Autor Wątek: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power  (Przeczytany 853 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« dnia: Styczeń 09, 2019, 09:25 »
Temat elektrowni słonecznych krążązych na GEO lub bytujących w punktach Langrangea dyskutuje się od lat. Niedawno odnalazłem na stronie National Space Society artykuł o zaletach i wadach elektrowni kosmicznych:

https://space.nss.org/space-solar-power/

Zalet jest bardzo dużo, zwłaszcza, że budowa orbitalnych elektrowni słonecznych będzie powodować niedużą emisję gazów cieplarnianych (głównie podczas startów rakiet z elementami elektrowni lub załóg naprawczych). Energia Słońca byłaby dostępna cały czas, no chyba, że Słoneczko porządnie kichnie i cała elektronika na orbicie i połowie Ziemi wysiądzie  :P
Wadą elektrowni jest duży obecnie koszt wysyłki towarów na orbitę, jak wyżej wspomniałem wrażliwość na duże burze elektromagnetyczne od strony naszej gwiazdy, oraz pewien (duży???) wpływ na środowisko w miejscu instalacji odbiornika energii z kosmosu w zakresie mikrofalowym. Jak wiemy mikrofale nie są obojętne dla naszego zdrowia a więc chyba roślinom, zwierzętom i innym organizmom zamieszkującym obszar wokół odbiornika energii będzie jednak coś zagrażać. Poza tym może wydarzyć się np. awaria lub zderzenie z meteorytem, które spowoduje wychylenie anteny elektrowni i strumień mikrofal skierowany będzie gdzie indziej np. w duże miasto albo lasy, pola itp. Mam nadzieję, że w razie awarii zadziała automatyczny wyłącznik wysyłania energii.

Teraz pytanie. Otóż zakładając, że Starship wejdzie do użytku tak jak przewidują to plany Muska i jeden start tego pojazdu nie przekroczy kosztu 100 milionów dolarów (nie mam pojęcia jak obecnie szacuje się koszt startów tego monstra), czy za dziesięć, dwadzieścia, trzydzieści lat stanie się opłacalna budowa i eksploatacja słonecznych elektrowni orbitalnych? Czy wtedy jest techniczna szansa (pomijam czynniki polityczne), żeby przyśpieszyć odchodzenie od paliw kopalnych a wręcz rozpocząć proces wchłaniania z atmosfery wyemitowanego w ostatnim stuleciu a przynajmniej połowie stulecia dwutlenek węgla (zakładam tutaj, że szczegóły takiej technologii będą wówczas już opracowane)? W tym scenariuszu pomijam ewentualne wykorzystanie elektrowni termojądrowych, które w tej tematyce mogłyby pozytywnie namieszać, ale niestety nie widać końca etapu projektowania  :( W moim scenariuszu elektrownia lub elektrownie byłyby budowane z surowców pochodzących z Ziemi bo w ciągu najbliższych dekad sprowadzanie czegokolwiek spoza orbity do budowy SSP chyba nie będzie opłacalne.

Czy jest szansa, że w 2050 r. większość energii elektrycznej na Ziemi będzie pochodziła z słonecznych elektrowni kosmicznych?
« Ostatnia zmiana: Styczeń 09, 2019, 09:27 wysłana przez ekoplaneta »

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #1 dnia: Styczeń 09, 2019, 09:30 »
Tutaj lektura i prezentacje w tematyce kosmicznych elektrowni słonecznych:

https://space.nss.org/space-solar-power-library/

http://www.ece.mtu.edu/SSP/presentations.html

Jest tego tyle, że trzeba trochę posiedzieć, żeby ogarnąć temat  ;)

Offline Tomasz Noga

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 281
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #2 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:27 »
Temat elektrowni słonecznych krążązych na GEO lub bytujących w punktach Langrangea dyskutuje się od lat. Niedawno odnalazłem na stronie National Space Society artykuł o zaletach i wadach elektrowni kosmicznych:

https://space.nss.org/space-solar-power/

Zalet jest bardzo dużo, zwłaszcza, że budowa orbitalnych elektrowni słonecznych będzie powodować niedużą emisję gazów cieplarnianych (głównie podczas startów rakiet z elementami elektrowni lub załóg naprawczych). Energia Słońca byłaby dostępna cały czas, no chyba, że Słoneczko porządnie kichnie i cała elektronika na orbicie i połowie Ziemi wysiądzie  :P
Wadą elektrowni jest duży obecnie koszt wysyłki towarów na orbitę, jak wyżej wspomniałem wrażliwość na duże burze elektromagnetyczne od strony naszej gwiazdy, oraz pewien (duży???) wpływ na środowisko w miejscu instalacji odbiornika energii z kosmosu w zakresie mikrofalowym. Jak wiemy mikrofale nie są obojętne dla naszego zdrowia a więc chyba roślinom, zwierzętom i innym organizmom zamieszkującym obszar wokół odbiornika energii będzie jednak coś zagrażać. Poza tym może wydarzyć się np. awaria lub zderzenie z meteorytem, które spowoduje wychylenie anteny elektrowni i strumień mikrofal skierowany będzie gdzie indziej np. w duże miasto albo lasy, pola itp. Mam nadzieję, że w razie awarii zadziała automatyczny wyłącznik wysyłania energii.

