Солнечная Космическая ЭлектроСтанция

[Димитър]

1. Устройство Солнечной Космической ЭлектроСтанции (СКЭС) уже давно определено.
2. 90% конструкций для неё можно создать на Луне и запускать многоразовыми аппаратами топливо для которых также будет производиться на Луне. ... Я же предлагаю обоснование постройки Лунной Базы: "разворачивание производства для постройки элементов конструкции СКЭС".
3. Чтобы такая махина летала завтра нужно начать делать небольшие станции уже сегодня, скажем весом в 20 тонн или поменьше. Солнце неисчерпаемый источник энергии по сравнению с Ураном, Тритием, Гелием-3, нефтепродуктами, углём.
4. Так что стоит обсудить данную вещь, её технические и экономические составляющие. Подумать и над лунным проектом и над тем какие станции уже сегодня можно сделать.

1. Разве ?!  :shock:  Кем и когда? Кто дал деньги на осуществление проекта? Насколько я знаю, есть много разных вариантов и ничего пока не определено.
http://www.d-neichev.hit.bg/OSES/N_OSES.htm

2. Полностью согласен! Вот надо подумать только, не будет ли еще выгоднее использовать материал какого-то близкого астероида - у него вообще ничтожная Вторая космическая...

3. Есть и другой подход:

Как начать

Все равно придется признать, что в основу подхода организации работ по космической гелиоэнергетике хорошо положить принцип поэтапного наращивания мощностей. Но это не должны быть взятые с потолку цифры (100 кВт, 1 МВт, 10 МВт, 100 МВт), а хорошо аргументированные стоимости для достижения конечной цели. Кроме того ОСЭС таких мощностей не могут быть рентабельными для передачи энергии на Земле. Поэтому надо искать другое применение их энергии - в космосе. ЭУ мощности до 100 кВт можно использовать на МКС. Было бы хорошо поставить на будущих ОС ЭРД вместо существующих ЖРД для поддерживания орбиты. Орбитальный буксир на ЭРД требует порядка 1 МВт – это следующий шаг. Потом марсианский корабль Энергии – 15 МВт.
Огромные ОСЭС не будут состоять из одного большого преобразователя энергии. На них будут работать параллельно большое количество преобразователей. Преобразователи электричества в СВЧ - волны имеют максимальную мощность десятки или сотни кВт. Единичные ФЭП еще меньше. Очень важно создать прототип стандартных элементов ОСЭС. Это будет не так дорого. А после успешной работы прототипа можно смело начинать строить большую ЭС. Сложнее с созданием прототипа ЭС на электромашинных преобразователях (ГТУ). Здесь мощность отдельного турбогенератора - 1000 МВт и больше. У установок меньшей мощности будет больше удельный вес (масштабный фактор!). Но для питания космических объектов они могут быть эффективными, если действительно удастся получить лучшие показатели, чем у СЭС с ФЭП

Одновременно с этим можно разрабатывать передачи энергии через космос:

На Земле существует довольно неравномерное распределение источников и потребителей электроэнергии. Передача энергии по существующим линиям электропередач (ЛЭП) неэффективна на расстояниях больших 2000 - 3000 км. Поэтому цена в разных странах сильно различается:
В Южной Кореи электроэнергия стоит 26.4 цент/кВтч, в Японии - 19.1 цент/кВтч, в Италии – 16.4 цент/кВтч, в Германии – 13.5 цент/кВтч. С другой стороны в ЮАР она - 3 цента за кВт/ч, в Канаде - 4.3 цент/кВтч (Electricity assosiation "International Electricity Prices at 1 Jan 2002").
Это наводит на мысль построить СВЧ - передатчик НА ЗЕМЛЕ - там, где есть дешевый источник электричества и приемная антенна там, где энергия дорогая. На ГСО выводим только пассивный отражатель (зеркало из тонкой пленки) с системой ориентации. Луч из передатчика попадает в отражатель и оттуда – в приемник. Передачу энергии через космос обсуждает еще Краффт Эрике. При к.п.д. передачи 70 % себестоимость у клиента будет выше на 43 % (например: из ЮАР будет не 3, а 4.3 центов за кВт/ч). Надеюсь, Россия тоже будет очень заинтересована в этом проекте как потенциальный доставщик энергии. Здесь могут найти применение гигантские ГЭС на Енисее и Ангаре, ТЭС в Канско-Ачинском бассейне и т.д. Потенциальный рынок - сотни миллиардов долларов.
"Работы по космическому аппарату для переотражения СВЧ-энергии, передаваемой из Сибири в промышленно развитые районы Европейской части страны, велись в НПО "Энергия" по специальному решению комиссии Правительства от 8 октября 1980 года. Кроме выполнения основной задачи космический переотражатель предполагалось использовать для дистанционного снабжения энергией целевых космических аппаратов с Земли." - цитата из книги РКК Энергия 1946-1996 с.422. Размер этого сооружения был 1-2 км.

