Орбитальные солнечные электростанции

[pkl]

Дем пишет:
Одна хрень.
Т.е. едининую антенну может и осилят по атомам собрать, а вот чтобы поле километр на километр замостить...

На той картинке, что я привёл выше, их было явно больше, чем одна.

[Shestoper]

pkl пишет:
А разве их не "рисуют" электронным лучом на кремнии, испаряя лишний металл?

Пока - да. Но при электронной литографии нельзя запараллелить процессы обработки (из-за электромагнитной фокусировки и управления электронным пучком не получается использовать рядом на маленькой площади множество пучков).
Сейчас отрабатывают создание наноантенн пучками рентгеновского излучения, Линзы для мягкого рентгена - изделия непростые, но рентгеновская литография в принципе допускает параллельное производство сразу многих элементов на одной подложке, её производительность на порядки выше, чем у электронной (поэтому электронная литография применяется только в лабораторном несерийном производстве).

[pkl]

Было бы здорово, конечно. Правда, при таком раскладе, опять же, смогут ли конкурировать СКЭС с наземными СЭС?

[Дем]

Ded пишет:
А простой диод не годится???

А это и есть "простой диод". Просто размером в считанные атомы. Где-то в десяток-сотню.
Понятно, что обычный полупроводник (где легирующих примесей один атом на тыщу) тут не подходит. Просто не добиться чтобы этот атом попал куда надо.

[Ded]

Дем пишет:

Ded пишет:
А простой диод не годится???

А это и есть "простой диод". Просто размером в считанные атомы. Где-то в десяток-сотню.
Понятно, что обычный полупроводник (где легирующих примесей один атом на тыщу) тут не подходит. Просто не добиться чтобы этот атом попал куда надо.

Исходя из Вашего сообщения работать не будет...

Нельзя легировать одной десятой или сотой атома.

[Дем]

Ded пишет:
Нельзя легировать одной десятой или сотой атома.

Угу. Поэтому вместо трёхмерной решётки с примесями используем одномерную молекулу с правильным атомом в нужном месте.

[Shestoper]

С 7 по 11 мая сего года Портургалия энергоснабжалась только возобновляемой энергетикой.
Что ж, достижение.
Пока, конечно, локальное.
Но к 2050 году США планируют получать из возобновляемых источников 30% энергии, а Германия 80%.

Можно прикинуть, что у нас в кладовке осталось.
Сейчас в год человечество потребляет 3,5 миллиарда тонн нефти, 3,5 триллиона кубометров газа, 8 миллиардов тонн угля.
Что касается запасов - нефти осталось 170 миллиардов тонн, угля 900 миллиардов, 800 миллиардов тонн нефтеносных песков и горючих сланцев, газа 230 триллионов кубометров (1000 кубометров весят 700 кг), и ещё по разным оценкам от 3000 до 20000 триллионов кубов газогидратов.
При современном уровне потребления энергии нефть и газ будут исчерпаны за 50-70 лет. Но угля, сланцев и газогидратов хватит на 300-1000 лет.
Однако энергетика продолжает расти, даже сейчас, во время кризиса с темпом 2% в год.
Сейчас среднее по планете потребление энергии на душу населения в 4 раза ниже, чем в США и в 2 раза ниже, чем в ЕС. Китай достиг среднемирового уровня, но Индия ещё в 3 раза уступает ему.
Вдобавок продолжает расти население, стабилизируется вероятно на уровне 10-12 миллиардов (сейчас 7,2).

Если развитие Третьего мира не будет сдерживаться политическими мерами, вероятно душевое потребление в среднем по планете будет расти и дальше.
2% среднегодового роста - за век это рост в 7 раз.
3% роста в год - это в 19 раз за век.

Если рассчитывать на тепловую энергетику в среднем в 5-10 раз больше нынешней, запасы горючих ископаемых могут быть исчерпаны за 100-150 лет.

Теперь по урану. Сейчас его потребляют в год 60 тысяч тонн. И обеспечивают им только 2,6% энергопотребления человечества.
5 миллионов тонн находится в разведанных месторождениях, этого хватит менее, чем на 100 лет
Ещё 4,5 миллиарда тонн урана находится в воде океанов.
Если перевести на уран всю современную энергетику, урана хватит на 1800 лет.
Но если энергетика вырастет на порядок - только на 200 лет.

Это относится только к урану-235.
Урана-238 в 130 раз больше, но его использование в реакторах на быстрых нейтронах пока сдерживается низким темпом наработки плутония - время удвоения ядерного топлива порядка 50 лет.
Делить уран-238 можно термоядерными нейтронами, так что термояд на нейтрино выделяющих реакторах может до 90% энергии выдавать. За счёт деления природного урана.

