Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 62
А если не солнечные панели, а тупо зеркало, которое будет направлять свет в нужную точку на земле или на станцию(и) на земной орбите? Проекты по освещению городов отраженным солнечным светом, кажется, были.
В фантастике много раз обрисовывали ситуацию, когда такое мирное зеркало становилось страшным оружием, а еще атмосфере такое локальное «пропекание» не очень полезно.
Напомнило фильм «Бетмен и Робин» (тот самый, с Клуни), про телескоп из сети зеркал на спутниках, который в последующем использовали как зеркало для размораживания города.
Еще добавлю, первое что бросилось в глаза при прочтении статьи, кто сказал что конструкция солнечных батарей будет классическая? Уже сейчас есть примеры использования комбинации зеркал (они проще, дешевле и легче) и солнечных батарей. Правда в этом случае конструкция солнечных батарей получит серьезную проблему — отвод тепла.
p.s. по мне так осваивать пустыни и другие неблагоприятные для жизни, но удобные для альтернативной энергетики области, выгоднее, не удивлюсь, даже если передача энергии до потребителя будет осуществляться через космос, хотя проще наверное просто по земле тянуть (сверхпроводник, но это уже не дешевле).
p.s. по мне так осваивать пустыни и другие неблагоприятные для жизни, но удобные для альтернативной энергетики области, выгоднее, не удивлюсь, даже если передача энергии до потребителя будет осуществляться через космос, хотя проще наверное просто по земле тянуть (сверхпроводник, но это уже не дешевле).
На реальной ISS примерно 70 кВт снимают с примерно 35 тонн конструкций
У автора 30 кВт с всего 3-4 тонн.
С тепловой энергией проблема в «холодильнике» — полученное тепло надо как-то потом сбрасывать в космос.
А сброс тепла в космос — это одна из самых больших проблем в космической энергетике. Сброс излучением требует весьма и весьма массивных радиаторов.
У автора 30 кВт с всего 3-4 тонн.
С тепловой энергией проблема в «холодильнике» — полученное тепло надо как-то потом сбрасывать в космос.
А сброс тепла в космос — это одна из самых больших проблем в космической энергетике. Сброс излучением требует весьма и весьма массивных радиаторов.
Начнем с того, что у вас завышена масса солнечных батарей. 100м2 в 3т, т.е. по 30кг за 1м2. Зачем такая тяжесть в невесомости?
> На мегаватт мощности надо 3 км2 панелей.
Не понял. С 1км2 при 20% КПД в космосе можно снять порядка 300МВт. Т.е. с 3км2 порядка 1ГВт.
Ну и в формуле подъема массы на ГСО у вас g фиксировано. Но на ГСО нет «g», чем она и хороша.
Считать лучше нужно. А задачка сама по себе интересная. Учебная. В целях энергетики дешевле, быстрее и безопаснее будет термояд на токамаке запустить (надеюсь).
> На мегаватт мощности надо 3 км2 панелей.
Не понял. С 1км2 при 20% КПД в космосе можно снять порядка 300МВт. Т.е. с 3км2 порядка 1ГВт.
Ну и в формуле подъема массы на ГСО у вас g фиксировано. Но на ГСО нет «g», чем она и хороша.
Считать лучше нужно. А задачка сама по себе интересная. Учебная. В целях энергетики дешевле, быстрее и безопаснее будет термояд на токамаке запустить (надеюсь).
Начнем с того, что у вас завышена масса солнечных батарей. 100м2 в 3т, т.е. по 30кг за 1м2. Зачем такая тяжесть в невесомости?
В массу солнечных батарей также входит масса каркаса и системы развертывания.
В массу солнечных батарей также входит масса каркаса и системы развертывания.
В основном — да. Отвечу как человек, разрабатывающий когда-то эти панели. Понимаю, что в научной дискуссии ссылка на собственный опыт не «проходит», но все же…
Да, есть тонкопленочные батареи, но у них свои проблемы.
Да, есть тонкопленочные батареи, но у них свои проблемы.
Скорее всего ваш опыт будет малоприменим для СЭС — при таких площадях будут использоваться совершенно другие подходы, нежели те что используются на современных КА. Например, использование центробежных сил для развёртывания и стабилизации вместо рам и «гармошек». И экономика этого всего будет другая.
хотел бы я посмотреть как вы потом это будете на Солнце поворачивать.
Поворот на Солнце нужен с постоянной скоростью 1 оборот в год.
Поворот передатчика на Замлю — 1 оборот в сутки, надеюсь, передатчик будет намного легче всей остальной конструкции. И тоже с постоянной скоростью. Т. е. никаких ускорений не предполагается, я так понимаю, энергия будет тратится на трение и нивелирование либраций из-за гравитационных возмущений.
Поворот передатчика на Замлю — 1 оборот в сутки, надеюсь, передатчик будет намного легче всей остальной конструкции. И тоже с постоянной скоростью. Т. е. никаких ускорений не предполагается, я так понимаю, энергия будет тратится на трение и нивелирование либраций из-за гравитационных возмущений.
