Солнечная Космическая ЭлектроСтанция

[mik73]

По словам Ли Юнфана, академика и научного сотрудника института, перовскито-органический тандемный солнечный элемент может достичь эффективности фотоэлектрического преобразования 26,4 проц., что является самым высоким показателем для подобных солнечных элементов на сегодняшний день.

Однако общим признаком этих {как раз перовскито-органических} технологий солнечных элементов является отсутствие достаточных доказательств долгосрочной стабильности данных устройств.
М. Насируддин, М. Василопулу. Перовскитные солнечные элементы. 3-й ежегодный доклад Ассоциации "Глобальная энергия". С. 20–48.

[Дедан]

Где-то я уже топил.Многослойные фотоэлементы имеют  более 40 % КПД при освещённости 300 сол и даже имеют более продолжительный срок службы.Если к этому добавить чуть не более чем на пару порядков меньшую площадь и длину электрических развязок.И на более лёгкую и дешёвую,да и простую конструкцию зеркал-концентраторов в космосе,то СКЭС такого типа это задача ближайшего будущего.

[garg]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

[telekast]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

А радиаторы делать на эффекте Пельтье и ещё отдать пяток процентов. )))

[Дедан]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

Концепция такая: Квадратный или шестиугольный концентратор,Стойки  для СБ трубчатые,они же "тепловые трубы".В точках крепления к зеркалу разводка для меньших ТТ которые одновременно являются элементами конструкции.Задняя поверхность зеркала  зачернена и является радиатором  для системы охлаждения СБ из тепловых труб.Дёшево и сердито! Надёжно!

[telekast]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

Концепция такая: Квадратный или шестиугольный концентратор,Стойки  для СБ трубчатые,они же "тепловые трубы".В точках крепления к зеркалу разводка для меньших ТТ которые одновременно являются элементами конструкции.Задняя поверхность зеркала  зачернена и является радиатором  для системы охлаждения СБ из тепловых труб.Дёшево и сердито! Надёжно!

А вот интересно, если сделать тепловую трубу как элемент Пельтье? Те горячий и холодный концы из материалов термопары, а границей будет выступать проводящий теплоноситель. Получим два в одном и систему теплоотвода и электрогенератор. Про колеблющиеся от движения пара в паровом канале пьезоэлементы(тонкие пластины, волоски, ленты и ТД) я тоже давно думал.

[Дедан]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

Концепция такая: Квадратный или шестиугольный концентратор,Стойки  для СБ трубчатые,они же "тепловые трубы".В точках крепления к зеркалу разводка для меньших ТТ которые одновременно являются элементами конструкции.Задняя поверхность зеркала  зачернена и является радиатором  для системы охлаждения СБ из тепловых труб.Дёшево и сердито! Надёжно!

А вот интересно, если сделать тепловую трубу как элемент Пельтье? Те горячий и холодный концы из материалов термопары, а границей будет выступать проводящий теплоноситель. Получим два в одном и систему теплоотвода и электрогенератор. Про колеблющиеся от движения пара в паровом канале пьезоэлементы(тонкие пластины, волоски, ленты и ТД) я тоже давно думал.

Там нет большой разницы в температуре между концами ТТ,это своего рода термический "сверхпроводник. И никаких колебательных движений.

[telekast]

С концентраторами на 300+ солнц - Радиаторы нужны мощные в таком случае, так как перегрев выше 120 роняет эффективность в бездну. Тоже не подарок.

Концепция такая: Квадратный или шестиугольный концентратор,Стойки  для СБ трубчатые,они же "тепловые трубы".В точках крепления к зеркалу разводка для меньших ТТ которые одновременно являются элементами конструкции.Задняя поверхность зеркала  зачернена и является радиатором  для системы охлаждения СБ из тепловых труб.Дёшево и сердито! Надёжно!

