company_banner

Япония запустит производство водорода на Луне к 2035 году


    Агентство аэрокосмических исследований Японии планирует к 2035 году построить на Луне завод, производящий водородное топливо.

    В качестве ориентировочного местоположения выбран южный полюс Луны. В этом месте находятся внушительные запасы льда, из которого получат воду. Расщепленная на водород и кислород вода будет использоваться для производства электроэнергии.

    Фото: Unsplash
    Основной мотив японских ученых в размещении завода на Луне — сокращение затрат на доставку топлива с Земли. Кроме того, этот шаг позволит передвигаться по Луне на тысячи километров и глобально приблизит человечество к освоению космоса.

    Японский водород — не только для космоса


    Мир стремится переходить на чистую энергию, а потому компании чаще обращаются к водороду с нулевым следом. В отличие от нефти и угля его можно использовать без вредных выбросов CO2. Весной этого года в Японии завершили строительство и открыли одно из крупнейших в мире предприятий, производящих водород. Fukushima Hydrogen Energy Research Field работает в поселке Намиэ, расположенном севернее от АЭС «Фукусима-1». В государственно-частном партнерстве участвуют Toshiba, Tohoku Electric Power и дистрибьютор природного газа Iwatani.

    Фото: japan.go.jp
    Завод используется как экспериментальная площадка для испытания новой технологии. В основе технологии — традиционный электролиз, воду разлагают на кислород и водород, используя электричество от локальной солнечной электростанции мощностью 20 МВт. Предполагается, что завод будет производить в час 1200 куб.м водорода.

    Фото: www.toshiba-energy.com
    Водород будут транспортировать на автоцистернах. Его намерены использовать в качестве основного топлива для перемещения персонала и участников Олимпийских игр 2021 года в Токио. Также ресурс задействуют для получения электроэнергии в Олимпийской деревне.

    В Японии в 2017 году принята «Базовая водородная стратегия» (Basic Hydrogen Strategy), согласно которой происходит переход к обществу, работающему на водороде. Такое общество использует водород как альтернативу ископаемому топливу. Водород становится для него основным элементом для производства источников энергии и функционирования транспортных средств.

    Япония + NASA


    В 2019 году NASA объявило о новой программе освоения Луны Artemis. Программа состоит из трех этапов.

    Фото: NASA
    Первый этап — Artemis I — беспилотный полет корабля Orion, установленного на ракету Space Launch System. Корабль пролетит вокруг Луны и обратно на Землю. Намечен на 2021 год.

    Фото: NASA
    Второй этап — Artemis II — полет вокруг Луны с экипажем. Планируется в 2022 году.

    Третий этап — Artemis III — высадка экипажа на Луне в 2024 году и затем отправка астронавтов на Марс в 2035 году.

    Япония объявила о намерении присоединиться к программе NASA в октябре 2019 года. В июле 2020 года Япония и NASA подписали декларацию о сотрудничестве в программе освоения Луны. Помимо этого, они будут участвовать в создании окололунной станции Gateway.

    Также стало известно, что на днях договор о сотрудничестве с NASA по программе Artemis подписала Италия. Она стала первой европейской страной, решившей вместе с NASA осваивать Луну. Помимо научно-технического вклада, участник будет работать над созданием систем прилунения.

    Selectel
    ИТ-инфраструктура для бизнеса

    Комментарии 42

      +5
      льда, из которого получат воду. Расщепленная на водород и кислород вода будет использоваться для производства электроэнергии.
      Любопытно, а расщепляться вода будет не за счёт электролиза электричеством, полученным от солнечных батарей?
        +5

        Отнюдь!
        Написано же русским по белому: для производства электричества будет использоваться расщепленная на водород и кислород вода. Этим электричеством и расщепляют эту воду.
        Японские технологии же!


        PS. а весело у них там в Селектеле.