Teraz pytanie. Otóż zakładając, że Starship wejdzie do użytku tak jak przewidują to plany Muska i jeden start tego pojazdu nie przekroczy kosztu 100 milionów dolarów (nie mam pojęcia jak obecnie szacuje się koszt startów tego monstra), czy za dziesięć, dwadzieścia, trzydzieści lat stanie się opłacalna budowa i eksploatacja słonecznych elektrowni orbitalnych? Czy wtedy jest techniczna szansa (pomijam czynniki polityczne), żeby przyśpieszyć odchodzenie od paliw kopalnych a wręcz rozpocząć proces wchłaniania z atmosfery wyemitowanego w ostatnim stuleciu a przynajmniej połowie stulecia dwutlenek węgla (zakładam tutaj, że szczegóły takiej technologii będą wówczas już opracowane)? W tym scenariuszu pomijam ewentualne wykorzystanie elektrowni termojądrowych, które w tej tematyce mogłyby pozytywnie namieszać, ale niestety nie widać końca etapu projektowania  :( W moim scenariuszu elektrownia lub elektrownie byłyby budowane z surowców pochodzących z Ziemi bo w ciągu najbliższych dekad sprowadzanie czegokolwiek spoza orbity do budowy SSP chyba nie będzie opłacalne.

Czy jest szansa, że w 2050 r. większość energii elektrycznej na Ziemi będzie pochodziła z słonecznych elektrowni kosmicznych?

Ciekawy temat. Tak na bardzo szybko - aby zastąpić elektrownię w Bełchatowie - największego emitenta CO2 w Polsce, należy produkować 5472 MW. Zakładając, że w kosmosie otrzymujemy 1400W/m2 a sprawność panelu to 30%, to aby otrzymać moc Bełchatowa potrzebujemy kosmicznych paneli słonecznych o powierzchnia circa 1,3*10^7 m2, co odpowiada kwadratowi o boku 3.6km. Masa m2 panelu azur space to 3.3kg. Łączna masa to 4.3E07kg, wg. wiki Starship wynosi na LEO 100,000+kg, czyli potrzeba 430 lotów. Jeśli masa na LEO będzie znacznie większa niż te 100,000kg, to trzeba wziąć pod uwagę, że te panele muszą się tam zmieścić... zakładając 1cm grubości i idealne "upakowanie", to przy objętości ładunku rakiety 1088m3 potrzeba 120 rakiet.
Biorąc pod uwagę, że nie upakujemy tego idealnie, a oprócz paneli potrzebujemy struktur, systemu kontroli termicznej, paliwa i silników do przemieszczenia na orbitę cmentarną/deorbitację, systemu do przesyłu energii na Ziemię itd., to można oszacować minimalną liczbę lotów na 250-500.

Przy cenie $100 mln za start, na same wyniesienie musimy wydać 25-50 mld dolarów. A to tylko koszt wyniesienia, jest jeszcze koszt tego co wysyłamy no i infrastruktury naziemnej. Tak czy siak, same koszty wyniesienia dają 4,5-9 mln dolarów za MW. Tymczasem koszt energetyki jądrowej to - wg. [https://energetyka.wnp.pl/ile-naprawde-kosztuje-elektrownia-atomowa,91025_1_0_0.html] 5.4 mln euro za MW.

Oczywiście to bardzo pobieżna analiza, ale wygląda na to, że przy podanej cenie lotu orbitalne elektrownie słoneczne raczej nie będą opłacalne.


Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #3 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:39 »
Tomku Noga, Twoje wyliczenia bardzo mnie zasmuciły  :( Bo już się cieszyłem, ze gdy uda się z Starshipem to łatwiej będzie nam minimalizować emisję gazów cieplarnianych na Ziemi i to już w 2050 roku!  :( Słusznie Zubrin krytykował projekt takich elektrowni w latach 90-tych, gdy koszty startów, przynajmniej te deklarowane na orbitę były większe niż dziś!