видимо имеются ввиду точки либрации 3 и 4. в других местах на орбите Земли она притянет СЭС. там расстояние соизмеримо с расстоянием от Земли до Солнца. даже лазер на таком расстоянии расширится. плюс мишень вращается.
рекомендую ещё посмотреть что будет, если вращать гироскоп с постоянной скоростью не вокруг оси.
рекомендую ещё посмотреть что будет, если вращать гироскоп с постоянной скоростью не вокруг оси.
Имелась ввиду ГСО.
Да, действительно, гироскоп будет сопротивляться, но поворот панелей на 1 оборот в год — это немного.
Да, действительно, гироскоп будет сопротивляться, но поворот панелей на 1 оборот в год — это немного.
на ГСО? один оборот в год? это как?
он будет поворачиваться в другую сторону
он будет поворачиваться в другую сторону
Картинки рисовать лениво…
1. Станция на ГСО
2. Бо́льшая часть станции, включающая солнечные панели (или зеркала) закручивается осью, направленной на Солнце. Эту ось нужно всё время поворачивать для компенсации движения Земли (1 об/год).
3. Передатчик должен быть направлен в заданную точку Земли, его поворачиваем с угловой скоростью 1 об/сут, т. к. станция на ГСО делает оборот вокруг Земли за сутки.
Преимущества космической станции:
1) меньший вес панелей, у т. к. нет гравитации, штормового ветра и града;
2) бо́льший световой день и расположение панелей всегда перпендикулярно свету (вплоть до трёхкратного преимущества над земными);
остальные уже упоминали.
Недостатки:
1) чертовски дорого на сегодня;
2) нет способов нормально передать эту энергию (перекрывает всю затею).
1. Станция на ГСО
2. Бо́льшая часть станции, включающая солнечные панели (или зеркала) закручивается осью, направленной на Солнце. Эту ось нужно всё время поворачивать для компенсации движения Земли (1 об/год).
3. Передатчик должен быть направлен в заданную точку Земли, его поворачиваем с угловой скоростью 1 об/сут, т. к. станция на ГСО делает оборот вокруг Земли за сутки.
Преимущества космической станции:
1) меньший вес панелей, у т. к. нет гравитации, штормового ветра и града;
2) бо́льший световой день и расположение панелей всегда перпендикулярно свету (вплоть до трёхкратного преимущества над земными);
остальные уже упоминали.
Недостатки:
1) чертовски дорого на сегодня;
2) нет способов нормально передать эту энергию (перекрывает всю затею).
В КПСС не дураки сидят — ночью… в смысле, вначале нужно сориентировать, а потом раскрутить. На солнечно-синхронной орбите над линией терминатора, разумеется, чтобы в тень Земли никогда не заходить. Останется проводить коррекцию на 1 градус в сутки. Если не получится подобрать прецессию, то небольшими гиродинами по периметру.
Безумные скорости вращения тут не нужны — так, чисто для лёгкого натяга, чтобы предотвратить совсем уж хаотичный разброд и шатания. Поэтому и момент инерции будет очень умеренным.
Безумные скорости вращения тут не нужны — так, чисто для лёгкого натяга, чтобы предотвратить совсем уж хаотичный разброд и шатания. Поэтому и момент инерции будет очень умеренным.
Да, но с центробежными конструкциями куча других проблем. Например, проблема большого кинетического момента такой конструкции, проблема с раскрытием, предельная прочность материалов и т.д.
Но зачем? Нужна модульная структура такая, чтобы непроизводящая энергию часть занимала не более X% веса, где X — однозначное число. Это сеть физически или микроволново соединенных классических космических аппаратов с огромной батареей (не менее 1000 м^2), упакованной внутри средства доставки.
Вывел аппарат, развернул антенну и подключился к сети. Через 25 лет утилизировался.
А делать огромную крутящуюся балду, которую непонятно как выводить и чинить — не очень понятно зачем.
Вывел аппарат, развернул антенну и подключился к сети. Через 25 лет утилизировался.
А делать огромную крутящуюся балду, которую непонятно как выводить и чинить — не очень понятно зачем.
«Зачем» что? Большие панели или стабилизация?
Чем больше единичная панель (и чем меньше их общее число), тем меньше удельная доля постоянных затрат. До какого-то предела, конечно.
Огромная солнечная панель должна обладать некоторой жёсткостью — несмотря на невесомость, на неё действуют различные силы. Например, нужно ориентировать панель на солнце — значит нужно её постоянно крутить туда-сюда. Жёсткость можно обеспечивать либо добавляя материал (увеличение веса конструкции), либо добавляя какое-нибудь силовое поле (поле механических ускорений при вращающейся конструкции, поле механического давления при надувной конструкции, электростатическое поле при использовании кулоновских сил отталкивания, электромагнитное поле при использовании эм. индукции, ионосферы, магнитного поля Земли, солнечного ветра и проч.). Поле ничего не весит — так что при таких размерах логичнее обеспечивать жёсткость именно полевыми способами. Вращение — один из способов, но не единственный конечно.