          +3
          Что, наконец-то изобрели вечный двигатель? :))
            +2

            Скорее всего это девочки-дизайнеры Редакторы ™ Селектела несуть чушь отрабатывают з/п как могут.
            Ну а что? Даже пустой холодильник набирает за день 2-3 просмотра.
            А тут целый мешок букаф.

        0
        Любопытно, а расщепляться вода будет не за счёт электролиза электричеством, полученным от солнечных батарей?

        Да, развертывается солнечная батарея на пике вечного света, далее в кратер кидается катушка с кабелем, там ее подключают к комбайну, который плавит лед, собирает водяной пар, конденсирует в твердотельный электролизер, далее кислород с водородом идут в детандеры, во тьме кратера охлаждать газы будет проще по энергозатратам, вопрос в другом как эти сосуды Дьюара из кратера вытаскивать, полагаю будет летающий грузовик — внизу контейнер с грузом и посадочные опоры, сверху четыре маршевых двигателя под 45 градусов от вертикали и шар-баллоны с топливом и кислородом, добытыми на месте
          0
          Эту тему уже обсуждали и она совсем «не бьется» законом Ома. СБ дают низкое напряжение и при этом на такой длине кабеля кпд передачи энергии будет ниже плинтуса — напряжение маленькое, ток большой, потери пропорциональны квадрату тока. Тогда уж придется после СБ ставить преобразование в переменку, повышающие трансформаторы… Абстрактная идея это одно, а возможность ее реализации несколько иное. Может помните старые фантастические книжки вроде «20 тыс лье под водой» Верна или «Операция Океан» Свирина? Там тоже была красивая идея зарядки АКБ подлодки используя разницу температур на разных глубинах, и там так же «забыли» про толщину и сопротивление кабелей. Так и тут сама идея не нова, а вот НОВОГО (способа реализации этой идеи) не озвучено
            +3
            Смотря как соединять батареи, можно сделать и так что там будет 144 и более вольта, а токи небольшие и кабель может быть серебрянным, можно преобразование делать возле батарей в переменный ток, но это будет лишняя точка отказа, вряд ли в кратере будет ползать мегаваттный монстр, опять же кабели из высокотемпературных сверхпроводников, странно их не иметь в такой холодине в кратере и когда на месте есть холодильная установка, там явно будет -150.
              –1
              144 В это в общем маловато, если большие расстояния нужны кВ, иначе все равно кпд передачи будет ниже 40%. По температурам… в кратере то она низкая (если судить по Пири у северного полюса, то около -50), а вот на самом пике вечного света горячо. По этому принципу даже планировалась гелиосистема горячего водоснабжения для обитаемой лунной базы (в свое время обсуждали программу Луна-7 «авторства» ___lin___). К примеру, вот как в 2014 ломали копья над этими вопросами — там и про массы, и про циклы.
              ru-cosmos.livejournal.com/1216312.html
              Так что тема стара как мир, и проблемы так и зависли — идеально был бы реактор, но встает вопрос охлаждения. Не решив этот вопрос возникает соблазн использовать СБ… только там проблем получается не меньше. Кстати, если «верх провода» нагреть, а низ охладить… я про фактический термоэлектрогенератор. Так что преобразовывать в переменку и повышать напряжение все же необходимо — лучше получить напряжение смещения, чем и без того низкий кпд еще и снизится паразитной генерацией.
                +2
                Даже обычные серийные СБ рассчитаны на напряжения до 600-1000 Вольт при последовательном соединении.
                Уже хватит чтобы спустить по кабелю на несколько км по склону кратера с приемлемыми потерями.

                А для Луны не проблема и на более высокое напряжение СБ сделать — просто используя более качественную изоляцию. Все-равно разработка отдельная для этого будет, а не серийные рассчитанные на земные условия использовать.