В общем, если опираться только на существующие технологии (сейчас не умеют эффективно добывать газогидраты и массово делить уран-238   нельзя допускать существенного роста энергетики.
Если же энергетика вырастет за полвека-век раз в 5-10 - для стабильного энергообеспечения на много веков нужны новые источники энергии.
Дейтерий и гелий для термояда, уран-238, солнце

[C-300]

Shestoper пишет:
так что термояд на нейтрино выделяющих реакторах

И ведь не поспоришь с опечаткой! Оно ж выделяет нейтрино - значит нейтриновыделяющее.

[benderr]

крупнейшей в мире термальной электростанции The Ivanpah Solar Electric Generating System. В конце прошлой недели ней случился не совсем обычный пожар. Причиной возгорания послужило неправильное расположение нескольких зеркал и фокусировка вне проектной точки, что и привело к возгоранию электрокабелей.

ага. поглядим как оно с орбиты будет фигячить..

[Chilik]

benderr пишет:
ага. поглядим как оно с орбиты будет фигячить..

По ссылке - неправильные фотки.
Правильная - вот:



This photo provided by the San Bernardino County, Calif., Fire Department shows damage to the interior of a solar generating tower, which authorities say was caused by misaligned mirrors causing a small fire that shut down a generating tower at the Ivanpah Solar Power Facility, the world's largest solar power plant, in Nipton, Calif., near Primm, Nev., on the California-Nevada border Thursday, May 19, 2016.(San Bernardino County Fire Department via AP)

источник; http://bigstory.ap.org/article/1cd292f7228040228e744fe0ea611b8d/mirrors-blamed-fire-worlds-largest-solar-plant

[Shestoper]

benderr пишет:
крупнейшей в мире термальной электростанции The Ivanpah Solar Electric Generating System. В конце прошлой недели ней случился не совсем обычный пожар. Причиной возгорания послужило неправильное расположение нескольких зеркал и фокусировка вне проектной точки, что и привело к возгоранию электрокабелей.

ага. поглядим как оно с орбиты будет фигячить..

С орбиты совсем необязательна такая плотность энергии. При микроволновой передаче такую плотность и не получить.
При лазерной - можно. КПД передачи будет ниже, чем на СВЧ, но СКЭС можно использовать для разгона космических аппаратов (с ЭРД и СБ, или с абляционным испарением лазером рабочего тела, или с фотонным парусом), либо как оружие.

[Кубик]

Подождём, покурим в сторонке без волнения - кто первый, пусть "того и тапки", и все заботы  - а если будет хоть намёк на применение в качестве оружия - даже не Россия первая превратит это в мусор..

[Татарин]

Shestoper пишет:
Можно прикинуть, что у нас в кладовке осталось.

Если же энергетика вырастет за полвека-век раз в 5-10 - для стабильного энергообеспечения на много веков нужны новые источники энергии.
Дейтерий и гелий для термояда, уран-238, солнце

Можно ещё посмотреть, что мы в кладовку запихнули.  

Есть такая точка зрения(тм), что рост потребления современного мира в значительной степени определяется потребностями в строительстве и наработке первичных материалов: восстановленного железа, алюминия, меди, сваренного стекла и т.п.
Большие потребности в строительстве и первичных материалах диктуются ростом населения (с временным лагом, определяемым уровнем жизни). Грубо говоря, новому человеку нужен новый дом, к дому должен тянуться новый провод от новой электростанции, лежать обычная и железная дороги и т.п.
Если новых людей нет, то эти траты отпадают.

Более того, в странах, где численность людей стабилизировалась, сейчас мы начинаем всё быстрее утилизировать старые постройки и конструкции. Переработка лома (особенно, цветного) растёт: этот металл мы уже получили, нам нет нужды получать его ещё раз, нужно просто привести к новой форме в новом изделии. 


В средневековье на каждого человека приходилось 600г железа в год. Скорость его получения была лишь чуть больше, чем скорость, с которой железо гнило. 
Сейчас на каждого человека приходится 200кг железа в год. НОВОГО железа. Плюс почти всё то, что оставили предки.
За нашу жизнь каждый из нас накопил/накопит в своей собственности и инфраструктуре минимум 10 тонн только из руды, новодельной стали. Ладно, нам оно было надо. А у наших детей в обороте будут уже наши 15-30 тонн стали на каждого ПЛЮС наработанная новая. Если население стабилизировалось, то всё это полезное добро будет накапливаться.