Чем больше единичная панель (и чем меньше их общее число), тем меньше удельная доля постоянных затрат. До какого-то предела, конечно.
Огромная солнечная панель должна обладать некоторой жёсткостью — несмотря на невесомость, на неё действуют различные силы. Например, нужно ориентировать панель на солнце — значит нужно её постоянно крутить туда-сюда. Жёсткость можно обеспечивать либо добавляя материал (увеличение веса конструкции), либо добавляя какое-нибудь силовое поле (поле механических ускорений при вращающейся конструкции, поле механического давления при надувной конструкции, электростатическое поле при использовании кулоновских сил отталкивания, электромагнитное поле при использовании эм. индукции, ионосферы, магнитного поля Земли, солнечного ветра и проч.). Поле ничего не весит — так что при таких размерах логичнее обеспечивать жёсткость именно полевыми способами. Вращение — один из способов, но не единственный конечно.
Поле же весит то реактивное топливо, которое нужно брать для сообщения момента и поворота оси вращения. Будет ли это эффективнее каркаса из углепластика — не думаю.
Что касается «Чем больше единичная панель (и чем меньше их общее число), тем меньше удельная доля постоянных затрат», больше 3-4 тонн за раз все равно не выведешь…
Что касается «Чем больше единичная панель (и чем меньше их общее число), тем меньше удельная доля постоянных затрат», больше 3-4 тонн за раз все равно не выведешь…
Для поворота оси вращения реактивное топливо не нужно — для этого давно используют гиродины.
Я не против модульной архитектуры, но организация этих модулей в систему — это тоже дополнительные затраты. Если соединять модули физически — нужны дополнительные конструкционные материалы. Для постоянной коррекции взаимного расположения модулей — дополнительное топливо и двигательные установки (и тут одними гиродинами не обойтись). Для маленьких аппаратов эти «организационные» затраты вносят существенную долю в бюджет веса.
Я кстати не совсем понял ваше предложение: вы хотите иметь одну огромную панель и много модулей, присоединённых к ней, или же множество модулей с индивидуальными панелями, летающими в компактной группе?
Я не против модульной архитектуры, но организация этих модулей в систему — это тоже дополнительные затраты. Если соединять модули физически — нужны дополнительные конструкционные материалы. Для постоянной коррекции взаимного расположения модулей — дополнительное топливо и двигательные установки (и тут одними гиродинами не обойтись). Для маленьких аппаратов эти «организационные» затраты вносят существенную долю в бюджет веса.
Я кстати не совсем понял ваше предложение: вы хотите иметь одну огромную панель и много модулей, присоединённых к ней, или же множество модулей с индивидуальными панелями, летающими в компактной группе?
Ну я в общем примерно понял, батареи-лепестки, которые разворачиваются под действием центробежных сил, и здоровенный маховик, который это все раскручивает, и еще пара таких же для поворота оси. Может имеет смысл — надо считать. Хотя я о таком не слышал — а огромные антенны (типа 80х80 м) сейчас в принципе разворачивают методом, о котором говорил я — как зонтик, с каркасом из углепластика. Какой вес должен быть у гиродина?
Соединять физически все равно придется — нет средств доставки, позволяющий доставить сразу много на ГСО. Тут вопрос в том, соединять или гибкими проводами, или микроволнами, или в жесткую конструкцию. Жесткая конструкция — это сложная система стыковки и стабилизации. Собирать придется как МКС. А профитов вообще не вижу.
Предложение мое такое. В Протон запихивается спутник-голова весом в 500 кг и 3,5 тонны ткани-солнечной батареи, которая раскрывается на манер зонтика (только итоговая форма плоская). В качестве каркаса этого зонтика используются телескопические трубки из углепластика. Спутник выводится, ориентируется и стабилизируется, разворачивает батарею 100х100 метров — то есть 5 МВт. Затем этот спутник связывается с соседним таким же или с антенной, передающей энергию на Землю.
Чтобы окупить антенну, нужно больше спутников. Но чем больше спутников, тем больше мощность требуется передать — тем дороже антенна требуется. Поэтому должен (не в смысле обязан, а в смысле необходимо) существовать некий оптимум количества модулей для окупаемости. Отсюда уже можно плясать — рассчитать окупаемость для микроволн, для лазера и т. д.
Соединять физически все равно придется — нет средств доставки, позволяющий доставить сразу много на ГСО. Тут вопрос в том, соединять или гибкими проводами, или микроволнами, или в жесткую конструкцию. Жесткая конструкция — это сложная система стыковки и стабилизации. Собирать придется как МКС. А профитов вообще не вижу.