4. Конечно стоит обсуждать! Ведь для этого создан форум - чтобы обсуждать всякие идеи. Только с аргументами, пожалуста.

[zyxman]

1. Устройство Солнечной Космической ЭлектроСтанции (СКЭС) уже давно определено.

1. Разве ?!  :shock:  Кем и когда? Кто дал деньги на осуществление проекта? Насколько я знаю, есть много разных вариантов и ничего пока не определено.
http://www.d-neichev.hit.bg/OSES/N_OSES.htm

Ну если обсуждать именно реализуемые на доступных прямо сегодня и сейчас ресурсах/технологиях идеи, то таки действительно все уже давно определено.
Действительно для СКЭС проще всего использовать ФЭП (солнечные батареи), причем это единственная область применения ФЭП, где решающее значение имеет не цена а модульность, технологичность.
- Для использования тепловых машин все равно потребуются концентраторы излучения (а также радиаторы) и не факт что они будут иметь существенные преимущества перед ФЭП.
С генераторами СВЧ такой мощности конечно есть нюансы, но в целом действительно видится разумным вначале просто взять например магнетроны от микроволновок и соорудить из них генератор необходимой мощности (потом можно по мере необходимости создать более мощные элементы с лучшим весовым совершенством и большим КПД, чтобы скажем в одном модуле любой мощности было около сотни магнетронов).
Еще нюанс что явно стоит делать конструкцию модульной, с возможностью быстрого ремонта/апгрейда (наращивания мощности) заменой вышедших из строя модулей и/или модулей с выработанным ресурсом и добавлением новых модулей; размер универсального "кирпича" установить из соображений удобства транспортировки (сколько там у нас сейчас выводится на разные орбиты?).

Насчет использования внеземных материалов, просьба поучаствовать в обсуждении размножающихся машин.

[Chilik]

Иногда интересно наблюдать за эволюцией какой-нибудь идеи, когда по мере появления проблем на первоначально простую и красивую мысль начинают накручиваться всё новые и новые условия.

В Южной Кореи электроэнергия стоит 26.4 цент/кВтч, в Японии - 19.1 цент/кВтч, в Италии – 16.4 цент/кВтч, в Германии – 13.5 цент/кВтч. С другой стороны в ЮАР она - 3 цента за кВт/ч, в Канаде - 4.3 цент/кВтч (Electricity assosiation "International Electricity Prices at 1 Jan 2002").
Это наводит на мысль построить СВЧ - передатчик НА ЗЕМЛЕ - там, где есть дешевый источник электричества и приемная антенна там, где энергия дорогая. На ГСО выводим только пассивный отражатель (зеркало из тонкой пленки) с системой ориентации. Луч из передатчика попадает в отражатель и оттуда – в приемник. Передачу энергии через космос обсуждает еще Краффт Эрике. При к.п.д. передачи 70 % себестоимость у клиента будет выше на 43 % (например: из ЮАР будет не 3, а 4.3 центов за кВт/ч).

Вы удивитесь, но эта задача уже давно решена. Называется линия электропередач.

P.S. Кто бы показал мне стационарный СВЧ источник мегаватт хотя бы на 10. Как выглядит 1 МВт для сантиметрового и 1 МВт для миллиметрового диапазона я представляю.

[fireland]

P.S. Кто бы показал мне стационарный СВЧ источник мегаватт хотя бы на 10. Как выглядит 1 МВт для сантиметрового и 1 МВт для миллиметрового диапазона я представляю.