                Термоэлектрогенератор в кабеле состоящем из одного металла и одинаковой температурой на концах цепи? Ну-ну…
                  +1
                  Очень забавно слушать про «обычные СБ» ))) вы принцип организации питания МКС знаете? Знаете, сколько коллекторов и как именно сегменты соединяют? Я к примеру помогал Полякову моделировать их в рамках контракта по эксплуатации (там 3 агента, в основном с Самарским НИУ работали). А не смущает, что на МКС первичное 115...170В а не киловатт?

                  Еще интереснее слушать, как на несколько км хотят передавать постоянное напряжение… Скажите, вы с электротехникой знакомы? Такое понятие как HVDC вам известно? Несколько км переменкой потому и логичнее, что трансформатором просто поднять напругу и потери на реактивке умеренные. А если хотите постоянку, то чем будете поднимать, осознаете, сколько аппаратуры надо? Преобразовать в переменку, поднять, опять в постоянку…
                    0

                    а что на счет сверхпроводников? Условия, вроде бы, позволяют. тем более можно водородом родувать и доохлаждать такие кабеля под изоляцией.
                    Не понимаю, в чем проблема с преобразованием энергии в переменку и обратно? сейчас доступны мощные полупроводники, получается довольно большой кпд. да и надо не со 100% кпд передать, а просто максимально эффективно из возможного.
                    Зачем так уж глубоко подавать, если на Луне вакуум? какая разница глубоко или нет, лишь бы в тени.

                      +1
                      Суть в том, что сделать все конечно возможно, даже на Венере или в Марианской впадине, вопрос только в цене проекта.

                      В самом вопросе преобразования проблем нет, но вот на низких температурах… в том то и прикол, что при низких температурах полупроводники начинают себя вести как диэлектрики — электроны уже просто так не становятся свободными. Получаем вилку — первый преобразователь (у СБ) надо или охлаждать или отнести дальше, в постоянную тень, и там нагревать до комфортной. А второй (уже у потребителя) — однозначно греть.
                      По логике конечно, раз уж СБ все равно придется охлаждать (этот вопрос упорно игнорируют при упрощенном рассмотрении проекта, хотя даже на МКС у СБ огромная масса уходит именно на охладители), то логично и подстанцию лучше там разместить и на единую систему термостатирования вязать, а внизу подогрев вести от непосредственно термостатирования исходной воды (пассивацию конечно никто не захочет, греть все равно будут)
                      А по высотам — указали конкретное плато, и у него не так велик выбор кратеров. На стенке (освещенной) СБ не разместить, вот и придется несколько км кабелей тянуть.

                      PS но вот вопрос обслуживания охлаждения СБ и всей инфраструктуры так и остается открытым — на МКС пару раз в году чинят утечки на фермах, кто и как их будет чинить на Луне… Либо менять подход и уходить от идеологии СБ на пиках вечного света. Я к тому и говорил, что от эскизных прикидок до фактического проекта целая пропасть. И постоянно пишут именно про эскизы, а по способы реализации делают вид, что «как то само разрешится»
                        0

                        Ну да, тут диванные аналитики на пальцах скинулись и "вроде всё должно быть не сложно". Вот халявный мороз, вот халявное тепло, тут солнце вечное. тут вечная тень, а еще у нас сверхпроводники бывают и конвертеры с КПД 97% тоже на алиэкспрессе продаются, и вот они все необходимые, казалось бы, кубики. А на самом деле это пипец эпическая инженерная задача.
                        Давайте скорее её решать!=) Это чертовски интересно.

          –3

          С фукусимой бы разобрались сначала, и с людьми которые вокруг...

            0
            я думаю им виднее
              +1
              Насколько можно верить, там подняли допустимый уровень дозы, поэтому там всё хорошо.
                +1

                Там нет никого вокруг, зона отчуждения.

                  0

                  в смысле "сначала"? А пока не разобрались — ждать, или что?

                    0

                    Или что конечно же.