Предложение мое такое. В Протон запихивается спутник-голова весом в 500 кг и 3,5 тонны ткани-солнечной батареи, которая раскрывается на манер зонтика (только итоговая форма плоская). В качестве каркаса этого зонтика используются телескопические трубки из углепластика. Спутник выводится, ориентируется и стабилизируется, разворачивает батарею 100х100 метров — то есть 5 МВт. Затем этот спутник связывается с соседним таким же или с антенной, передающей энергию на Землю.
Чтобы окупить антенну, нужно больше спутников. Но чем больше спутников, тем больше мощность требуется передать — тем дороже антенна требуется. Поэтому должен (не в смысле обязан, а в смысле необходимо) существовать некий оптимум количества модулей для окупаемости. Отсюда уже можно плясать — рассчитать окупаемость для микроволн, для лазера и т. д.
> Какой вес должен быть у гиродина?
Вес будет нулевой :) Масса же зависит от момента инерции КА и потребностей в ориентации. На МКС гиродины по 300 кг, но станция сама по себе весьма тяжёлая, плюс требования к ориентации другие (ближе к Земле, больше возмущений).
При большом диаметре КСЭС раскручивать её можно не маховиком, а солнечным ветром, например. Его же использовать для ориентации, и даже для коррекции орбиты. А для начального развёртывания можно применить надувные рукава.
> нет средств доставки, позволяющий доставить сразу много на ГСО
Думаю проще доставлять КСЭС не на ГСО, а на ССО, которая может быть много ниже (~500-1000 км), и на которой станция может вообще никогда не заходить в тень Земли, или заходить лишь на короткий период. Кроме того, уже в 2016-м нам обещан Space-X DragonLab с грузоподъёмностью 6 тонн.
Вес будет нулевой :) Масса же зависит от момента инерции КА и потребностей в ориентации. На МКС гиродины по 300 кг, но станция сама по себе весьма тяжёлая, плюс требования к ориентации другие (ближе к Земле, больше возмущений).
При большом диаметре КСЭС раскручивать её можно не маховиком, а солнечным ветром, например. Его же использовать для ориентации, и даже для коррекции орбиты. А для начального развёртывания можно применить надувные рукава.
> нет средств доставки, позволяющий доставить сразу много на ГСО
Думаю проще доставлять КСЭС не на ГСО, а на ССО, которая может быть много ниже (~500-1000 км), и на которой станция может вообще никогда не заходить в тень Земли, или заходить лишь на короткий период. Кроме того, уже в 2016-м нам обещан Space-X DragonLab с грузоподъёмностью 6 тонн.
Развернуть электростанцию-гелиоротор (heliogyro по-английски) на ССО возможно, но ССО плоха тем, что там еще есть остаточная атмосфера и такой, по сути, солнечный парус будет довольно быстро терять высоту. К тому же, подобный парус должен быть ориентирован не перпендикулярно на Солнце, а под некоторым углом, из-за чего эффективность ФЭП сильно упадет.
500-1000 км — это верхняя граница термосферы, практически дальний космос уже. Кроме того, станция на упомянутой ССО летит почти «ребром», потому что плоскость этой орбиты почти перпенликулярна направлению на Солнце, так же как и плоскость самой станции.
Ставить сами солнечные панели под углом не обязательно, можно предусмотреть для этого отдельные поверхности — например, небольшие поворотные «крылышки» по периметру, с циклически изменяемым углом.
Ставить сами солнечные панели под углом не обязательно, можно предусмотреть для этого отдельные поверхности — например, небольшие поворотные «крылышки» по периметру, с циклически изменяемым углом.
1000 км для аппарата с высокой парусностью — это очень низко: на такой высоте влияние светового давления будет такого же порядка, что и влияние остаточной атмосферы. На 500 км еще хуже, там появляется нижнее ограничение на кинетический момент вращающейся конструкции, чтобы препятствовать схлопыванию полотна под действием набегающего потока.
Если мы поставим полотно строго перпендикулярно Солнце, то помимо дрейфа долготы восходящего узла, мы получим снижение перицентра и апоцентра (если очень грубо, за счет некомпланарности силы светового давления от Солнца по отношению к плоскости орбиты) — полотном придется управлять, причем всем сразу (чтобы изменить направление силы), — а это уже маневр на каждом витке. У гелиоротора это не так сложно (можно вращать лопасти вокруг продольной оси), но эффективность такой солнечной электростанции будет заметно ниже.
Если мы поставим полотно строго перпендикулярно Солнце, то помимо дрейфа долготы восходящего узла, мы получим снижение перицентра и апоцентра (если очень грубо, за счет некомпланарности силы светового давления от Солнца по отношению к плоскости орбиты) — полотном придется управлять, причем всем сразу (чтобы изменить направление силы), — а это уже маневр на каждом витке. У гелиоротора это не так сложно (можно вращать лопасти вокруг продольной оси), но эффективность такой солнечной электростанции будет заметно ниже.
На ССО не понятно как энергию передавать и теряется важное преимущество в виде круглосуточности доставки в конкретную точку. Не понятно, чем это лучше аэростата, например, или просто станции на земле. Ну и locutus о парусности говорит — тут не в курсе.