А вот интересно, если сделать тепловую трубу как элемент Пельтье? Те горячий и холодный концы из материалов термопары, а границей будет выступать проводящий теплоноситель. Получим два в одном и систему теплоотвода и электрогенератор. Про колеблющиеся от движения пара в паровом канале пьезоэлементы(тонкие пластины, волоски, ленты и ТД) я тоже давно думал.

Там нет большой разницы в температуре между концами ТТ,это своего рода термический "сверхпроводник. И никаких колебательных движений.

Поток есть? Есть, как миниму два(жидкая фаза от холодильника к нагревателю и паровая фаза в обратном направлении) перевести ламинарное течение в турбулентное несложно, вот и колебания.
Разницу температур получить можно и выше типичного перепада в пару градусов, например, увеличив площадь "радиатора", тогда, при прочих равных, на единицу площади радиатора придется меньшее кол-во тепла, следовательно температура будет ниже, а перепад выше. Нет?

[Дедан]

Поток есть? Есть, как миниму два(жидкая фаза от холодильника к нагревателю и паровая фаза в обратном направлении) перевести ламинарное течение в турбулентное несложно, вот и колебания.
Разницу температур получить можно и выше типичного перепада в пару градусов, например, увеличив площадь "радиатора", тогда, при прочих равных, на единицу площади радиатора придется меньшее кол-во тепла, следовательно температура будет ниже, а перепад выше. Нет?

У нас КПД более 40%.Элементарная конструкция. Я не понимаю зачем "подбирать сопли" Намного усложняя конструкцию.Одна электроразводка на ТТ скорее всего не окупит мизерное увеличение КПД.КМК

[Дем]

Поток есть? Есть, как миниму два(жидкая фаза от холодильника к нагревателю и паровая фаза в обратном направлении) перевести ламинарное течение в турбулентное несложно, вот и колебания.

Нет смысла. Снимаемая энергия вроде пропорциональна квадрату перепада температур?
Т.е. имеет смысл выкинуть СБ и оставить только трубы, получив традиционную паровую турбину

[telekast]

Поток есть? Есть, как миниму два(жидкая фаза от холодильника к нагревателю и паровая фаза в обратном направлении) перевести ламинарное течение в турбулентное несложно, вот и колебания.

Нет смысла. Снимаемая энергия вроде пропорциональна квадрату перепада температур?
Т.е. имеет смысл выкинуть СБ и оставить только трубы, получив традиционную паровую турбину

Не. Движущиеся части не есть гуд.
Имху 

[telekast]

Поток есть? Есть, как миниму два(жидкая фаза от холодильника к нагревателю и паровая фаза в обратном направлении) перевести ламинарное течение в турбулентное несложно, вот и колебания.
Разницу температур получить можно и выше типичного перепада в пару градусов, например, увеличив площадь "радиатора", тогда, при прочих равных, на единицу площади радиатора придется меньшее кол-во тепла, следовательно температура будет ниже, а перепад выше. Нет?

У нас КПД более 40%.Элементарная конструкция. Я не понимаю зачем "подбирать сопли" Намного усложняя конструкцию.Одна электроразводка на ТТ скорее всего не окупит мизерное увеличение КПД.КМК

Я вообще-то не про привязку к именно сб, а в том числе, и как их альтернативу.
Этакий низкотемпературный МГД-генератор из тепловой трубы. 

[Дем]

Не. Движущиеся части не есть гуд.

Ну так и электроны движутся. Плохо не движение а трение. Но в невесомости с этим проще.

[nonconvex]

Не. Движущиеся части не есть гуд.

Ну так и электроны движутся. Плохо не движение а трение. Но в невесомости с этим проще.

Электроны не изнашиваются и не ломаются.

[Дедан]

Я вообще-то не про привязку к именно сб, а в том числе, и как их альтернативу.
Этакий НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ МГД-генератор из тепловой трубы

Соответственно с низким КПД и отсюда маломощный. Оно нам надо?

[telekast]

Я вообще-то не про привязку к именно сб, а в том числе, и как их альтернативу.
Этакий НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ МГД-генератор из тепловой трубы

Соответственно с низким КПД и отсюда маломощный. Оно нам надо?