                  +3
                  Вот когда запустят, тогда и поговорим. (с) Рогозин… )
                    0
                    Иронии не понимаем, да? Ну ладно…
                    0
                    Вобщем, обычная идея топливного элемента на водороде. Но сделать на луне топливную базу — неплохо, стартовать с нее несравнимо со стартом с земли.
                    Насколько я помню, у водорода все тяжело с хранением — он маленький и сам по себе утекает через толщу материалов. Поэтому его плохо удерживает запорная арматура и прокладки.
                    С прокладками, кстати, будет отдельная боль при столь низких температурах.
                    Никто не вчитывался, японцы нашли решение этих проблем?
                      +1
                      да делали бы уже не водород, а метан — сажи ненамного больше, зато на фоне боли с водородом — почти никаких проблем хранением…
                        +3
                        Для получения метана нужен углерод, а на Луне с ним не особо
                          0
                          А что тогда на земле мешает такое делать метановые заправки вместо водородных автомобилей?
                            +2
                            Да ничего не мешает, я вот часто вижу на АЗС цистерны с природным газом.

                            А если вы имеете в виду то, что мол, почему метан на Земле из воды не делают — так метан добывать дешевле из под земли, и даже сам водород дешевле из него же выделять, чем получать его из воды путем электролиза
                              0

                              Британцы водород гидролизом получают из воды и ветрянной электроэнергии — потому что настроили оффшорных ветряков, а балансировать такую "рваную" выработку чем-то надо

                        +2
                        Я ничего не понял. Чтобы стартовать с Луны — надо либо притащить туда с Земли всё необходимое для полёта, либо изготавливать всё необходимое для полёта уже на Луне.

                        В первом случае — надо потратиться на взлёт с Земли, потом на посадку на Луну, потом на взлёт с Луны. Ну так разве не проще лететь прямо с Земли, не заходя в гости к селенитам?
                        Конечно, есть вариант «дозаправиться на Луне, а с Земли взлетать с минимальным запасом топлива». Но тогда имеет смысл рассмотреть дозаправку в полёте — чтобы не сажать основной груз на Луну.

                        Второй вариант — требует делать на Луне не только топливо, но много чего ещё. Т.е. строить фабрики и средства добычи сырья. IMHO — весьма проблематичный метод.
                          +1
                          Есть еще вариант стартовать из Луны обратно на Землю. Нет необходимости тащить с Земли двойной (на самом деле соотношение еще хуже) запас топлива.
                            0
                            Я ещё полтора года назад публиковал статью: «Тойота и JAXA в 2029 году планируют иметь пилотируемый ровер на Луне», а потом voyager-1 опубликовал статью «Проект «Blue Moon» от Blue Origin: люди на Луне к 2024 году». Для использования таких роверов, и для многократного использования таких лендеров необходимы производство жидкого водорода и кислорода на Луне.

                            У НАСА есть проект марсианской экспедиции, в котором лунный жидкий водород должен использоваться в качестве рабочего тела в ядерном двигателе или, вариант, должны использоваться ступени на кислород-водородном ЖРД. И есть мысль использовать для старта этой экспедиции Lunar Gateway. Но Маск со своим Старшипом долетит до Марса раньше (и дешевле), чем на Луне развернут производство топлива в необходимом количестве.

                          –1
                          Учитывая летучесть водорода, большая часть водорода — будет просто улетать в космос зря.
                            0

                            А хранить его в жидкой форме возможно?

                              –1
                              Тогда охлаждать до -259 придется, градусов на 150-200. Приполюсные кратеры хороши стабильной температурой, но там не слишком холодно. На дне примерно как в Антарктиде — минус 40...70, отражаемый от противоположной стенки кратера свет не дает сильно остыть дну. Опять же технологии работы с такими температурами сложны — какими насосами закачивать/переливать при этих температурах? Металл с большим запасом может и выдержит, а вот уплотнители явно долго не проживут.