А 3-6 тонн не так принципиально, это не 50. Хотя на 1000 км конечно можно вывести больше.
А 3-6 тонн не так принципиально, это не 50. Хотя на 1000 км конечно можно вывести больше.
Я уже писал выше: не нужно передавать энергию на Землю, нужно наоборот выводить потребителей в космос. Причин много, часть уже перечислена в посте:
* Передавать энергию с ГСО на Землю ничуть не легче, если не труднее.
* Никто не захочет и не позволит вешать в небе мегаваттный излучатель, направленный на Землю — даже с мобильными антенами люди сходят с ума, а тут вообще у половины населения и у вояк крыша поедет.
* На Земле хватает своей энергии, более дешёвой.
* Пора валить. Энергия и производство нужны в космосе. В идеале КСЭС нужна возле какого-нибудь доступного источника материала — у астероида, например, или у Луны — где её немедленно и утилизировать. Туда, конечно, труднее вывести что-то тяжёлое — но это можно компенсировать, если то, что не удалось вывести, произвести прямо на месте. Имея энергию и источник кремния, оный можно плавить, очищать и превращать в новые солнечные панели, в перспективе получая экспоненциальный рост. Но для этого нужна полностью автоматическая космическая фабрика. В одном из постов кто-то задавал вопрос: «Если бы вы были миллиардером-филантропом, кому бы вы дали денег?» — вот я бы лично дал на создание таких фабрик-автоматов. Не будет их — не будет никакого космоса.
* Передавать энергию с ГСО на Землю ничуть не легче, если не труднее.
* Никто не захочет и не позволит вешать в небе мегаваттный излучатель, направленный на Землю — даже с мобильными антенами люди сходят с ума, а тут вообще у половины населения и у вояк крыша поедет.
* На Земле хватает своей энергии, более дешёвой.
* Пора валить. Энергия и производство нужны в космосе. В идеале КСЭС нужна возле какого-нибудь доступного источника материала — у астероида, например, или у Луны — где её немедленно и утилизировать. Туда, конечно, труднее вывести что-то тяжёлое — но это можно компенсировать, если то, что не удалось вывести, произвести прямо на месте. Имея энергию и источник кремния, оный можно плавить, очищать и превращать в новые солнечные панели, в перспективе получая экспоненциальный рост. Но для этого нужна полностью автоматическая космическая фабрика. В одном из постов кто-то задавал вопрос: «Если бы вы были миллиардером-филантропом, кому бы вы дали денег?» — вот я бы лично дал на создание таких фабрик-автоматов. Не будет их — не будет никакого космоса.
Начнем с того, что у вас завышена масса солнечных батарей. 100м2 в 3т, т.е. по 30кг за 1м2. Зачем такая тяжесть в невесомости?
Знаете сколько весят батареи питающие ISS? Более 35 тонн. А мощности там меньше 80 кВт (в оценках автора на ту же массу было бы 300 кВт)
ISS не электростанция. Цели системы другие. Например, ее поднимать нужно периодически (читай перегрузки есть). Она фактически летит в атмосфере, хоть и крайне разреженной. Приходится от горячего кислорода защищать, скорее всего. Есть механизм поворота панелей к солнцу.
И тем не менее, правда ваша.
На английской вики нашел, что 33кВт вырабатывает один S6 массой в 15 тонн (их там 4, плюс еще другой комплект). Т.е. 2 Вт/кг и 42 Вт/м2. В статье автора 10 Вт/кг и 300Вт/м2.
И все же, для солнечной электростанции на более высокой орбите возможны более эффективные системы.
И тем не менее, правда ваша.
На английской вики нашел, что 33кВт вырабатывает один S6 массой в 15 тонн (их там 4, плюс еще другой комплект). Т.е. 2 Вт/кг и 42 Вт/м2. В статье автора 10 Вт/кг и 300Вт/м2.
И все же, для солнечной электростанции на более высокой орбите возможны более эффективные системы.
>Предположим они будут деградировать по 5% в год (надеюсь никого не удивит, что солнечные панели в космосе портятся от радиации, микрометеоритов и пр.).
www.solarstorms.org/Svulnerability.html: «график показывает снижение на 14% в первые семь лет работы спутника». «Ожидается, что солнечные батареи будут ухудшаться примерно на 20-25% в течение от 10 до 15 лет ресурса современных геостационарных спутников». То есть за 15 лет мощность падает на 25%, а не в два раза. И это — спутник, панель которого рассчитывают на работу всех систем в течение 10-15 лет. Наверняка можно написать другое ТЗ с интересующими нас характеристиками.
То есть коэффициент деградации не 0.5, а 0.8 — даже на текущих технологиях.