Почему обязательно низкотемпературный?
Тепловые трубы есть на разных теплоносителях, не только на воде. Низкотемпературные и на фреоне и на пропане, скажем. А высокотемпературные на натрии, литии, свинце, серебре. В МГДГ как раз добавляли в струю соли щелочных металлов для повышения КПД.
Имху 

[Дедан]

Почему обязательно низкотемпературный?
Тепловые трубы есть на разных теплоносителях, не только на воде. Низкотемпературные и на фреоне и на пропане, скажем. А высокотемпературные на натрии, литии, свинце, серебре. В МГДГ как раз добавляли в струю соли щелочных металлов для повышения КПД.
Имху 

На металлическом теплоносителе невозможно создать Тепловой двигатель ТТ хорошо переносит тепловую энергию ,но массоперенос небольшой, да и тот легко запирается..Плазменный генератор на ТТ невозможен,Т маловата.

[telekast]

Почему обязательно низкотемпературный?
Тепловые трубы есть на разных теплоносителях, не только на воде. Низкотемпературные и на фреоне и на пропане, скажем. А высокотемпературные на натрии, литии, свинце, серебре. В МГДГ как раз добавляли в струю соли щелочных металлов для повышения КПД.
Имху

На металлическом теплоносителе невозможно создать Тепловой двигатель ТТ хорошо переносит тепловую энергию ,но массоперенос небольшой, да и тот легко запирается..Плазменный генератор на ТТ невозможен,Т маловата.

Речь не про тепловой двигатель, и не плазменный генератор. Движение металла в магнитном поле поражает электрический ток. Скорость движения оказывает влияние на величину тока. "Металлический пар" движется весьма энергично.
Имху 

[Дедан]

Речь не про тепловой двигатель, и не плазменный генератор. Движение металла в магнитном поле поражает электрический ток. Скорость движения оказывает влияние на величину тока. "Металлический пар" движется весьма энергично.

Судя по "наличию отсутствия" таких генераторов ,что-то пошло не так.

[Veganin]

https://spacenews.com/startups-are-preparing-for-the-launch-of-space-based-solar-power/

Startups are preparing for the launch of space-based solar power
by Debra Werner April 9, 2025

Машперевод

Флоридский стартап Star Catcher продемонстрировал аналогичный подвиг 21 марта, отправив концентрированный солнечный свет на расстояние более 100 метров для питания стандартных солнечных батарей. Ведущий китайский производитель спутников, Китайская академия космических технологий, готовится продемонстрировать передачу высокого напряжения и беспроводную передачу энергии с космического корабля на низкой околоземной орбите в 2028 году. А Соединенное Королевство планирует запустить прототип космической солнечной электростанции к 2030 году.

«Космическая солнечная энергетика была сложной задачей не только с инженерной, но и с финансовой точки зрения», — сказал Тейт. «Интерес к некоторым из этих дополнительных решений превращает их в инвестиционный класс».

Ранний доход

Компании также получают деньги от разработки компонентов и подсистем SBSP.

Получив 1,2 миллиона фунтов стерлингов (1,6 миллиона долларов США) от правительства Великобритании, компания Space Solar Ltd. сотрудничает с Кембриджским университетом в разработке легких тонкопленочных фотоэлектрических элементов на основе арсенида галлия для твердотельной интегрированной орбитальной фазированной решетки с постоянной апертурой (Cassiopeia) — легкой микроволновой антенны для SBSP.

Уменьшение веса антенн и обеспечение возможности их плотной упаковки в обтекателе ракеты являются критически важными задачами, поскольку стоимость запуска, хотя и снижается, остается значительной статьей капитальных затрат.

«Речь идет не только о массе, но и об объеме», — сказал Мартин Солтау, содиректор Space Solar.

Тем временем Virtus Solis и стартап из Кремниевой долины Orbital Composites готовятся начать роботизированную сборку шестиугольных фотоэлектрических плиток — по сути, солнечных панелей — на средней околоземной орбите «Молния» в 2027 году. Их цель — передача на Землю более одного киловатта.