                              Опять же такое сильное охлаждение достаточно затратно по энергии даже в условиях Земли. Навскидку, там то лед сразу переходит в пар, фаза жидкости невозможна. Значит и простой электролиз не сделать, надо гдеть примерно до температуры плавления и достаточно энергозатратно разлагать не воду, а лед. Альтернативный вариант — греть до пара и разлагать пар, это несколько экономичней по энергии, но громоздкая камера высокого давления нужна. И там конечно не будет столь халявного источника.
                                0
                                Вообще-то большинство современных электролизеров не на открытом воздухе (вакууме в случае Луны) работают, а полностью герметичны.
                                Более того их часто используют как первую ступень сжатия получаемого водорода, чтобы получать высокие давления необходимые для хранения(или последующего сжижения) не 2х ступенчатыми компрессорами, а одноступенчатым. Вместо первой ступени сжатия — сам электролизер.

                                Так что внутри будет обычная вода, сохраняющаяся в жидком за счет давления.

                                А энергия необходима на нагрев льда на 50-70 градусов и даже на его плавление для перевода в жидкую форму это сущее мелочи на фоне энергии необходимой на основную задачу — собственно разложение воды на водород и кислород электролизом. На все это и 2% не наберется по сравнению с жидкой водой на входе вместо очень холодного льда.
                                  0
                                  Не совсем понял логику, я вроде про открытый воздух и не говорил. Да и вы вроде сами подтвердили мои слова, что придется делать камеры высокого давление (к чему я и вел), так что не понял тогда, что именно хотели оспаривать. Я писал к тому, что масса аппаратуры выходит огромной (и наиболее интересен тут вопрос дренажа водорода) а так же автоматизация процесса заправки.
                                  0
                                  «Приполюсные кратеры хороши стабильной температурой, но там не слишком холодно. На дне примерно как в Антарктиде — минус 40...70»

                                  ???:

                                  «в некоторых вечно затененных кратерах на южном полюсе Луны даже во время полярного дня температура не поднимается выше 35 кельвинов».

                                  «Дверь в лето»((с)antihydrogen)
                                    0
                                    Одно не противоречит другому. Анализировать тут надо не исключения, а аналоги кратеров, которые рассматривались в качестве целевых. Потому то я и указал в качестве ориентира конкретный пример с Пири.
                                    Нас интересую конкретные так называемые «холодные ловушки» с содержанием льда и расположенными поблизости пиками «вечного света». Идея то сама по себе древняя (Фламмарион 1879) и выбирали только конкретные начиная со Смарт-1 в 2003.
                                    Если интересно, можете почитать доклад Martin Elvis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) и тогда поймете, что выбор прям совсем не велик — суммарная площадь ВСЕХ пиков солнечного света Луны всего около 1 кв. км. К примеру можете глянуть статью еще 2016 года
                                    www.smithsonianmag.com/smithsonian-institution/want-buy-mountain-moon-180959692/?no-ist
                                    Конечно когда в обсуждении многое говорят о бесконечных полях СБ, они даже не догадываются, что места там не так много приходится на один пик с подходящим кратером, но переубеждать бесполезно, подобными идеями загораются очень быстро. В реальности же имеется разрыв между идеей и фактическими условиями для ее применения, именно на него я и указывал
                                      0
                                      «именно на него я и указывал»
                                      — это неправда, этого указания нет в комментарии, на который я отвечал.

                                      «Пири».
                                      — Кратер Пири расположен на Северном полюсе Луны, в то время как в статье говорится о базе на Южном полюсе (как и большинство современных проектов лунных баз!).

                                      «Анализировать тут надо не исключения, а аналоги кратеров, которые рассматривались в качестве целевых.»
                                      — кому «надо»? Для какой цели «надо»? Какие именно кратеры по-вашему, целевые, и с чего вы это взяли?