Я к чему: так нафига нам столько? Стали, алюминия, меди и т.п.? 
Допустим, рост населения прекратился, и рост потребления энергии тоже. 
Себе мы построили дом (дорога к дому, мост на той дороге и т.д.), оставили детям. Дети себе построят дом, оставят внукам два дома... Внукам третий дом нафига? Инфраструктура не требует обновления с той же скоростью, с которой она ранее строилась. 

Этим, кстати, объясняется стабилизация энергопотребления в т.н. "развитых" странах. Они основное себе более-менее построили, теперь достраивают, обновляют... но на это не нужно уже столько первичных материалов и столько энергии. Более того, потребление рискует снизиться: раньше мы строили много, а теперь нам столько строить не нужно. 
И более того, пресловутое "энергосбережение" означает, что соорудив с большими тратами бетонную коробку мы высвободили силы для её улучшений - утепления, например. Имея хорошую базу, мы можем вкладывать силы уже в сокращение даже текущего потребления. Там, где ездили энергожрущие машины и летали самолёты мы можем пустить поезд. Большие вложения вначале, но потом - энергопрофит каждый год.

Энергия нужна только если мы будем равномерно окультуривать (или загаживать - как посмотреть)  всю планету. А мы будем? Последние 20 лет показывают, что явно формируется "золотой миллиард" и его колонии. И явно видно, что человечество не только не собирается осваивать необжитые земли, но наоборот скучивается на обжитых (сняты ограничения на численность по продуктивности земель вокруг населённых земель - пищу можно доставлять откуда угодно и она производится в большом количестве)

...
Линейный рост на 2-3% каждый год - это заведомо неверный прогноз.

[Татарин]

Дем пишет:

Ded пишет:
А простой диод не годится???

А это и есть "простой диод". Просто размером в считанные атомы. Где-то в десяток-сотню.
Понятно, что обычный полупроводник (где легирующих примесей один атом на тыщу) тут не подходит. Просто не добиться чтобы этот атом попал куда надо.

Не.    
Хуже. Принцип действия ПП-приборов подразумевает наличие зон/подзон, то есть атомов должно быть МНОГО. Иначе просто не будет этой самой "зоны", где спектр энергий носителя заряда непрерывен.  

Ещё хуже то, что "простой диод" работает на растаскивании электронно-дырочной пары в поле перехода. На это нужно время. Отсюда естественное ограничение на частоты работы "обычного диода". До световых частот (сотни ТГц) там ОЧЕНЬ далеко.

Ещё хуже, что энергии световых частот соизмеримы с шириной запрещённой зоны.

А ещё хуже... впрочем, неважно.

Выпрямитель на свет - должен быть принципиально иным прибором.

[Shestoper]

Татарин пишет:

Shestoper пишет:
Можно прикинуть, что у нас в кладовке осталось.

Если же энергетика вырастет за полвека-век раз в 5-10 - для стабильного энергообеспечения на много веков нужны новые источники энергии.
Дейтерий и гелий для термояда, уран-238, солнце

Можно ещё посмотреть, что мы в кладовку запихнули.    

Есть такая точка зрения(тм), что рост потребления современного мира в значительной степени определяется потребностями в строительстве и наработке первичных материалов: восстановленного железа, алюминия, меди, сваренного стекла и т.п.
Большие потребности в строительстве и первичных материалах диктуются ростом населения (с временным лагом, определяемым уровнем жизни). Грубо говоря, новому человеку нужен новый дом, к дому должен тянуться новый провод от новой электростанции, лежать обычная и железная дороги и т.п.
Если новых людей нет, то эти траты отпадают.

Более того, в странах, где численность людей стабилизировалась, сейчас мы начинаем всё быстрее утилизировать старые постройки и конструкции. Переработка лома (особенно, цветного) растёт: этот металл мы уже получили, нам нет нужды получать его ещё раз, нужно просто привести к новой форме в новом изделии.


В средневековье на каждого человека приходилось 600г железа в год. Скорость его получения была лишь чуть больше, чем скорость, с которой железо гнило.
Сейчас на каждого человека приходится 200кг железа в год. НОВОГО железа. Плюс почти всё то, что оставили предки.
За нашу жизнь каждый из нас накопил/накопит в своей собственности и инфраструктуре минимум 10 тонн только из руды, новодельной стали. Ладно, нам оно было надо. А у наших детей в обороте будут уже наши 15-30 тонн стали на каждого ПЛЮС наработанная новая. Если население стабилизировалось, то всё это полезное добро будет накапливаться.