Такими мощными источниками являются радиолокационные станции дальнего обнаружения.
У самолётов штатные родиолокаторы переднебокового обзора имеют в импульсе мощность 1 МВт.

[Димитър]

... построить СВЧ - передатчик НА ЗЕМЛЕ - там, где есть дешевый источник электричества и приемная антенна там, где энергия дорогая. На ГСО выводим только пассивный отражатель (зеркало из тонкой пленки) с системой ориентации.

Вы удивитесь, но эта задача уже давно решена. Называется линия электропередач.

     
А немножко подумать, перед тем, как писать?

[Димитър]

Такими мощными источниками являются радиолокационные станции дальнего обнаружения.
У самолётов штатные радиолокаторы переднебокового обзора имеют в импульсе мощность 1 МВт.

Они же импульсные.

[Инженер проекта]

Ребят, я конечно извиняюсь, но вы это, того, КПД передачи электроэнергии СВЧ лучом то представляете?...

[Димитър]

Представляем.
А Вы?

[Инженер проекта]

Представляем.
А Вы?

Аха, КПД близок к нулю.

Вообще, тема - НЕнаучно фантастические варианты?

Если так, тогда можно обсудить в режиме "если бы да кабы, а вот здорово бы".

А если серьёзно, то такой вопрос как солнечная электростанция на Луне, с передачей электроэнергии на Землю, то это не серьёзно

[zyxman]

такой вопрос как солнечная электростанция на Луне, с передачей электроэнергии на Землю, то это не серьёзно

Ну хто бы сомневался!
- Первый спутник тоже считался большинством, совершенно несерьезной тратой ресурсов :lol:

[Димитър]

Аха, КПД близок к нулю.

А если серьёзно, то такой вопрос как солнечная электростанция на Луне, с передачей электроэнергии на Землю, то это не серьёзно

1. Йосип Клечек дает следующие параметры переноса:
(для частоты в 3 ГГц)
к.п.д. преобразователя (пост. ток – СВЧ-излучение) – 90 %
затухание луча в атмосфере – от 2 % при ясной погоде до 7 % при плохих метеоусловий. ( 1 – 6 % - по Лукьянову )
К.п.д. приемника – 85 – 90 %
------------------------------------------
Общий к.п.д. переноса – 70 – 80 % в зависимости от погоды.

2. Вообще-то мы здесь обсуждаем солнечную электростанцию на ГСО.

[YAV]

А я вот всегда серьезен, как Яковлев в фильме «Иван Васильевич меняет профессию» в эпизоде встречи посла шведского. Просили немного цифр.
Возьмем 70000 тонн (цифры не мои, см. п.1) поделим на 3,2 тонны (это я поддерживаю отечественного производителя). Получаем 21875 пусков (явно, тот, кто проталкивает эту идею, работает на предприятии по производству РН тяжелого класса). Далее, 21875 пусков делим на 260 рабочих дней в году (это что бы стартовая площадка успевала остывать и не садисты же мы, что бы людей по выходным и праздникам заставлять работать). Выходит около 84 лет. Не плохо. С созданием станции определились. Теперь вопрос у меня. Коррекцию долготы и наклонения проводить будем в течение 84 лет? Надо бы. А то выжжем пол тайги, а ученые говорят, что это и есть настоящие легкие планеты. Ксенона явно будет не достаточно, 70 тысяч тонн двигать не шутка, да и дорогой этот ксенон во всех отношениях. Предлагаю сделать керосиновые ЖРД (поднимем этим цены на нефть, чем укрепим наш рубль) и, опять же, дадим работу нашим ракетчикам. Не подумайте, что я альтруист, у нас на предприятии центр по производству крупногабаритных трансформируемых конструкций, я как раз диплом там делал по разработке батарей солнечных больших площадей на базе гибкой подложки. Сейчас уже готовая продукция есть, нам же такой заказ просто манна небесная!
Я за! Алтай и Казахстан только не много жалко, но надо быть верным себе и до конца оставаться технарем!

