поглощение радиоволна
v\:* {behavior:url(#default#VML);}
o\:* {behavior:url(#default#VML);}
w\:* {behavior:url(#default#VML);}
.shape {behavior:url(#default#VML);}
Орбитальные солнечные электростанции
DAR
Normal
new user
2
453
2007-08-31T19:05:00Z
2007-08-31T19:05:00Z
10
6138
34993
DELTA
291
82
41049
10.2625
Clean
Clean
21
MicrosoftInternetExplorer4
/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:"Table Normal";
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-parent:"";
mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;
mso-para-margin:0cm;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:10.0pt;
font-family:"Times New Roman";}
table.a
{mso-style-name:"Обычная таблица";
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-parent:"";
mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;
mso-para-margin:0cm;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:10.0pt;
font-family:"Times New Roman";}
Орбитальные
солнечные электростанции
Инж. Димитър Нейчев
Введение
Солнечное излучение - экологически чистый поглощение радиоволна возобновляемый
источник энергии. Запасы солнечной энергии намного больше, чем человеческие
потребности в обозримом будущем, однако использование этой энергии для
производства электричества в крупных размерах сопряжено с большими трудностями,
особенно в странах, расположенных в высоких широтах. Главные из этих трудностей
- низкая плотность солнечной радиации на поверхности Земли поглощение радиоволна прерывистый
характер ее поступления (ночное время суток, облачность, пасмурные дни).
Совершенно иных результатов можно было бы достичь отказавшись от наземных
солнечных электростанций поглощение радиоволна размещая их на орбите в космосе. Там Солнце светит
круглосуточно, нет облаков поглощение радиоволна мощность солнечной радиации в 2 раза выше, чем на
поверхности Земли в ясный полдень. В общем, с
единицы площади можно получить примерно в 10 раз больше энергии, чем на Земле.
Стимулом для развития работ в данном направлении, помимо создания
возобновляемого источника энергии, является решение проблемы сохранения
окружающей среды от отходов работы ТЭС поглощение радиоволна АЭС, поглощение радиоволна от все более возрастающего
теплового загрязнения планеты тепловыми отходами индустриальной цивилизации.
АЭС – это не только проблема ОЯТ поглощение радиоволна выбросы радиации в случае аварии, поглощение радиоволна также
загрязнения поглощение радиоволна опасность аварий при добычи урана, при его обогащении, при
производстве ТВЭЛ, поглощение радиоволна т.д.
Самое подходящее место для орбитальных солнечных
электростанций (ОСЭС) - геосинхронная орбита (ГСО). На такой орбите они будут
висеть над одной точкой Земли, что упрощает
передачу энергии к потребителям. Благодаря тому, что экваториальная плоскость
Земли, имеет наклон к плоскости эклиптики в 23.5 гр., затенение ОСЭС тенью
Земли на ГСО будет наблюдаться только 2 раза в год - вблизи точек весеннего и
осеннего равноденствия поглощение радиоволна не превышает в общей сложности 1,2 ч [1].
Электроэнергия из ОСЭС будет передаваться на Земле в виде
сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного излучения.
Производство электроэнергии
Можно представить 4 вида ОСЭС:
1.Простые фотоэлектрические. Солнечные лучи падают
прямо на солнечные батареи. В космосе имеем
1.4 кВт/кв.м. При к.п.д. 15 % электрическая мощность будет 210 Вт/кв.м или 210
МВт/кв.км. Для 10 000 МВт нужны 47.62 кв.км площади батарей. К 1984 году уже
были разработаны ультратонкие солнечные элементы, имеющие КПД порядка 15% при
удельных характеристиках 200 Вт/кг. [2]
Руководитель отдела космической энергетики Центра
имени Келдыша Виталий Семенов рассказывает: "Главными элементами нашей
конструкции являются панели солнечных батарей. Каждая панель имеет квадратную
форму: 500 метров в длину поглощение радиоволна 500 - в ширину. Материал - очень прочная стальная
лента толщиной 20 микрон. Сверху металлическая пленка покрывается микронным
слоем аморфного кремния. Длина намотанной на барабан стальной ленты - километр.
Только две автоматические линии в мире выпускают это чудо новейших технологий:
одна - в России, другая - в США. Общий вес пленки, необходимой для двух
панелей, - всего лишь 6 тонн. А вся космическая электростанция будет иметь
массу 35 тонн. Электрическая мощность станции составит в космосе 6 тысяч
киловатт." [14]
Для Марсианского проекта
Энергии толщина солнечных
батарей – те же 20 микрона. Расклад для СБ на 7.5 МВт (на МЭК планировались две
таких СБ) от участника проекта: ОСНОВНАЯ ФЕРМА - четирехгранная ферма с
поперечным сечением – 4 х 4 м. ЭЛЕМЕНТЫ ФЕРМЫ: - углепластиковые трубы (d 200 х
2 мм); - стальные тросы (d = 4 мм) 9000 кг, БАЛКИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ –
трехгранная ферма со стороной 500 мм, ЭЛЕМЕНТЫ ФЕРМЫ - углепластиковые панели
(500 х 4000 х 30 мм) 5500 кг, ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ – ленты из
фольги с нанесенным аморфным кремнием (Лента: Длина – 40 м; Ширина 350 мм) 7500
кг(из условия 1 кг/кВт). ОБЩАЯ МАССА СБ (без кабелей поглощение радиоволна преобразователей) 22000
кг. Удельный вес
солнечных батарей получается 2.93 кг/кВт. У упомянутой выше ЭС Центра имени
Келдыша удельный вес получается 5.83 кг/кВт. Ето уже со всеми нужными
элементами в комплекте.