Virtus Solis выиграла контракт на $1,92 млн в январе от Advanced Research Projects Agency-Energy на разработку технологии беспроводной передачи радиочастотной энергии. Высокоэффективные миниатюрные радиочастотные компоненты пойдут на пользу кампаниям SBSP, а также не связанным с ними космическим программам, сказал Тейт.

Препятствия, которые нужно преодолеть

Несмотря на прогресс в компонентах, остается проблема установки солнечных батарей на геостационарной орбите для передачи энергии на Землю. SBSP сталкивается с общественным скептицизмом, а также техническими, финансовыми и нормативными препятствиями.

«Важно будет повысить доверие к передаче энергии в более общем плане», — сказал Пол Джаффе, руководитель проекта в Управлении тактических технологий Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны. «Меня часто спрашивают: «Это что, поджарит птиц?» Люди удивляются, что можно передавать энергию по беспроводной связи с помощью электромагнитных волн».

Гражданское и военное применение

«Но, несмотря на значительные трудности, возможности также огромны», — сказал Джаффе, бывший руководитель отдела инноваций в области энергоизлучения и космической солнечной энергетики Военно-морской исследовательской лаборатории.

«Солнце — это самое близкое, что есть в нашей солнечной системе к неограниченному источнику энергии», — сказал Джаффе. «Чем больше мы сможем извлечь из этого выгоду, тем лучше».

В отличие от наземной солнечной энергии, орбитальные солнечные станции могли бы поставлять энергию круглосуточно. А спутники могли бы отправлять эту энергию туда, где она была бы нужна.

По словам экспертов, военная польза от передачи энергии наземным, воздушным и морским подразделениям очевидна.

Полеты танкеров для доставки топлива в отдаленные районы — «непрактичный способ доставки энергии туда, где она нам нужна для целей обороны», — сказал Джаффе. «Если мы сможем направлять энергию в нужные нам места, не подвергая риску людей и оборудование, это будет большим делом».

Джаффе отметил, что в настоящее время DARPA не инвестирует в спутники солнечной энергетики, но финансирует разработку технологий беспроводной передачи энергии на большие расстояния.

Когда же это начнет вырабатывать электроэнергию?

Компания Space Solar заключила контракт на поставку 30 мегаватт электроэнергии исландской компании Reykjavik Energy к 2030 году.

«Вот тогда все увидят, что вы преодолели нормативные проблемы, продемонстрировали технологию, продемонстрировали операции», — сказал Солтау. «Это обеспечит доступную, обильную энергию по очень низкой цене».

Эта статья впервые появилась в выпуске журнала SpaceNews Magazine за апрель 2025 года под заголовком «Используя Солнце».

[свернуть]

Electrical engineer Ed Tate was skeptical of proposals for space-based solar power when he initially heard about the concept seven years ago.

"My first reaction was, 'That really sounds like science fiction. I don't think that will work,'" Tate said in March at the Satellite 2025 conference.

Now, Tate said, he's "personally invested in making it happen" as chief technology officer for Virtus Solis Technologies, a Michigan startup planning to assemble a solar array in orbit in 2027.

Incremental progress

Tate is not alone in reconsidering the promise of space-based solar power (SBSP). Long deemed unaffordable because of the massive orbital infrastructure required, SBSP is gaining credibility as the SpaceX Starship and Blue Origin New Glenn seem poised to slash launch costs and offer room for modular SBSP antennas. Those antennas could be connected robotically in geostationary orbit to form kilometer-scale arrays.

In recent years, solar champions have focused on incremental progress, breaking down technical hurdles to make the concept more feasible instead of racing to establish space solar farms.

The Air Force Research Laboratory and Northrop Grumman, for example, proved the ability to beam radio-frequency energy toward various antennas in 2022 ground testing.