Może nadmuchiwane duże struktury pomogłyby obniżyć wagę paneli elektrowni? Ale wówczas musiałyby mieć mikronową grubość i wtedy efekt działania wiatru słonecznego na te struktury byłby znaczny!

A przy okazji się zastanawiam ile kosztuje wybudowanie konwencjonalnej elektrowni węglowej jak ta w Bełchatowie? Poza tym trzeba by w ten koszt wliczyć koszty spalanego węgla przez X lat, koszty działania kopalni i płać pracowników kopalni oraz elektrowni, koszty utylizowania odpadów, koszty ich składowania, koszty zatrutego środowiska. Może przez np. 10-20 lat koszty energetyki węglowej stałyby się mniej konkurencyjne? Bo elektrownia orbitalna już po wyniesieniu musiałaby być w dużej mierze automatyczna z wyjątkiem ewentualnych napraw. Nie generowałaby praktycznie odpadów. Jedynie po ukończeniu eksploatacji trzeba było ją albo zwieźć z powrotem na Ziemię, zdeorbitować albo wysłać na orbitę cmentarną?
Poza tym barierą dla energetyki słonecznej oraz elektroniki w ogóle może być dostępność metali ziem rzadkich o które już od dekad toczą się wojny w Kongu  :( Może wydobycie z dna oceanicznego (niszczącego unikalne i wrażliwe ekosystemy dna morskiego) lub planetoid pomogłoby zmniejszyć deficyt tych metali. Oczywiście trzeba też rozwijać technologię recyklingu pierwiastków z zużytej już elektroniki!


« Ostatnia zmiana: Styczeń 09, 2019, 11:47 wysłana przez ekoplaneta »

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 18767
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #4 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:44 »
Węgiel w wybudowaniu pewnie nadal jest najtańszy:
http://wyborcza.pl/7,155287,21312296,sprawdzamy-ministra-energii-lepiej-budowac-trzy-elektrownie.html
Cytuj
Dla porównania, jeden z najnowocześniejszych na świecie, będący na ukończeniu blok elektrowni węglowej o mocy 1 GW w Kozienicach kosztuje 6,3 mld zł.

mniej więcej 2-3 razy tańszy od energetyki jądrowej:
https://energetyka.wnp.pl/1000-mw-w-elektrowni-jadrowej-bedzie-kosztowac-15-mld-zl,327210_1_0_0.html
Cytuj
Szacunkowy koszt planowanej budowy elektrowni jądrowej wynosi ok. 15 mld zł za 1000 MW.

Offline Tomasz Noga

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 281
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #5 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:54 »
Tomku Noga, Twoje wyliczenia bardzo mnie zasmuciły  :( Bo już się cieszyłem, ze gdy uda się z Starshipem to łatwiej będzie nam minimalizować emisję gazów cieplarnianych na Ziemi i to już w 2050 roku!  :( Słusznie Zubrin krytykował projekt takich elektrowni w latach 90-tych, gdy koszty startów, przynajmniej te deklarowane na orbitę były większe niż dziś!


Może winda kosmiczna pozwoliłaby na stopniową rozbudowę takiej infrastruktury na GEO...

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #6 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:58 »
Węgiel w wybudowaniu pewnie nadal jest najtańszy:
http://wyborcza.pl/7,155287,21312296,sprawdzamy-ministra-energii-lepiej-budowac-trzy-elektrownie.html
Cytuj
Dla porównania, jeden z najnowocześniejszych na świecie, będący na ukończeniu blok elektrowni węglowej o mocy 1 GW w Kozienicach kosztuje 6,3 mld zł.

mniej więcej 2-3 razy tańszy od energetyki jądrowej:
https://energetyka.wnp.pl/1000-mw-w-elektrowni-jadrowej-bedzie-kosztowac-15-mld-zl,327210_1_0_0.html
Cytuj
Szacunkowy koszt planowanej budowy elektrowni jądrowej wynosi ok. 15 mld zł za 1000 MW.

Czyli jednak przy budowie konwencjonalnych elektrowni węglowych i jądrowych  wchodzą tutaj sumy rzędu kilku miliardów dolarów i to na samą budowę, bez wieloletnich kosztów administracji, obsługi elektrowni oraz kopalni (o deputatach węglowych już nie wspominam  :P ), ceny przywożonego węgla, kosztów środowiskowych, kosztów utylizacji i składowania odpadów kopalnianych i popiołów z elektrowni! Z tego co widzę, to koszt startu Starship czy innych pojazdów wynoszących elementy elektrowni orbitalnych musiałby spaść do rzędu 10 milionów za start to wówczas moglibyśmy snuć poważne plany o globalnym zastępowaniu węgla przez energię orbitalna przy rozwoju technologii automatycznego montażu, rozwijania wielkopowierzchniowych baterii słonecznych. Mam nadzieję, że jeśli projekt Super Heavy i Starship się uda to może jednak doczekamy do 2050 roku elektrowni orbitalnych!  :)