                                      Если интересно, можете почитать доклад Martin Elvis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
                                      — этот?
                                      https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0265964616300194
                                      Если да, то с чего вы взяли, что я его не читал? Если другой, то почему вы не дали на него ссылки?

                                      Если вы полагались на него, то вот на какие картинки он полагался:
                                      image


                                      Т.е. на данные из статьи 2008 года,
                                      H. Noda, et al., Illumination conditions at the lunar polar regions by KAGUYA
                                      (SELENE) laser altimeter, J. Geophys. Res. 35 (2008) L24203.
                                      собранные лазерным высотомером японского зонда не позже выхода в свет этой статьи (т.е. не позже 2008-го года!).

                                      А вам «карта температур южного полюса Луны в середине тамошнего лета, когда полярный день и температуры максимальны», собранная по данным измерения температуты зондом LRO, тем, который через год после выхода вышеупомянутой статьи был запущен (в 2009-м!); и на этой карте «Все что сиреневатое — ниже температуры жидкого азота»:

                                      image
                                      .
                                      .
                                      .
                                      .
                                      .
                                      То есть вы полагались на «несколько устаревшие данные»(sic!).
                                      __________

                                      Современные же данные говорят, что массив Малаперт
                                      1) 90% времени освещен,
                                      2) находится имеет обширные (самые обширные!) «вечноосвещенные» (где «вечность» — 90% времени) пространства поблизости от двух самых обширных зон реально вечнотемных, самых холодных областей.

                                      _Самых_интересных_ областей, замечу. Самых перспективных с точки зрений разработки, и потому — с точки зрения базы, с точки зрения размещения станции выработки водорода и кислорода из лунной воды.
                                        0
                                        Почему Пири — у него есть аж 4 пика вечного света (из-за чего его тоже рассматривали как вариант для базы), так что не совсем понимаю, почему вы его противопоставляете южному полюсу.

                                        Не совсем ясно ваше желание описания массива Малаперта, оно вообще к теме статьи относится мало — перепад по высоте до «Сапожника» аж 10 км. Или вы планируете рассмотреть не Шумейкера, а другой кратер? У Хауорта есть темная полоса (порядка 100К, но нет льда, при 53К он начинает улетучиваться), Кабео 1/4...1/3 времени освещен, лед только в удаленной полоске — остается только Шеклтон (тоже полоса, но поближе) и Герлах. Я помню по древнему плану «Созвездие», как пиарили Малаперта и как тогда «обходили» неудобные вопросы, да и вообще внимательно следил за исследованием бассейна Айткена. Можете конечно опять говорить, что конкретно в этой ветке я не указывал это, но о том я и говорил все время, что указанный вами район удобен для размещения СБ (тут не пики, а плато), но неудобен для размещения завода по добыче, слишком далеко, большой вертикальный перепад, на плато не разместить подстанцию, большая сложность с системой охлаждения СБ (надеюсь про это не забываете).
                                        «вкусность» пиков в том и состоит, что минимизируется расстояние, проще с инфраструкторой. А брать плюсы одного решения, не замечая его минусов… ну, как то не честно получается

                                        Кстати, Пири упоминал так как северный полюс до сих пор рассматривают как кандидата. И опирался не на указанный вами 2008, а на 2017 год
                                        ntrs.nasa.gov/citations/20170007365
                                        Там целевые Хиншелвуд, Пири, Уиппл на севере и Шеклтона, Герлаш на Юге. Причем лучше освещен северный
                              –2

                              Ладно Луна, но удельная производительность на киловатт нового японского завода меньше серийного российского генератора https://www.himelektronika.ru/catalog/view_goods/16

                                0
                                С чего такие выводы? Если мощность самого завода (электролизеров) тут вообще не указана и удельную производительность на кВт мощности в принципе не оценить.
                                  0
                                  электричество от локальной солнечной электростанции мощностью 20 МВт. Предполагается, что завод будет производить в час 1200 куб.м водорода

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое