лучше с точки зрения передачи. Потому как людей и инфраструктуры меньше, и природный холодильник для СБ под боком.

[Димитър]

Можно создать также ОС с лазером с прямой накачкой солнечным излучением. И никаких СБ на орбите!  Только пленочный концентратор и труба лазера.
Но пока (в 80-ых!) к.п.д. такого лазера 0.1 %. По оценкам можно поднять до 1 - 20 %.
А может у кого-то новая информация?

[hcube]

Основная беда такой схемы в том, что ей нужен ДИКИЙ теплоотвод от лазера - т.е. 10% в излучение, а 90% в тепло уходит. А в СБ тепло равномерно по плоскости СБ рассеяно, а в лазере выделяется только 20-30% от передаваемой мощности (а не 900% как в концентраторе). Причем КПД принципиально повысить нельзя - даже меньше чем в случае с СБ, поскольку лазер принципиально на одной длине волны работает, тогда как СБ может быть с несколькими переходами.

[Татарин]

Основная беда такой схемы в том, что ей нужен ДИКИЙ теплоотвод от лазера - т.е. 10% в излучение, а 90% в тепло уходит. А в СБ тепло равномерно по плоскости СБ рассеяно, а в лазере выделяется только 20-30% от передаваемой мощности (а не 900% как в концентраторе). Причем КПД принципиально повысить нельзя - даже меньше чем в случае с СБ, поскольку лазер принципиально на одной длине волны работает, тогда как СБ может быть с несколькими переходами.

Все верно, с поправкой: можно сделать селективные зеркала.
Общий КПД упадет, но вырастет КПД на лазере и снизится тепловая нагрузка.

[foogoo]

А вы не сомневайтесь ;-) А посмотрите на табличку парциальной плотности пара в зависимости от температуры. Достаточно прогреть воздух на 10С, чтобы пар исчез. Тем паче - в условиях облакообразования.

Вот вам задачка:
облако толщиной 100 м, скорость облака 20 м/с, температура -10 С, влажность 100%.

Вопрос, сколько энергии дойдёт до поверхности земли при толщине лазерного луча 10 м и мощности 10 МВт? Лазерный луч в видимой части спектра.

(Что-то мне подсказывает (с), что все будет рассеиваться и отражаться...)