>Очень приблизительно квадратов 100 панелей солнечных батарей
Опять же, посмотрим на существующие системы. На МКС 2500 квадратных метров солнечных батарей (http://www.solaripedia.com/13/128/international_space_station_all_solar_powered.html — 27,000-sq ft.) и заявляется вес в 17 тонн (http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/International_Space_Station/Space_Shuttle_Endeavour_ready_for_sixth_flight_to_the_International_Space_Station). То есть тонна — 147 квадратных метров, в 4 раза больше, чем у вас. И это, опять же, с учетом того, что на МКС нужно запихнуть все в формат космической станции, тут же ТЗ будет другое — обслуживающих железяк на квадратный метр будет меньше.
>С постоянной направленностью на Солнце и КПД процентов 20 можно выжать по 300 Вт с квадрата.
Очевидно 40%, так как дешевле вложиться в технологию, чем закидывать лишние тонны.
>Давайте считать
(300 м^2 * 0.5 кВт * 24 *365 * 20 лет * 0.8 деградации) = 21 024 000 кВт*ч
В 10 раз больше, чем у вас.
А автору предлагается рассчитать возможность постройки АЭС и рассказать о том, как это невозможно.
www.solarstorms.org/Svulnerability.html: «график показывает снижение на 14% в первые семь лет работы спутника». «Ожидается, что солнечные батареи будут ухудшаться примерно на 20-25% в течение от 10 до 15 лет ресурса современных геостационарных спутников». То есть за 15 лет мощность падает на 25%, а не в два раза. И это — спутник, панель которого рассчитывают на работу всех систем в течение 10-15 лет. Наверняка можно написать другое ТЗ с интересующими нас характеристиками.
То есть коэффициент деградации не 0.5, а 0.8 — даже на текущих технологиях.
>Очень приблизительно квадратов 100 панелей солнечных батарей
Опять же, посмотрим на существующие системы. На МКС 2500 квадратных метров солнечных батарей (http://www.solaripedia.com/13/128/international_space_station_all_solar_powered.html — 27,000-sq ft.) и заявляется вес в 17 тонн (http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/International_Space_Station/Space_Shuttle_Endeavour_ready_for_sixth_flight_to_the_International_Space_Station). То есть тонна — 147 квадратных метров, в 4 раза больше, чем у вас. И это, опять же, с учетом того, что на МКС нужно запихнуть все в формат космической станции, тут же ТЗ будет другое — обслуживающих железяк на квадратный метр будет меньше.
>С постоянной направленностью на Солнце и КПД процентов 20 можно выжать по 300 Вт с квадрата.
Очевидно 40%, так как дешевле вложиться в технологию, чем закидывать лишние тонны.
>Давайте считать
(300 м^2 * 0.5 кВт * 24 *365 * 20 лет * 0.8 деградации) = 21 024 000 кВт*ч
В 10 раз больше, чем у вас.
А автору предлагается рассчитать возможность постройки АЭС и рассказать о том, как это невозможно.
Во-первых, 27000 футов — это площадь всех больших тонкопленочных панелей (4 пары), а 17 тонн — это масса только одной секции вместе с аккумуляторными батареями.
Во-вторых, еще необходимо учесть массу ферменной конструкции, которую запускали отнюдь не в один полет Шаттла.
В-третьих, ТЗ можно записать любое; главное, чтобы это было возможно сделать…
Во-вторых, еще необходимо учесть массу ферменной конструкции, которую запускали отнюдь не в один полет Шаттла.
В-третьих, ТЗ можно записать любое; главное, чтобы это было возможно сделать…
>Во-первых, 27000 футов — это площадь всех больших тонкопленочных панелей (4 пары), а 17 тонн — это масса только одной секции вместе с аккумуляторными батареями.
Поэтому я и дал ссылки, чтобы меня перепроверяли — других цифр я не нахожу, а оппоненты и не пытаются, считая, что их интуиции достаточно для всего. 17 тонн — масса P6 truss. Всего таких модулей 4. Значит, весят они в 4 раза больше. Получается, автор прав с оценкой в 100 квадратных метров за 4 тонны? Нет, потому что даже такой расчет дает в 1.5 раза больше, а чистую массу без аккумуляторов и железяк мы найти не можем.
>Во-вторых, еще необходимо учесть массу ферменной конструкции, которую запускали отнюдь не в один полет Шаттла.
>В массу солнечных батарей также входит масса каркаса и системы развертывания.
Это на земле каркасу нужно выдерживать собственный вес, причем вес металла особой роли не играет. На орбите же будет использоваться как минимум углепластик. Уже сейчас на спутниках умеют разворачивать антенны диаметром 80 м. Раскрывается такая махина как зонтик — то есть одним поступательным движением за счет механики, без большого количества двигателей. Все упирается в то, как можно сами батареи упаковать внутрь средства доставки — в случае антенны используется по сути ткань, которая упаковывается неплохо, здесь не знаю, но не думаю, что это проблема.
Кстати, я заметил еще один косяк у автора, спутник на ГСО он решил выводить из Плесецка (180 км к югу от Архангельска), как будто санкции уже Казахстан ввел.
>В-третьих, ТЗ можно записать любое; главное, чтобы это было возможно сделать…
Дело не в этом. На такой хвилософии можно обосновать и невозможность постройки АЭС — вон энергоблок стоит 10 миллиардов долларов, а работает всего 10 лет. Что, на самом деле 2 миллиарда, а работает 50? Ну, порядок цифр-то один и тот же! С таким подходом можно сразу ползти на кладбище.
Что касается самой технологии, основной выигрыш может заключаться в мобильности, а не безумном EROEI. Если такая система сможет передавать мегаватт в любую точку планеты до определенной широты, она будет полезной.
Поэтому я и дал ссылки, чтобы меня перепроверяли — других цифр я не нахожу, а оппоненты и не пытаются, считая, что их интуиции достаточно для всего. 17 тонн — масса P6 truss. Всего таких модулей 4. Значит, весят они в 4 раза больше. Получается, автор прав с оценкой в 100 квадратных метров за 4 тонны? Нет, потому что даже такой расчет дает в 1.5 раза больше, а чистую массу без аккумуляторов и железяк мы найти не можем.
>Во-вторых, еще необходимо учесть массу ферменной конструкции, которую запускали отнюдь не в один полет Шаттла.
>В массу солнечных батарей также входит масса каркаса и системы развертывания.
Это на земле каркасу нужно выдерживать собственный вес, причем вес металла особой роли не играет. На орбите же будет использоваться как минимум углепластик. Уже сейчас на спутниках умеют разворачивать антенны диаметром 80 м. Раскрывается такая махина как зонтик — то есть одним поступательным движением за счет механики, без большого количества двигателей. Все упирается в то, как можно сами батареи упаковать внутрь средства доставки — в случае антенны используется по сути ткань, которая упаковывается неплохо, здесь не знаю, но не думаю, что это проблема.
Кстати, я заметил еще один косяк у автора, спутник на ГСО он решил выводить из Плесецка (180 км к югу от Архангельска), как будто санкции уже Казахстан ввел.
>В-третьих, ТЗ можно записать любое; главное, чтобы это было возможно сделать…
Дело не в этом. На такой хвилософии можно обосновать и невозможность постройки АЭС — вон энергоблок стоит 10 миллиардов долларов, а работает всего 10 лет. Что, на самом деле 2 миллиарда, а работает 50? Ну, порядок цифр-то один и тот же! С таким подходом можно сразу ползти на кладбище.
Что касается самой технологии, основной выигрыш может заключаться в мобильности, а не безумном EROEI. Если такая система сможет передавать мегаватт в любую точку планеты до определенной широты, она будет полезной.
>>Уже сейчас на спутниках умеют разворачивать антенны диаметром 80 м
Да, слышал о такой антенне, но там периметр, а не диаметр. Или вы про какой эксперимент?
На орбите каркас нужен для жесткости конструкции — иначе конструкции с большими амплитудами колебаний будет очень сложно управлять. Вариант использовать стабилизацию вращением очень сложен и его еще долго будут прорабатывать.
У СБ есть еще несколько подводных камней: у многих материалов ФЭП индикатриса поглощения не подчиняется закону Ламберта и они более чувствительны к поддержанию плоскостности и ориентации на Солнце. Я не говорю, что СЭС (или КСЭ, как хотите) сделать невозможно — можно, но пока что технически очень сложно и сомнительно в плане возможных выгод.
Да, слышал о такой антенне, но там периметр, а не диаметр. Или вы про какой эксперимент?
На орбите каркас нужен для жесткости конструкции — иначе конструкции с большими амплитудами колебаний будет очень сложно управлять. Вариант использовать стабилизацию вращением очень сложен и его еще долго будут прорабатывать.
У СБ есть еще несколько подводных камней: у многих материалов ФЭП индикатриса поглощения не подчиняется закону Ламберта и они более чувствительны к поддержанию плоскостности и ориентации на Солнце. Я не говорю, что СЭС (или КСЭ, как хотите) сделать невозможно — можно, но пока что технически очень сложно и сомнительно в плане возможных выгод.
Точнее, в "Физики продолжают шутить"
нуда расчеты так себе. а кто-нибудь видел обтекатель ангары? как туда больше запихнуть?
миф тут не в смысле, что КСЭ (СЭС) невозможна. их разрабатывают и даже обещают создать. но мне кажется вся эта затея чистой воды легенда для боевой станции.
если её добавить вот тут
pda.lenta.ru/articles/2015/02/06/robodeath/
вообще всё красиво получается
миф тут не в смысле, что КСЭ (СЭС) невозможна. их разрабатывают и даже обещают создать. но мне кажется вся эта затея чистой воды легенда для боевой станции.
если её добавить вот тут
pda.lenta.ru/articles/2015/02/06/robodeath/
вообще всё красиво получается
Энергию из космоса? Забудьте!
Иначе кирдык тепловому балансу планеты. Почему, надеюсь, объяснять не надо.
Нам бы с текущим глобальным потеплением справиться, которое является следствием высвобождения энергии, «законсервированной» в газе, нефти и угле.