Я к чему: так нафига нам столько? Стали, алюминия, меди и т.п.?
Допустим, рост населения прекратился, и рост потребления энергии тоже.
Себе мы построили дом (дорога к дому, мост на той дороге и т.д.), оставили детям. Дети себе построят дом, оставят внукам два дома... Внукам третий дом нафига? Инфраструктура не требует обновления с той же скоростью, с которой она ранее строилась.

Этим, кстати, объясняется стабилизация энергопотребления в т.н. "развитых" странах. Они основное себе более-менее построили, теперь достраивают, обновляют... но на это не нужно уже столько первичных материалов и столько энергии. Более того, потребление рискует снизиться: раньше мы строили много, а теперь нам столько строить не нужно.
И более того, пресловутое "энергосбережение" означает, что соорудив с большими тратами бетонную коробку мы высвободили силы для её улучшений - утепления, например. Имея хорошую базу, мы можем вкладывать силы уже в сокращение даже текущего потребления. Там, где ездили энергожрущие машины и летали самолёты мы можем пустить поезд. Большие вложения вначале, но потом - энергопрофит каждый год.

Энергия нужна только если мы будем равномерно окультуривать (или загаживать - как посмотреть) всю планету. А мы будем? Последние 20 лет показывают, что явно формируется "золотой миллиард" и его колонии. И явно видно, что человечество не только не собирается осваивать необжитые земли, но наоборот скучивается на обжитых (сняты ограничения на численность по продуктивности земель вокруг населённых земель - пищу можно доставлять откуда угодно и она производится в большом количестве)

...
Линейный рост на 2-3% каждый год - это заведомо неверный прогноз.

Возможны различные варианты будущего.
Вплоть до масштабной войны золотого миллиарда и периферии, с перерастанием в ядерную стадию и резким падением послевоенного энергопотребления.
А может быть в условиях роботизации и космической экспансии и годовой рост порядка 10%, а за столетие - в тысячи раз. Конечно основная его часть придётся не на Землю, а на обустройство космических колоний, это дело очень энергозатратное.
Если же говорить про ближайшие десятилетия, когда стиль жизни поменяется не так радикально, а углеводороды ещё будут играть важную роль в экономике - в это время в дело пойдут уже преимущественно трудноизвлекаемые ресурсы. Например, чтобы добыть тонну нефти из нефтеносного песка, надо сжечь 300 кг нефти. 
Есть ещё один фактор роста населения - возможное удлинение жизни медицинскими мерами. За счёт этого фактора население планеты может стабилизироваться не на 12-13 миллиардах, а на 15-20. Пока сложно сказать, когда именно такая медицинская услуга станет широко доступной.
Что касается повторного использование уже добытых ресурсов - это несколько снижает энергоёмкость экономики. Но для вторичной переработки тоже нужна энергия, пусть меньшая, чем для производства из природных материалов.
Да и не все можно "переплавить" - например из бетонных конструкций цемент не извлечь. 

[Chilik]

Татарин пишет: ...
Линейный рост на 2-3% каждый год - это заведомо неверный прогноз.

Я некоторое время назад увлекался чтением серьёзных работ по перспективам развития энергетики и устойчивому развитию. Насколько понимаю ситуацию, то тренд в несколько процентов в год для роста глобальной энергетики будет сохраняться долго. Причем что самое удивительное, происходит заметный рост угля в структуре потребляемой первичной энергии. За счёт нефти и атомной энергии в первую очередь. Если в 2004 уголь составлял 25.1%, то в 2013 (последнее из доступной статистики из IEA Energy Statistics 2015) его доля выросла до 28.9%. И это при том, что общий объём потребления тоже быстро растёт.

Ответ прост: золотой миллиард стабилизировал потребление и переходит на новые источники энергии. Но есть страны типа Индии-Пакистана-Бангладеш и множество других, в которых душевое потребление не в разы - в десятки раз меньше. И они опережающими темпами гонят энергетику, начиная с самых дешёвых и грязных угольных станций. Граница перехода от старой к новой структуре энергетики приходится на примерно уровень доходов Восточной Европы. Замечу, что понятие "устойчивое развитие" в переводе на простой русский звучит примерно как "лучше накорми голодного соседа, а то он приползёт жить к тебе". Что по факту и наблюдаем. Так что все списания долгов Африкам и Ко. - просто попытка удержать их от сваливания в более сытые регионы. И в эту же кассу - помощь в развитии инфраструктуры, в том числе энергетической.

[Татарин]

Shestoper пишет:
 Что касается повторного использование уже добытых ресурсов - это несколько снижает энергоёмкость экономики. Но для вторичной переработки тоже нужна энергия, пусть меньшая, чем для производства из природных материалов.
Да и не все можно "переплавить" - например из бетонных конструкций цемент не извлечь.