Ожидается появление пленочных СЭ с удельным весом
1 кг/кВт поглощение радиоволна меньше. Такой проект уже есть: Базируясь на разработках, выполненных
в конце 1990 г., модуль массой 100 т может теоретически развернуть
фотоэлектрическую пленку площадью до 1 км2, собирая до 1.3 ГВт солнечного света
и сбрасывая на Землю примерно 100–150 МВт мощности (при к.п.д. около 12%).
А вот 29 марта 2005 на Мембране появилось
следующее сообщение: Американская компания DayStar
Technologies анонсировала
выпуск солнечных панелей без кремния, которые компания будет продвигать на рынок
под торговой маркой LightFoil. Эти солнечные батареи созданы на основе тонких
фотоячеек, в свою очередь, созданных с применением меди, индия, галлия и
селена. Ячейки размещены на тончайшей титановой плёнке. Достоинства -
очень высокая гибкость, позволяющая покрывать фотоэлектрическим покрытием любые
сложные поверхности, поглощение радиоволна также - низкий вес на единицу мощности. При этом
мощность, генерируемая одним квадратным метром новой плёнки, заметно уступает
классической солнечной батарее на основе кремния, зато вес этого квадратного
метра - очень мал, как мала (по сравнению с нынешними солнечными
элементами) поглощение радиоволна его цена. В экспериментальной установке создатели LightFoil
достигли уровня 1,44 киловатта на килограмм веса батареи. В массовой продукции
ожидается достичь 1-1,1 киловатта на килограмм. Возможно, поглощение радиоволна больше.
Но, оказалось, что поглощение радиоволна это не предел! На 28.05.2004 г. ИТАР-ТАСС сообщила, что японская
электротехническая компания "Шарп" создала солнечную батарею толщиной в бумажный лист, которую можно гнуть поглощение радиоволна сворачивать. Батарея в виде пленки имеет толщину от 1 до 3 микрометров. Пленка
площадью в две визитные карточки весит всего один грамм поглощение радиоволна обладает мощностью в 2,6 ватт.
2.Фотоэлектрические с концентратором. Зеркало из
дешевой поглощение радиоволна легкой пленки концентрирует лучи на солнечных батарей поглощение радиоволна тем самым
уменьшает нужное количество более дорогих фотоэлементов. Детальный анализ
пленочных отражателей сделан Лукьянова [3]. Нижний предел толщины пленки – 0.05
мкм. Более тонкие пленки уже становятся полупрозрачными. Существует также рассеяние
материала пленки космической средой. Чтобы пленка отражала хорошо поглощение радиоволна через 20
лет, ее толщина должна быть не менее 0.1 мкм. Вес такой пленки из алюминия –
0.27 г/кв.м. При удельном весе меньше 1 – 2 г/кв.м отражателя можно управлять с
помощью солнечного давления. Никакие двигатели поглощение радиоволна затраты топлива для изменения
орбиты ему не нужны! Лукьянов предлагает конструкцию поглощение радиоволна способ управления
отражателя, не требующих никакой жесткой несущей конструкции.
В книге В.М.Андреева, В.А.Грилихеса и
В.Д.Румянцева “Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного
излучения” Ленинград 1989 г. приводятся следующие данные:
С увеличением степени концентрации солнечного
излучения (Кс) к.п.д. ФЭП (фотоэлектрических преобразователей) увеличивается до
максимума, поглощение радиоволна потом падает. Кремниевые ФЭП имеют максимальный к.п.д. выше 20 %
при Кс = 50 - 100. При Кс = 1 - к.п.д. = 17 %. ФЭП на основе GaAs показывают
к.п.д 25 – 26 % при Кс = 500 – 1000 поглощение радиоволна 20 % при Кс = 2500!
С увеличением рабочей температуры ФЭП к.п.д.
падает, но увеличивается радиационная устойчивость. Концентратор может защищать
ФЭП от вредной радиации. До Кс = 100 говорят о низкой
степени концентрации, поглощение радиоволна свыше Кс = 100 – о высокой степени концентрации. Но при
работе с концентрированной солнечной радиации ФЭП будут нуждаться в охлаждающих
радиаторов. Радиаторы могут стать самым тяжелым элементом таких ЭС.
3.С концентратором поглощение радиоволна прямым преобразованием
тепловой энергии в электричество. Известны два вида таких преобразователей:
термоэлектрические генераторы (ТЭГ) поглощение радиоволна термоэмиссионные преобразователи (ТЭП).
Но у ТЭП к.п.д. порядка 10 – 15 %, поглощение радиоволна у ТЭГ еще ниже.
Недавно появилось третье направление - вариант
солнечной энергоустановки на основе термоэлектрохимических преобразователей
(ТЭХП). Над ним работает РКК "Энергия" в сотрудничестве с
Государственным научным центром Российской Федерации
"Физико-энергетический институт" (ГНЦ РФ "ФЭИ"),
возглавляемым академиком В.И.Субботиным [11]. Здесь в основу положен принцип
использования электрохимического потенциала натрия при разных температурах. Как
показывает предварительный анализ, это направление работ довольно перспективное
и позволяет получить достаточно высокие энергомассовые характеристики преобразователя
за счет непосредственного преобразования энергии. К.п.д. такой установки будет
более 35 % при верхней температуры цикла 910 - 930 °С поглощение радиоволна нижней температуры
цикла 280 - 350 °С. Срок службы ожидается свыше 10 лет.
4.С тепловыми машинами. Солнечный концентратор
нагревает рабочее тело (гелий) в ГТУ замкнутого цикла (нагреватель – турбина –
охладитель – компрессор).