[Инженер проекта]

1. Йосип Клечек дает следующие параметры переноса:
(для частоты в 3 ГГц)
к.п.д. преобразователя (пост. ток – СВЧ-излучение) – 90 %
затухание луча в атмосфере – от 2 % при ясной погоде до 7 % при плохих метеоусловий. ( 1 – 6 % - по Лукьянову )
К.п.д. приемника – 85 – 90 %
------------------------------------------
Общий к.п.д. переноса – 70 – 80 % в зависимости от погоды.

Издеваетесь? У ЛЭП  коэффициент передачи 80%, по вашему от проводов отказываться надо? :shock:

2% на 10 метров? А дождь, облака, туман? Да вы что правда что ли серьёзно?

КПД преобразователя - 90%! На сверхпроводниках? Дайте два!

А боковые лепестки? А рассеяние? А как СВЧ улавливать? В тепло что ли сразу переводить? Сразу в цикл Карно?

"Общий к.п.д. переноса – 70 – 80 %" блин, оказывается сбылась мечта человечества о переносе энергии без проводов, хорошо Чубайс не знает, а то повеситсяя с горя  :cry:

Кстати в курсе, какой  срок окупаемости солнечных батарей? Цену знаем7 Падение КПД батареи со временем то же знаем? Средний срок эксплуатации на земле и в космосе?

На земле не окупается нифига, даже вообще без проводов, прямо у приёмника, а вы предлагаете в космос закинуть?

Ну юмористы...

[Митя]

Издеваетесь? У ЛЭП коэффициент передачи 80%, по вашему от проводов отказываться надо?

 :lol: дааа   ШАРИК ВЫ - БАЛБЕС

---даже на ВЛ-0,4 коэф Тех потерь не выше 5-10% это для колхозов

это с учетом переход. конт. разн. мет. и тд

[Инженер проекта]

:lol: дааа   ШАРИК ВЫ - БАЛБЕС

Это чё за выражёвывания мудацкие?

Успокойся, условно утрирую. Это максимум, но тем не менее, в среднем 10% на передачу и преобразование в проводных сисиемах, а в целом и под 20% местами. Здесь не место балбесам лекции читать, но уж если слово за слово, то например:

– сети 6-10 кВ-3,26%;
– трансформаторы - 2,66 %;
– сети 0,4 кВ - 6,32 %.

Это уже 12, 24% минимум, если сеть хорошая. Это только для колхозов.

Кроме того, нормой потерь в "розничных" сетях в разных странах считается 6-10% от передаваемого объема. Так вот, в России эта цифра, по оценкам ИК "Финам", составляет 20% и выше. Это в только в розничных.

Чтобы  до колхоза дотянуть, ещё ЛЭП 110 КВ, или 250, а до неё 500 КВ, там одних потерь на корону процентов 5 зимой, трансформатор только на ХХ сколько жрёт? На, считай, умник:
А если на пределе мощности? А паразитные токи в опорах? На реакторах сколько процентов потери? А реактивную мощность как компенсировать собрались? Синхронные компенсаторы сколько жрут? Умники блин...

даже на ВЛ-0,4 коэф Тех потерь не выше 5-10% это для колхозов

Так вот для колхозов, поинтересуйтесь какие бывают преобразователи, их мощности, конструктив, КПД, и как они водой кубометрами охлаждаются.

По СВЧ энергию собрались передавать блин, через ионосферу, ага...

[Митя]

ну вы определитесь во первых что говорите

У ЛЭП коэффициент передачи 80%,

– сети 6-10 кВ-3,26%;

и не путайте ЛЭП и энергосистему. :wink:


 ЛЭП 110 КВ, или 250, а до неё 500 КВ, там одних потерь на корону процентов 5 зимой

бред читайте ПУЭ дальше.. :lol:

потери в ЛЭП-110кВ и выше  менее 1%

по

– сети 0,4 кВ - 6,32 %.

это крупные города и КЛ-0,4кВ
в неб. городах на ВЛ  нормой считается до 15%
выше уже идут санкции и разборки

реально зимой тр-ры в 4-5 положении на 235-240V
потери можете проверить сами тестером

(на приемнике бывает и 170V, но ето частности)

да и общие потери Сетевой организации в сетях 10/0,4кВ составляют 25-50% но это совсем другое.