Бетонные конструкции просто построены и служат. Когда придёт нужда радикально перестроить - да, придётся тратиться на цемент, но в целом каменные дома, дороги, мосты имеют приличный срок службы - сто лет и более.

[Татарин]

Chilik пишет:
Но есть страны типа Индии-Пакистана-Бангладеш и множество других, в которых душевое потребление не в разы - в десятки раз меньше. И они опережающими темпами гонят энергетику, начиная с самых дешёвых и грязных угольных станций.

С этим пока есть неясности. От "хорошо не жили, нефиг и начинать" до "из феодализма в социализм", в смысле - прыжком в постиндастриал из доиндустриальной стадии.

Индия, кстати, может быть примером: в каком-нить городке типа Пуне не было ткацких фабрик, не успели построить тяжёлой индустрии, не построят уже, видимо, производства электроники... 
А вот колл-центры и офисы с тыщами программистов там есть.

Причём в сотне-полутора км от того городка почти первобытная задница без электричества и водопровода (нет, натурально). Цивилизация (в смысле, всемирный торговый спрут   ) пришла туда поздно и развитие проскочило сразу несколько стадий.
Вполне может так случиться, что до пляжей Африки цивилизация дойдёт тогда, когда и офисы будут не нужны. На том этапе будет достаточно соломенных бунгало, в которых будут прятаться от солнца туристы и удалённые работники интеллектуального труда.

Я не верю в т.н. "постиндустриальную цивилизацию" в духе "снесём заводы и будем смаковать смузи на пляже с ноутбуками", но вот сценарий, при котором окажется, что нынешняя индустриальная основа УЖЕ достаточна - кажется вполне вероятным.

[pkl]

Shestoper пишет: 
Вплоть до масштабной войны золотого миллиарда и периферии, с перерастанием в ядерную стадию и резким падением послевоенного энергопотребления.
А может быть в условиях роботизации и космической экспансии и годовой рост порядка 10%, а за столетие - в тысячи раз...

Такая цивилизация должна ярко "сиять" в микроволнах и на других "искусственных" диапазонах частот на сотни и тысячи световых лет. И если бы это было возможно, мы бы их увидели. Однако, данные астрономии наглядно показывают, что, по крайней мере, в нашей Галактике никто СКЭС не строит. Т.е. цивилизации, если они действительно существуют, развиваются как-то по-другому. Причём все без исключения. Я предполагаю, что они делают ставку на сверхпроводимость.

[Shestoper]

Татарин пишет:

Я не верю в т.н. "постиндустриальную цивилизацию" в духе "снесём заводы и будем смаковать смузи на пляже с ноутбуками", но вот сценарий, при котором окажется, что нынешняя индустриальная основа УЖЕ достаточна - кажется вполне вероятным.

Если постиндустриализм выразится в сносе заводов - ну значит здравствуй, палеолит. Тоже возможный вариант.
Но возможен постиндустриализм в варианте "люди и умные роботы берут интегралы и сочиняют вирши, тупые роботы закручивают гайки и засаживают Марс яблонями".
Люди сейчас производят куда больше продовольствия, чем во времена аграрной цивилизации, хотя в сельском хозяйстве занята меньшая доля населения. Мы уже не аграрная цивилизация в том смысле, что сельское хозяйство не основное занятие. Но оно по-прежнему необходимо, и жрачки мы производим - будь здоров.

Что касается суммарного мирового уровня промышленного производства - оно может остаться на современном уровне и даже сократиться, если большинство населения искусственно загоняют в дикость. Судя по происходящему сейчас на планете, у такого сценария есть могущественные сторонники в среде американским политиков.
Уровень промышленности может вырасти в разы и на этом уровне надолго стабилизироваться, если жизненные стандарты Третьего мира подтянуться к сегодняшнему золотому миллиарду, но человечество останется на Земле и его стиль жизни и технологический уровень не очень сильно изменятся. Это тоже не лучший вариант - при его реализации высок уровень теплового загрязнения планеты и прочие виды экологического давления, возникают проблемы с исчерпанием многих сырьевых ресурсов.
Ну и третий вариант - космическая экспансия с созданием в космосе искусственных биосфер. Этот вариант требует роста энерговооруженности человечества на несколько порядков, поскольку крайне энергозатратен. 
Титаническая строительная деятельность человечества в этом варианте будет почти полностью протекать вне Земли. Этот вариант настолько масштабе, что его реализация растянется минимум на несколько столетий.