Современные энергетические турбины могут работать
по 30 – 40 лет поглощение радиоволна больше. Концентратор из алюминиевой пленки толщиной 1 мкм
будет весить 2.7 тонн/кв.км. В космосе имеем 1.4 кВт/кв.м. При к.п.д. 25 %
электрическая мощность будет 350 Вт/кв.м или 350 МВт/кв.км. Удельная масса
концентратора получается 7.7 кг/МВт. Удельная масса турбины – менее 100 кг/МВт
и генератора – 500 кг/МВт. Удельная масса систем теплосброса (радиаторов) – 300
кг/МВт [4]. Масса всей ЭС получится меньше 1000 кг/МВт. Применение МГД -
генераторов может еще уменьшить удельную массу.
Каждый следующий вариант сложнее прежнего и
требует больше работ по обслуживанию. Поэтому обычно останавливаются на первом
варианте – простые солнечные батареи. Их цена падает
со временем, поглощение радиоволна люди обоснованно надеются, что, в конце концов, удастся наладить
крупносерийное производство достаточно дешевых поглощение радиоволна надежных солнечных батарей. Но
в обозримом будущем более легкими поглощение радиоволна дешевыми будут ОСЭС с концентраторами. Это
подтверждает поглощение радиоволна отчет РКК
"Энергия" [11]. Даже первый проект Глазера, представленный в 1960-ых
годах, предвидит небольшую концентрацию (Кс = 2 - 3):
А на 35-ой конференции по преобразования энергии IECEC в июле 2000 г. американцы представили
разработки подобной ОСЭС с Кс= 3. Масса ЭС на 10 ГВт уже исчислялась на 22 000
тонн – только 2.2 кг/КВт [21].
Так что концентраторы обязательно будут, остается
лишь выбрать способ преобразования энергии. У ТЭГ поглощение радиоволна ТЭП к.п.д. низкий, а
удельная масса больше поглощение радиоволна срок работы до амортизации меньше, чем у тепловых машин. Надо еще посмотреть,
что покажут работы по энергоустановки на основе термоэлектрохимических
преобразователей (ТЭХП). У ФЭП на основе GaAs к.п.д. уже приближается к
тепловым машинам, поглощение радиоволна удельная масса при высокой степени концентрации может оказаться
даже меньше. Срок службы ФЭП в космосе пока 10 – 15 лет, но намечается
увеличение до 30 лет. Скорее всего, более удачными окажутся ФЭП, потому что у
них нет движущихся частей (за исключением системы охлаждения!) поглощение радиоволна они не требуют
постоянного обслуживания. Кстати, рабочая температура у GaAs – 300 – 400 °C.
Такой ФЭП может работать без дополнительного радиатора до степени концентрации
не менее 20 – 25. Но какая конструкция оптимальная - покажет уже конкретный
проект.
Передача энергии
Электроэнергия из ОСЭС преобразуется в
сверхвысокочастотное (СВЧ) электромагнитное излучение. По оценкам, оптимальный
диапазон частот для передачи энергии с орбиты на Землю составляет 2,5...5 ГГц.
На более высоких частотах заметно поглощение кислородом поглощение радиоволна парами воды, на более
низких - не исключены нелинейные эффекты в ионосфере при экономически
приемлемой плотности потока СВЧ - энергии.
Йосип Клечек [5] дает следующие параметры переноса:
частота – 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 [3] )
К.п.д. приемника – 85 – 90 %
Общий к.п.д. переноса - 70 – 80 % в зависимости от
погоды.
По проекту П.
Глазера диаметр излучающей антенны – 1 км, приемной антенны – 7.4 км.
Оптимальная мощность – 3 000 – 15 000 МВт. В современных японских разработках
диаметр приемной антенны – 4 км. Минимальный диаметр «пятна» на Земле пропорционален
длины волны излучения. Так, что если мы хочем чтобы приемник занимал поменьше
площади, должны стремиться к использованию более высоких частот. В упомянутом
американском проекте [21] используются магнетроны с выходной мощности в 5 КВт и
к.п.д. 85.5 %, работающие на частоте 5.8 ГГц.
Хотя в качестве максимиума указывается 5 ГГц,
спутники связи работают на частотах до 30.5 ГГц. На более высоких, чем 5 ГГц частотах становится заметно поглощение воды
(облака, туман). Но мощный луч энергии при заметном поглощении будет нагревать
воздух поглощение радиоволна вода будет растворяться в нем. Облака поглощение радиоволна туманы растают!
При генерации СВЧ-энергии многорезонаторные
клистроны дают к.п.д. до 74 % при мощности 70 кВт поглощение радиоволна удельной массе 0.8 кг/кВт.
Магнетроны при удельной массе 0.4 кг/кВт дают к.п.д. 82 - 90 %, причем
ожидается его дальнейшее повышение [6].
Можно создать также ОС с лазером с прямой накачкой
солнечным излучением. У них огромное преимущество – расходимость лазерного
пучка очень малая. Но пока к.п.д. такого лазера 0.1 %. По оценкам можно поднять
до 1 - 20 %.
На форуме журнала «новости космонавтики» была
высказана такая идея: Энергия на ОСЭС преобразуется в лазерное излучение. А для
лазера можно сделать приемник на основе СБ с очень высоким - порядка 70%, КПД (и даже до 95 % по некоторым
утверждениям) - в силу монохроматичности излучения. И при этом относительно
недорогой. Сам лазер-передатчик тоже может быть достаточно эффективен.
Например, Дж. Тирел пишет про полупроводниковых лазеров с к.п.д. 73 % [19]!
Понимаете что получается!? Если у лазерного
передатчика будет к.п.д 70 % поглощение радиоволна у монохроматичного фотоприемника – 70 %, общий к.п.д. передачи уже 49 %.
Совсем даже приемлемая стоимость! Но длина волны оптического излучения намного
меньше поглощение радиоволна его уже можно сконцентрировать с ГСО в пятно диаметром всего в
несколько метров (а не километров!). Становится экономически еффективно делать
ОСЭС намного меньше – уже не на 5 тысяч мегаватт, поглощение радиоволна на десятки или даже единицы
мегаватт! А это уже совершенно другие затраты.