European Space Agency space-based solar power published in 2022. Credit: ESA

Florida startup Star Catcher demonstrated a similar feat March 21, sending concentrated sunlight more than 100 meters to power off-the-shelf solar arrays. China's dominant satellite builder, China Academy of Space Technology, is preparing to demonstrate high-voltage transfer and wireless-power transmission from a spacecraft in low Earth orbit in 2028. And the United Kingdom plans to launch a space-based solar power prototype by 2030.

"Space solar has been a difficult challenge to solve, not just because of the engineering side, but also the finance side," Tate said. "Interest in some of these incremental solutions is turning it into an investment class."

Early revenue

Companies also are bringing in money from SBSP component and subsystem development.

With 1.2 million pounds ($1.6 million) in U.K. government funding, Space Solar Ltd. is working with the University of Cambridge to develop lightweight thin-film gallium arsenide photovoltaics for Constant Aperture, Solid-State, Integrated, Orbital Phased Array (Cassiopeia), a lightweight microwave antenna for SBSP.

Reducing the weight of antennas and making sure they can be packed tightly in a rocket fairing are critically important tasks because launch costs, while falling, remain a major capital expenditure.

"It's not just about mass, it's about volume as well," said Martin Soltau, the co-CEO of Space Solar.


Satellite panelists from left to right: Moderator Karen Jones, Aerospace Corp. senior space policy analyst and economist, Ed Tate, Virtus Solis Technologies, chief technology officer, Paul Jaffe, DARPA Tactical Technologies Office program manager, Martin Soltau, Space Solar co-CEO. Credit: Satellite 2025 Conference

Meanwhile, Virtus Solis and Silicon Valley startup Orbital Composites are preparing to begin robotic assembly of hexagonal photovoltaic tiles — essentially solar panels — in a medium Earth Molniya orbit in 2027. Their goal is transmission of more than one kilowatt to Earth.

Virtus Solis won a $1.92 million contract in January from the Advanced Research Projects Agency-Energy to develop technology for wirelessly transferring radio-frequency power. Highly efficient, miniature RF components will benefit SBSP campaigns as well as unrelated space programs, Tate said.

Hurdles to clear

In spite of progress on components, the challenge remains of establishing solar arrays in geostationary orbit to beam energy to Earth. SBSP faces public skepticism as well as technical, financial and regulatory hurdles.

"It is going to be important to build credibility for power beaming more generally," said Paul Jaffe, project manager in the Defense Advanced Research Projects Agency's Tactical Technology Office. "A lot of times, I get asked, 'Is this going to fry birds?' People are surprised that you can send energy wirelessly using electromagnetic waves."

Civil and military utility

But despite the sizable challenges, the opportunities are enormous as well, said Jaffe, former Naval Research Laboratory Innovation Power Beaming and Space Solar Portfolio lead.

"The sun is the closest thing we have in our solar system to an unlimited source of energy," Jaffe said. "The more we can take advantage of that, the better."

Unlike terrestrial solar power, orbiting solar stations could deliver energy around the clock. And satellites could send that power wherever it was needed.

The military utility of beaming power to terrestrial, airborne or maritime units is obvious, experts said.

Flying tankers to deliver fuel to remote locations is "not a practical way to get energy to where we need it for defense purposes," Jaffe said. "If we can beam energy to the places we need it without putting people and equipment at risk, that's a big deal."

Jaffe noted that DARPA is not currently investing in solar-power satellites but is funding development of technology to transmit power wirelessly over long distances.

So when will this begin producing power?

Space Solar is under contract to deliver 30 megawatts to Reykjavik Energy of Iceland by 2030.

"That's when everyone is going to see you've overcome the regulatory issues, you've demonstrated the technology, you've demonstrated the operations," Soltau said. "This is going to provide affordable, abundant energy at a very low cost."

This article first appeared in the April 2025 issue of SpaceNews Magazine with the title "Harnessing the Sun."

А вот этот "желтый луч", идущий из тарелки на землю, это СВЧ?
Представляю, что будет, если тарелку развернет на полградуса...
 :shock:

Ну, тогда за строительство электростанции заплатят военные...