Иначе кирдык тепловому балансу планеты. Почему, надеюсь, объяснять не надо.
Нам бы с текущим глобальным потеплением справиться, которое является следствием высвобождения энергии, «законсервированной» в газе, нефти и угле.
Нет.
Во-первых, тепловой баланс планеты — штука относительная, т. к. активность Солнца периодически меняется, отражающая способность земной поверхности тоже. НЯЗ, около 1% особой погоды не сделает. И это без учета того, что часть энергии будет по мере развития космонавтики и/или геоинженерии уноситься за пределы Земли.
Во-вторых, вся сегодняшняя высвобождаемая «законсервированная» ископаемая энергия составляет даже не 1%, а от силы 0,01% от поступающей с Солнца и опасность глобального потепления представляет не она, а СО2 в атмосфере, способствующий парниковому эффекту.
В-третьих, а если мы уже добываем в космосе энергию, зачем ее обязательно направлять на Землю, если можно прямо в космос вынести и энергоемкое производство?
Во-первых, тепловой баланс планеты — штука относительная, т. к. активность Солнца периодически меняется, отражающая способность земной поверхности тоже. НЯЗ, около 1% особой погоды не сделает. И это без учета того, что часть энергии будет по мере развития космонавтики и/или геоинженерии уноситься за пределы Земли.
Во-вторых, вся сегодняшняя высвобождаемая «законсервированная» ископаемая энергия составляет даже не 1%, а от силы 0,01% от поступающей с Солнца и опасность глобального потепления представляет не она, а СО2 в атмосфере, способствующий парниковому эффекту.
В-третьих, а если мы уже добываем в космосе энергию, зачем ее обязательно направлять на Землю, если можно прямо в космос вынести и энергоемкое производство?
Давайте лучше начнём и посчитаем (с технико-экономическими и экологическими обоснованиями) с солнечных электростанций в пустынях. Например, вот такой проект кажется мне более реальным, с раскидыванием проводов по всему Шарику.
Такой проект (солнечные электростанции в Сахаре) назывался Desertec, пока из него не вышли почти все участники. В википедии есть подробности en.wikipedia.org/wiki/Desertec ru.wikipedia.org/wiki/Desertec
Российские космические солнечные электростанции? Не смешите мои фобос-грунты.
«Меня мучают смутные сомнения...». Сколько понадобится денег, чтобы разработать, отладить и ввести в эксплуатацию такую сисему?..
Подозреваю, что на эти деньги можно мелиорировать Сахару, засевать её чем-нибудь быстро растущим и сжигать урожай в топках тепловых электростанций.
Подозреваю, что на эти деньги можно мелиорировать Сахару, засевать её чем-нибудь быстро растущим и сжигать урожай в топках тепловых электростанций.
Это вряд ли, пресная вода и удобрения тоже небесплатные
Для производства солнечных батарей тоже нужна пресная вода. И ой как много!
Ну это да. Но ее транспортировать в Сахару не нужно, а значит тратить топливо. У биотоплива даже в Бразилии (условия для сельского хоязйства получше, чем в Сахаре, не так ли?), EROEI топчется в районе единицы.
Здесь же при больших изначальных инвестициях в принципе реально получить энергии сильно больше, чем затрачено. Судя по всему, основной затык в передаче энергии — антенна должна быть размером в километр для эффективного и безопасного функционирования. Но
1. Это просто увеличивает размер системы для окупаемости.
2. Не факт, что нельзя чем-то пожертвовать. Например, установить приеник на острове в Атлантике с зоной отуждения.
Надо считать.
Здесь же при больших изначальных инвестициях в принципе реально получить энергии сильно больше, чем затрачено. Судя по всему, основной затык в передаче энергии — антенна должна быть размером в километр для эффективного и безопасного функционирования. Но
1. Это просто увеличивает размер системы для окупаемости.
2. Не факт, что нельзя чем-то пожертвовать. Например, установить приеник на острове в Атлантике с зоной отуждения.
Надо считать.
Это просто увеличивает размер системы для окупаемости.В технике, как и в природе, нет линейных зависимостей. Невозможно заранее сказать, при каком размере она станет самоокупаемой.
Возможно при таком, на достижение которого уйдёт всё вещество Земли и проще будет построить сферу Дайсона.
Возможно при таком, на достижение которого уйдёт всё вещество Земли и проще будет построить сферу Дайсона.
Это если EROEI хотя бы на тысячную долю процента больше 1. Если он же на эту тысячную долю процента меньше 1, то как ни масштабируй, выгоды не будет. А, учитывая то, что в Бразилии EROEI биотоплива и так болтается около единичных значений, то с затратами на мелиорацию Сахары (а они не единичные, перекачивать пресную воду придется постоянно), явно упадет ниже. Поэтому я и могу заранее сказать. Мне кажется, биотопливо если и взлетит, то только в формате генномодифицированного планктона, который бы углеводороды вырабатывал.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Миф о космической солнечной энергостанции