Где можно эту мощность применить? Т.е. куда будет дороже тянуть
традиционную линию? Ясно куда - изолированные поселки (на островах в
море, в пустыне, в джунглах) Там энергия значительно дороже, чем у больших ЭС. Можно
так же перебросить энергию из одной точки на поверхности Земли в другую -
этакий энергетический мост. Через зеркало на орбите - которое весит куда меньше
чем СБ. Так, мы могли бы с 50% КПД пробросить энергию скажем из Сибири в
Японию. Касательно подсветки полярных областей - а
собственно почему нет? На широте 60 градусов эффективная толщина атмосферы
вырастет всего в 2 раза. Если сделать систему динамического наведения, никто не
мешает запустить набор СЭС на полярную высокую орбиту - можно даже выше ГСО.
Они все равно достаточно медленно летают, чтобы оставаться по несколько часов в
зоне оптимальной передачи. 4х штук достаточно чтобы обеспечить постоянную
видимость одной из СЭС в пределах оптимальной для передачи зоны на конкретной
широте. Для всей планеты - надо 8 штук. Но для передачей с Земли поглощение радиоволна на Земле
таким способом все-таки существует один большой проблем – облака поглощение радиоволна туман. Луч
большой мощности сможет нагреть воздух поглощение радиоволна рассеят туман, но ... только если нету
ветра. Так, что идея годится только для пустынь, где все время стоит ясная и
сухая погода. И для космоса! Не будет
никаких препятствий передавать энергию с ОСЭС на другие космические аппараты
лазетным лучом. И не нужна приемная антена очень больших размеров!
Экономические поглощение радиоволна технические
аспекты
Пока что орбитальные СЭС себя не окупают, из за
сегодняшних цен вывода ПН на ГСО: 15 000 – 20 000
долл./кг. Но разработчики перспективных многоразовых транспортных систем
утверждают, что можно достичь цену вывода ПН на ГСО - 1000 долл./кг., поглощение радиоволна это
меняет дело.
Пример: Солнечная ЭУ мощностью 1 кВт
производит при непрерывной работе за год 8760 кВтч. При цене 10 цент/кВтч. это 876 долл./ год Принимаем
стоимость вывода 1000 долл./кг поглощение радиоволна стоимость оборудования ЭС 1000 долл./кг. При
удельной стоимости килограмма ОСЭС 2000 $/кг поглощение радиоволна удельном весе 1 кг/кВт,
стоимость киловатта – 2000 $. Поставим еще 500 $/кг на сборку поглощение радиоволна наладку -
получаем 2500 $/кг. Наземные сооружения - приемная антенна + инвертор
постоянного тока в переменный 50 Гц. Их стоимость значительно меньше стоимости
ОСЭС. Прибавим к стоимости еще 10 % - получаем 2750 $/кг (2750 $/кВт). При цене
10 цент/кВт-час (В Японии электроэнергия стоит 21.9 цент/кВтч, в Италии – 18.5
цент/кВтч, в Германии – 13.5 цент/кВтч) поглощение радиоволна 8000 рабочих часов в году срок
амортизации ОСЭС окажется 3.44 года.
Если создать на орбиту СЭС общей мощности 1 000 000
МВт (Мощность всех ЭС в мире на конец 09-ых составляла примерно 3 миллионов
мегаватт.), это даст ежегодную
прибыль в 876 миллиардов долл. при цене 10 цент/кВтч. На ГСО должно быть
выведено примерно 1 - 2 000 000 тонн груза.
К.П.Феоктистов в своей книге
«Космическая техника», вышедшая в 1997 год., делает свою оценку: Создание системы из 100 ОСЭС по 10
ГВт = 1000 ГВТ (примерно 1/3 от всей мощности электропотребления на Земле).
Сумма расходов на создание системы 1.836 – 3.166 х 10^12 долл. (1836 – 3166 долл/кВт).
Эксплуатационные расходы – 2 х 10^11 долл/год. Себестоимость электроэнергии
получается 0.023 долл/кВтч.
При этом принималось, что
масса 1 ОСЭС = 50 000 тонн. Ресурс работы – 20 лет. Включена стоимость создания
многоразовой транспортной системы, позволяющая выводить грузы на ГСО по
стоимости в 640 долл./кг. Стоимость пленочных СБ при массовом,
автоматизированном производстве – 100 – 300 долл/кВт. Стоимость
преобразователей энергии в СВЧ-излучение – 300 долл/кВт, стоимость ректенн –
100 долл./кВт. Вывод на ЛЕО – 779 – 1909 долл/кВт, ГК до ОС на ЛЕО (400 км) –
441 долл/кВт. Вся масса в 5 000 000 тонн доставляется с Земли.
Даже при создании еще более дешевого космического
транспорта (300 $/кг на ЛЕО, 1000 $/кг на ГСО), оказывается более выгодным не
выводить с Земли все нужное, поглощение радиоволна создать базу по производству материалов для СЭС
на Луне. Для вывода грузов с поверхности Луны нужно намного меньше энергии, чем
с Земли. Кроме того, некоторых людей смущают возможные экологические
последствия большого числа полетов для вывода с Земли грузов порядка 2 000 000
тонн. Существует также идея перевести на околоземной орбите подходящего
астероида поглощение радиоволна создать базу по производству материалов на нем.
Если сделать ОСЭС мощностью как у больших
современных ЭС – порядка 5000 МВт, то потребуется 200 таких ОСЭС. Им все-таки
понадобится какой-то человеческий контроль, поглощение радиоволна значит поглощение радиоволна жилые отсеки. Даже если
нужен только один дежурный, то на каждой ЭС должны быть 4 человека, чтобы
менять друг друга. Это означает постоянного присутствия 800 человек на ГСО! Это
и другие соображения делают желательным как можно большей мощности на одной
ОСЭС, чтобы сократить их число. Оптимум может быть найден только в ходе работы.
Во всяком случае их должно быть не менее 5 - 6, чтобы охватить в свое “поле зрения”
весь периметр Земли с резервом. С ГСО любой спутник видит ~ 42% площади земного
шара - без малого половина. Видно всё что находится ближе 9000 км от
подспутниковой точки, это без учёта атмосферы, с её учётом несколько меньше,
около трети земного шара. С ГСО совершенно недоступны только приполярные
области с широтами более 81,3 градусов северной поглощение радиоволна южной широты.
Во всех известных мне проектов рассматривалась
только работа одиночной ОСЭС с одиночным приемником энергии на Земле. А
совместная работа многих ЭС поглощение радиоволна приемников дает дополнительные преимущества. ОСЭС
может иметь не одна, поглощение радиоволна несколько передающих антенн поглощение радиоволна обслуживать приемники в
разных частях мира. Отпадет необходимость в переносе на Земле больших
количествах энергии на больших расстояниях. В “поле зрения” СЭС будут несколько
часовых поясах. Когда в одном из них будет час пик, в другом будет ночной
минимум. Можно перенаправить луч из одного места в другом поглощение радиоволна таким образом
использовать максимально существующую мощность.
У элементов ОСЭС есть свой срок амортизации. Если
он 20 лет, то придется менять в год порядка 50 000 тонн деталей. Возникает
такая мысль: Сделать на орбите СЭС заводы по производстве новых частей
электростанции из старых. Из Земли придется везти только материалы для
компенсации потерь при производстве поглощение радиоволна работе элементов ЭС. “Скорее всего,
окажется целесообразным не только сборку, но поглощение радиоволна изготовление элементов
блоков-панелей вести на орбите. То есть доставлять туда, скажем, рулоны
металлической ленты, там ее резать поглощение радиоволна изготовлять из нее стержни, из которых
собирать потом ферменные конструкции панелей” - писал Феоктистов К.П. [7].
Ожидаемая прибыль – порядка 1 ТРИЛЛИОНА долларов с
избытком хватит на разработку элементов солнечной орбитальной энергетики:
1.Крупносерийное производство дешевых поглощение радиоволна надежных
преобразователей энергии.
2.Дешевый транспорт Земля - ГСО.
3.Сами ОСЭС.
4.Индустриальная база на Луне (на астероиде).
5.Орбитальные заводы для элементов ОСЭС из
“вторсырья”.
Кстати, ОСЭС – сооружение многофункциональное. После
создания первых ОСЭС можно использовать их энергию для питания межорбитальных
буксиров, доставляющих грузы с ЛЕО к СЭС на ГСО, поглощение радиоволна поглощение радиоволна для ускорения любых других
космических аппаратов. В принципе я вижу три варианта:
1.Энергия принимается антенной, преобразуется в электрическую поглощение радиоволна питает ЭРД. Возможен большой УИ, но малая
тяга.
2.Энергия попадает в камеру, где
нагревает рабочее тело (водород) до несколько тысяч градусов. УИ несколько
меньше, но зато тяга может быть большой. Но нужно обеспечить точность попадания
в камеру, иначе луч может навредить. КК можно прикрыть отражающим экраном, но
все равно энергия будет пропадать впустую поглощение радиоволна нарушится режим ускорения. Впрочем,
режим ускорения можно сообразить с реальной точности попадания. Для осуществления этого варианта должны
быть созданы достаточно мощные лазеры с приемлемым к.п.д., так как СВЧ
радиоволны не могут быть сконцентрированными в достаточно узком луче.
3. Тяга создается за счет отражения луча энергии –
наподобие солнечных парусов. Расход энергии будет очень большой, но зато
никакое рабочее тело не нужно!
Также был поднят вопрос о военном применении ОСЭС.
Да, большие ОСЭС могут применяться поглощение радиоволна как оружие массового уничтожения, но от
них легко защититься отражающей пленкой, т.к. плотность энергии не очень
высока. Кроме того, они – самое дорогое поглощение радиоволна труднодоступное из всех видов оружия.
Уничтожить не только противника, но поглощение радиоволна весь мир можно более доступными
средствами. Так что по этому поводу не стоит беспокоиться.
В теме "Противокометная оборона" [9]
обсуждается еще одно возможное применение больших ОСЭС - для изменения орбит
комет поглощение радиоволна астероидов. Луч энергии нагревает участок поверхности кометы поглощение радиоволна испаряет
ее вещество, которое улетает в космос вверх – так создается реактивная тяга в
обратном направлении. Остается «только» обеспечить
необходимую плотность энергии.
Между прочим, упомянем поглощение радиоволна то, что энергетический луч можно модулировать поглощение радиоволна таким
образом использовать как передатчик для связи с ВЦ.
Сегодняшняя ситуация:
Необходимость в создании ОСЭС поглощение радиоволна возможность сделать
этого считаются достаточно очевидными для всех. Изучением вопроса о размещении
на орбите солнечных электростанций занимаются в США, России, Китае, Японии,
Франции, Германии поглощение радиоволна Канаде.
Одним из важных результатов проведенных в 70-е
годы работ явилась осуществленная в 1975 году Лабораторией реактивного движения
совместно с Научно-исследовательским центром им. Льюиса (НАСА, США) наземная
трансляция 30 кВт СВЧ - мощности на расстояние в 1 милю (1,6 км) применительно
к задачам ОСЭС. Следующий большой шаг слелали в Японию, построив в 1995 год
экспериментальная система для передачи энергии с земли на дирижабль [21].
Построенная в Японии в 1995 год система передачи
энергии с земли на дирижабль.
В России тоже велись интересные работы в этой
области под кодовым названием "Лампа". Их поддерживал
академик-секретарь отделения физико-технических проблем энергетики Академии
наук Юрий Николаевич Руденко. Однако некоторые известные ученые выступили
против развития этого направления, назвав его "дорогостоящим поглощение радиоволна поэтому
бесперспективным". В 1994 году умер академик Руденко, поглощение радиоволна проект, по сути,
был отложен до лучших времен. Работа возобновилась в последние годы - сообщает
руководитель отдела космической энергетики Центра имени Келдыша Виталий СЕМЕНОВ
[14]. "В 2007 году мы планируем запустить с Международной космической
станции небольшой экспериментальный аппарат массой 165 килограммов, который
будет генерировать электрическую мощность 2,2 киловатта. Потом будет выведено
на орбиту еще несколько опытных аппаратов. А вот с 2015 года могли бы начать
создание на орбите сети сравнительно недорогих космических
электростанций." - сказал он.
NASDA надеялась запустить экспериментальную версию
спутника между 2005 поглощение радиоволна 2007 годами. По расчетам, эта космическая электростанция
будет способна генерировать от 10 киловатт до 1 мегаватта энергии. Промышленный
образец космической электростанции ожидается не ранее 2020 года. Прототип
преобразователя света в микроволны уже разработан в университете Киото. На
основе этого устройства поглощение радиоволна будут создаваться орбитальные электростанции.
Основное внимание будет уделено управляющим схемам. Ведь микроволновый пучок
надо при любых обстоятельствах удерживать сфокусированным точно на приёмнике
(по проекту, на четырехкилометровой чаше).
В 2006-2007 году, согласно планам NASA, американцы
хотели использовать Международную космическую станцию для испытания
беспроводного передачи энергии. Кроме этого, примерно в те же сроки могла быть
построена первая испытательная 100-киловаттная электростанция. К 2011-2012 году
NASA планировали вывести в космос платформу, представляющую собой мегаваттную
электростанцию, которая будет способна передавать энергию как другим космическим аппаратам, так поглощение радиоволна на
Землю. В дальнейшем мощность электростанций будет наращиваться поглощение радиоволна спустя 15-20
лет достигнет 10 мегаватт. В этот период может начаться их практическое
использование.
Но президент Буш поставил как основную задачу
американской космонавтики возобновление полетов к Луну поглощение радиоволна полет к Марс. В связи
с этим наличные денежные средства били перенаправлены к достижению новых задач
и работы по ОСЭС отшли на второй план. Указанные выше сроки скорее всего не
будут соблюдаться. С другой стороны большое подорожание нефти поглощение радиоволна газа в 2005
году стимулирует поиск других энергийных источников. Появляется надежда, что в
исследованиях по ОСЭС включатся более активно частные компании. Но если в
Японии эл. энергия стоит 21.9 цент/кВтч, в США – только 6.7 цент/кВтч, так что
более решительных шагов я ожидаю от японцев.
Ожидается включение Китая в этих работах. “После
успешного полета китайского космонавта Китай намерен очень активно заняться
космосом. … В плане стоит строительство орбитальной солнечной
электростанции...” - Е. Волынкина (по материалам SpaceDaily)
Экология поглощение радиоволна политика
Утверждается, что для СЭС, чтобы ее построить
требуется создать множество экологически опасных предприятий для производства в
большом количестве кремния, мышьяка, свинца, олова, меди, алюминия поглощение радиоволна т. п. Т.е.
ущерб до начала эксплуатации.[10]
Читал я этот № 10 поглощение радиоволна удивлялся – вроде
интеллигентный человек писал, поглощение радиоволна такую чепуху порет! А потом понял: Написано это
не про ОСЭС, поглощение радиоволна ПРОТИВ них. Причем подается неверная информация:
"На текущем этапе работ недопустимо мало
известно об экологических аспектах программы поглощение радиоволна возможных последствиях
воздействия СВЧ - излучения поглощение радиоволна пусков многочисленных ракет-носителей на здоровье
людей, животный поглощение радиоволна растительный мир Земли, климат".[10] Может поглощение радиоволна не все
известно, но довольно много. Уже почти у каждого жителя развитых стран
мобильный телефон, поглощение радиоволна в квартире микроволновая печь. СВЧ - излучения вокруг нас
24 часа в сутки. “в предварительных исследованиях не была выявлена опасность
микроволнового излучения для внешней среды” [12].
Несмотря на массовое
применение СВЧ, так до сих пор серьезных работ о пороговом уровне, когда начинает
наноситься вред, я не встречал. Конечно – это не показатель что их вообще нет,
но, по крайней мере, они широко не известны. Я за продолжение
исследований до полной ясности, но здесь написано не о том - тихонько поглощение радиоволна подленько нас питаются заставить думать,
что ДЕЛАТЬ ОСЭС НЕЛЬЗЯ. Что касается пусков ракет-носителей – загрязнение
зависит от вида топлива. Нам предлагают не много, не мало – НЕ РАЗВИВАТЬ
КОСМОНАВТИКУ, потому что запуски ракет – вредны для окружающей среды!
“При этом в верхние слои атмосферы попадает более
миллиона тонн продуктов сгорания ракетного топлива, в состав которых входят
окислы азота, углерода, поглощение радиоволна также вода.
Последствия такого загрязнения атмосферы непредсказуемы, очевидно, они будут
носить негативный характер”. Это про ВОДу тоже?.
"Создание ТЭС характеризуется малым
воздействием на окружающую среду. В случае солнечных электростанций имеет место
обратная картина – малое воздействие на окружающую среду во время эксплуатации
и большое воздействие на этапе создания системы. Расчеты показывают, что для
одной космической солнечной электростанции полезной мощностью 5 млн. кВт
потребуется 500 тыс. т алюминия, 50 тыс. т кремния в качестве исходного
материала для производства фотоэлектрических преобразователей, 150 млрд. кВт-ч
электроэнергии для производства элементов конструкции станции поглощение радиоволна сопутствующих
комплексов. Это может привести к нехватке сырья поглощение радиоволна энергии для развития других
областей экономики государства-разработчика энергосистемы нового типа".[10]
1.ОСЭС мощностью 5 млн. кВт будет весить по оценке
того же автора 20—50 тыс. тонн. Куда здесь всунуть 500 тыс. тонн алюминия, 50
тыс. тонн кремния поглощение радиоволна еще другие материалы???
2.А для создания ТЭС поглощение радиоволна АЭС АБСОЛЮТНО НИКАКИЕ
МАТЕРИАЛЫ не нужны? Их производство не загрязняет?
3. ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!! – “В случае солнечных
электростанций имеет место малое воздействие на окружающую среду во время
эксплуатации” То есть СВЧ - излучения не так уж вредны???
"Непрерывная передача энергии из космоса на
Землю в СВЧ - диапазоне волн будет представлять собой новый фактор
неблагоприятного воздействия на биосферу. … Зона, лежащая внутри этого круга,
может быть объявлена охранной, допускающей присутствие только обслуживающего
персонала, облаченного в специальную одежду. Предстоит еще дополнительно
исследовать воздействие электромагнитного излучения на флору, фауну, человека и
технические устройства". [10] А вот что думают американцы: “Подобные
конструкции допускают возделывание расположенных под ними земельных угодий,
поскольку они блокируют попадание большей части микроволнового излучения на
Землю”. [12]
“На повестку дня встает задача разработки мало-,
средне- поглощение радиоволна крупномасштабных образцов космической солнечной электростанции с
уровнем вырабатываемой мощности 100 кВт, 1 МВт, 10 МВт, 100 МВт поглощение радиоволна 1000 МВт.
Только после освоения малого уровня полезной мощности, получения необходимого
опыта поглощение радиоволна возмещения произведенных затрат можно будет переходить к последующему
этапу. ... В состав низкоорбитальной электростанции поглощение радиоволна приемной станции
необходимо включать мощные накопители энергии. Режим работы энергосистемы будет
следующим: электростанция непрерывно в течение 12 ч генерирует электроэнергию и
запасает ее на борту, в момент прохождения над приемным пунктом энергия в виде
пучка СВЧ - излучения сбрасывается на Землю” [10]. Вот так нас питаются увести
от реальных проблем поглощение радиоволна запутать в проблемы искусственно созданные. Такие
маломасштабные космические солнечные электростанции НЕ МОГУТ быть прибыльными.
Тем более с аккумуляторами.
К сожалению, по такому пути намерен идти отдел
космической энергетики Центра имени Келдыша - "Вся космическая
электростанция будет иметь массу 35 тонн. Ее предполагается запускать с
космодрома Плесецк на полярную круговую орбиту, удаленную от Земли на 1000
километров. Электрическая мощность станции составит в космосе 6 тысяч киловатт
(до Земли дойдет 2 - 3 тысячи квт). Передача энергии через СВЧ - излучение. Эти
электромагнитные волны принимает специальная антенна, смонтированная на
300-метровом воздушном шаре, находящемся на высоте 10 километров от поверхности
нашей планеты (потому что СВЧ - излучение оказывает вредное воздействие на
человека поглощение радиоволна природу). Там же, на шаре, энергия преобразуется в ток высокого
напряжения. Этот ток по специальному кабелю передается на земную
подстанцию." [14] Идея с баллоном интересная, но только удорожает поглощение радиоволна без
этого дорогой проект. А как аккумулировать энергию на борту ОСЭС - скромно
умалчивается. Такие аккумуляторы не
существуют.
Конечно, промежуточные этапы должны быть. Но путь
другой – использование космической энергии в
космосе: До 100 кВт – как источники энергии на ОС. Порядка 1 МВт – на
орбитальных буксирах с ЭРД. 10 – 20 МВт – Марсианский корабль “Энергии”, поглощение радиоволна т.д.
“Удельная стоимость выведения с Земли на низкую
опорную орбиту по международному коммерческому тарифу составляет 10 тыс.
долл/кг, на геостационарную орбиту — 50 тыс. долл/кг. Учитывая, что
относительная масса маломасштабной космической электростанции с уровнем
мощности 100 кВт — 1 МВт равна 150-250 кг/кВт, можно оценить удельные затраты
на создание поглощение радиоволна выведение. Они составят 9—15 млн. долл/кВт. Эти цифры совершенно
неприемлемы”. [10]
1.Про цены выведения на русских “Протон” поглощение радиоволна “Союз”
в то время, автор помалкивает. Про возможности создать более дешевый транспорт для большого грузопотока вообще не идет
речь.
2.Откуда у него получилось относительная масса 150
- 250 кг/кВт? Даже у наземных ЭС, где удельный вес вообще не важен, показатели
намного лучше! ОСЭС мощностью 5 млн. кВт будет весить по оценке того же автора
20—50 тыс. тонн. [10] Удельный вес – 4 – 10 кг/кВт. Это относится к простым
фотоэлектрическим без концентратором. У ЭС с тепловыми машинами получается
меньше. У фотоэлектрических с концентратором может быть еще меньше. Но в
рассматриваемой работе даже не упоминается слово “концентратор”!