Так вот для колхозов, поинтересуйтесь какие бывают преобразователи, их мощности, конструктив, КПД, и как они водой кубометрами охлаждаются.

что вы имеете в виду

[Chilik]

На земле не окупается нифига, даже вообще без проводов, прямо у приёмника, а вы предлагаете в космос закинуть?
Ну юмористы...

На земле в принципе окупается. Если считать энергетическую отдачу (т.е. не "сделали в китаях задёшево, а потом привезли к белым людям", а "вложили киловатт-час энергии в полный цикл производства, а получили ХХХ киловатт-часов за полный срок службы"), то кремниевые СБ окупаются за примерно 8.5 лет в случае, если работают непосредственно на потребителя и за ~11 лет, если потребление круглосуточное (т.е. есть ночные накопители энергии). Более сложные конструкции не окупаются, т.к. стоимость производства растёт быстрее отдачи. Расчёт не мой, сделан для условий конкретно Алис Спрингс (Австралия). Желающие могут посмотреть, где это и сколько там бывает солнца. Но в принципе - у кого-то ведь окупаются.

[Димитър]

1. кремниевые СБ окупаются за примерно 8.5 лет в случае, если работают непосредственно на потребителя и за ~11 лет, если потребление круглосуточное (т.е. есть ночные накопители энергии).  
2. Более сложные конструкции не окупаются, т.к. стоимость производства растёт быстрее отдачи.
3. Расчёт сделан для условий конкретно Алис Спрингс (Австралия).

1. Расчет верен на тот день, в котором его сделали - потому что цены на ФЭП, хотя и медленно, уменьшаются, а электричество дорожает.
2. Это смотря, какая конструкция.  :wink:
3. По расчетам, в космосе СБ эффективнее в несколько раз, чем на Земле:
нету ночи, нету облаков, нету атмосферного поглощения - 24 часа облучение полной мощности, нету пыли на конструкции ....

[Димитър]

По СВЧ энергию собрались передавать блин, через ионосферу, ага...

Просьба к уважаемому "инженеру":
Вычислите потери в ЛЭП длиною в 10 000 км - пусть будет на 500 кV, 5 000 МВт.
... и не смешите больше нас своими ляпами, пожалуйста. Хочется серьезно поговорить с тем, кто понимает.

[KBOB]

Уже три страницы исписали, а о чем? Все давно уже придумано до нас.
1. Расстояние до космической электростанции - геостационар.
2. Длина волны радио-излучения - желательно как можно меньше чтобы смягчить дифракционные ограничения при фокусировке излучения. При этом возникают две проблеммы прозрачность атмосферы, наличие мощных излучателей соотвествующего диаппазона.
3. Дифракционные ограничения связывают четыре параметра - размеры передающей и приемной антенн, длину волны излучения, расстояние между антеннами. Для диаппазона 2,45 ГГц размер наземной антены составляет 10км при размере космической антены 1км. Увеличение рамеров наземной антенны вызывает пропорциональное уменьшение размеров передающей и наоборот.
4. Если солнечная элетросанция представляет собо сендвич (СБ, СВЧ-генератор, излучатель), то мощность солнечного излучения 1,4 кВт/кв.м умноженая на КПД солнечных батарей, коэфициент преобразования электрической энергии в микроволновую и обратно дает нам мощность космической электростанции. Для линейного размера 1км - сотни мегават.
5. Массовое совершенство солнечной электростанции оценим как 20кг/кВт, из предыдущего пункта масса получается порядка 10000т.
6. Время постройки конструкции 10000т на орбите значительно превышает время службы солнечных батарей!
7. Стоимость вывода 10000т - у меня даже калькулятор посчитать не может!

P.S. Переносим Солнечную электростанции на 300км орбиту, сокращаем размер наземной антены в 10 раз и космической в 10 раз!
Мощность электростанции падает в 100 раз, до мегаватт, масса до сотен тонн - получаем реальное время сборки, только не окупица я чуствую такая затея. Хотя как прототип будет очень полезна!

Только все это вяло как-то протекает
http://www.nss.org/settlement/ssp/