Я думаю, дело в том, что появление ОСЭС многим не
понравится. Испугает оно поглощение радиоволна арабских шейхов, чье богатство зависит от цен на
нефть, поглощение радиоволна больших корпораций по строительству АЭС. Последние получили уже один
удар после Чернобыля. Журналисты пишут о существовании объединения, защищающее
интересов ядерной промышленности (ядерная мафия). В частности, оно занимается
дискредитацией альтернативных источников энергии. Тут еще ОПЭК можно вспомнить.
Так что заказчики на подобные материалы найдутся.
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), поглощение радиоволна 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 поглощение радиоволна 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 поглощение радиоволна 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 поглощение радиоволна 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
[15]. При к.п.д. передачи 70 % себестоимость у клиента будет выше на 43 % (например:
из ЮАР будет не 3, поглощение радиоволна 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 поглощение радиоволна Ангаре, ТЭС в Канско-Ачинском
бассейне поглощение радиоволна 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.” Точная цитата из
книги РКК Энергия 1946-1996 с.422. Размер этого сооружения был 1-2 км.
Во всем проекте только одна "новость" -
пленочный отражатель на ГСО. Сама пленка может весить меньше 1 грамма на кв.
метр (1 тонн на кв. км). Удельная масса каркаса может быть 8 г/кв.м. [13] Так,
что можно создать отражатель диаметром в 2 км, весящий всего 32 тонн.
Отражатель такого диаметра конечно надо собирать в космос. Лучше на ЛЕО, чтобы
расходы на вывод всего необходимого были поменьше. Доставляем элементы
конструкции на МКС, поглощение радиоволна там бригада космонавтов (или роботов) собирает отражатель.
Потом готовый отражатель выводится на ГСО. Переход на ГСО может быть только на
малой тяге – слишком хрупкая конструкция. Здесь буксир на ЭРД пригодится. И
так: что надо вывести на ЛЕО: Элементы отражателя – порядка 32 тонн. Буксир с
рабочим телом – тоже где-то 32 т. Сборочные машины (такие уже проектировались)
– 10 – 20 т. Монтажники поглощение радиоволна припасы для них – еще несколько тонн. В общем 90 –
100 тонн выходит.
Отражатель на орбите будет стоить “всего”
несколько сотен миллионов долларов. Наземная часть – несколько больше. Вот вам
и ЛЭП на расстояниях до 17 000 км поглощение радиоволна возможность
зарабатывать миллиарды долларов каждый год.
Литература:
1. Солнечные электростанции - ДРАБКИН Л.М. ,
1999
2. Грилихес В.А., Орлов П.П., Ионов Л.Б.
Солнечная энергия поглощение радиоволна космические полеты. М.: Наука, 1984. С. 214.)
3. А.В.Лукьянов “Пленочные отражатели в
космосе”
4. “Газофазные ядерные
двигатели для космических аппаратов” Григорий Лиознов
5. “Slunecni energie” –Josip Kleczek, DrSc. Praha 1981
6. “Индустриализация космоса” С.Д.Гришин
Л.В.Лесков Москва – 1987 г.
7. Феоктистов К.П.
“Космонавтика без фанфар поглощение радиоволна амбиций”.
8. Вот
на это деньги дадут - форум
"Авиабазы"
9. Противокометная
оборона - форум НК
10. Космические
солнечные электростанции - Е.А.Нариманов Москва 1991 год.
11.
Семенов Ю.П. - Новые российские технологии в ракетно-космической технике
последних лет. Вестник РАН, 2000, 70, N 8, с. 696-709
12. http://www.epizodsspace.narod.ru/bibl/getlend/17.html
13. Гришин поглощение радиоволна Лесков - "Индустриализация
космоса" М 1987 стр. 272-273
14. Труд (Москва) , N215 - 19.11.2003
"Электрический разряд в космосе"
15. Краффт Эрике "Будущее космической
индустрии" М 1979 год.
16. Солнечная
установка МЕКа
17. Семенов
Ю.А. "Беспроводные каналы поглощение радиоволна сети"
18. И.
Черный "Ракеты-носители для возвращения на Луну"
19. James Tyrrell
"Diode lasers get fundamental push to highter power"
20. К.П.Феоктистов
«Космическая техника» - 1997 г. Стр. 63 - 85
21.Г.П.Щелкунов «Солнечная
энергетика» - ж. «Электроника» 6 / 2002 г.
разделы
мусорный пакет
здание лмк
организовать рассылка
антенна бустер
газонокосилка dolmar
вакуумный упаковочный
газонокосилка black decker
тонировка
жаропрочный фарфор revol
белый кофе
кулер тихий
аденома предстательный железа
поставка холодильный камера
гиря торговый калибровочный
слоеный изделие
ковры резиновый
блюдо фарфор
биоэпиляция
ротационный rvg
вилатерм
газовый заправка
акриловый вкладыш
флюрисцентная краска
вакуумный упаковочный
время владимир
маршрутизатор
восстановление файл
снегоуборочный машина
зеркало babyliss
анимация 3d график
kiev apartaments service
дефектоскопия сварной швов
альпинизм
слим лифт
враждебный поглощение
кофе колониальный товар
грунт
фосфорицирующая краска
ароматный мир
фосфорицирующая краска
бордюр
спецобувь оптом
фосфорный краска
международный конкурс дебютант
растворитель 646
купить блендер
измеритель петля фаза нуль
мини пекарня
купля производственный комплекс
колокейшн
три цвета: синий
антенна
получение выписка егрп
наркомания
купить чейнджер
выборочный лак
пазл
trinity hi-fi
химчистка доставка
договор суррогатный мать
фосфорецирующая краска
помещение шиномонтаж
omega
снегоуборочный машина
доставка суша
блюдо фарфор
кулер регулируемый
телематические служба
лечение щитовидный железа
предохранитель пкт
электрокамин dimplex model plasma (sp9)
кухонный техник
мультиметры цифровой
поглощение радиоволна