Pytanie tylko czy i jak atmosfera ziemska zniesie kilkaset czy kilka tysięcy startów rakiet rocznie do montażu elektrowni orbitalnych i innych misji kosmicznych? I znowu wyjdzie na jaw problem masowego zanieczyszczenia atmosfery przez rakiety! A do windy kosmicznej jeszcze daleko, dalej niż do elektrowni orbitalnych  :(
O tzw. śmieciach kosmicznych już nie wspominam  :(

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 18767
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #7 dnia: Styczeń 09, 2019, 11:59 »
Ekoplaneto, nie chciałbyś w tym wątku stworzyć tabelki z porównaniem kosztów za instalację 1 GW dla różnych źródeł energii + spekulacji elektrowni kosmicznych? Można to potem aktualizować - np raz na rok - trochę podobnie do tego co Astropl wykonuje przy startach rakiet. :)

Podobnie można zrobić z szacunkiem kosztów za obsługę/administrację oraz deaktywację. :)

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #8 dnia: Styczeń 09, 2019, 12:00 »
Może winda kosmiczna pozwoliłaby na stopniową rozbudowę takiej infrastruktury na GEO...

Myślę, podobnie jak w powyższym moim poście, że zanim wybudujemy windę kosmiczną to wcześniej zdewastujemy klimat Ziemi na amen! O wiele łatwiej (i taniej???) nawet dziś wybudować elektrownię orbitalną niż przysłowiowy metr windy kosmicznej  :( Taka winda to o wiele bardziej zaawansowana technologia niż ta, którą dziś posiadamy  :(

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #9 dnia: Styczeń 09, 2019, 12:02 »
Ekoplaneto, nie chciałbyś w tym wątku stworzyć tabelki z porównaniem kosztów za instalację 1 GW dla różnych źródeł energii + spekulacji elektrowni kosmicznych? Można to potem aktualizować - np raz na rok - trochę podobnie do tego co Astropl wykonuje przy startach rakiet. :)

Podobnie można zrobić z szacunkiem kosztów za obsługę/administrację oraz deaktywację. :)

Kanarku super pomysł z taką tabelką ale nie czuję się na siłach  :( Wolę jednak na razie pilnować naszego Marsa i dawać znać co się tam dzieje  :)

Offline kanarkusmaximus

  • Administrator
  • *****
  • Wiadomości: 18767
  • Ja z tym nie mam nic wspólnego!
    • Kosmonauta.net
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #10 dnia: Styczeń 09, 2019, 12:15 »
Ekoplaneto, nie chciałbyś w tym wątku stworzyć tabelki z porównaniem kosztów za instalację 1 GW dla różnych źródeł energii + spekulacji elektrowni kosmicznych? Można to potem aktualizować - np raz na rok - trochę podobnie do tego co Astropl wykonuje przy startach rakiet. :)

Podobnie można zrobić z szacunkiem kosztów za obsługę/administrację oraz deaktywację. :)

Kanarku super pomysł z taką tabelką ale nie czuję się na siłach  :( Wolę jednak na razie pilnować naszego Marsa i dawać znać co się tam dzieje  :)

W takim razie czy ktoś inny? Tomaszu? :)

Offline deathrider

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 933
  • LOXem i ropą! ;)
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #11 dnia: Styczeń 09, 2019, 12:50 »
Może winda kosmiczna pozwoliłaby na stopniową rozbudowę takiej infrastruktury na GEO...

Myślę, podobnie jak w powyższym moim poście, że zanim wybudujemy windę kosmiczną to wcześniej zdewastujemy klimat Ziemi na amen! O wiele łatwiej (i taniej???) nawet dziś wybudować elektrownię orbitalną niż przysłowiowy metr windy kosmicznej  :( Taka winda to o wiele bardziej zaawansowana technologia niż ta, którą dziś posiadamy  :(

Tak w ogóle: dla czego mamy budować to na Ziemi? Rozsądniejszym miejscem na wydobycie surowców i produkcje wydaje się Księżyc: automatyzacja + druk 3D. Łatwiej tez oderwać się od powierzchni: czy to rakietą, czy winda.

Online ekoplaneta

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 6302
  • One planet Once chance
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #12 dnia: Styczeń 09, 2019, 13:04 »
Tak w ogóle: dla czego mamy budować to na Ziemi? Rozsądniejszym miejscem na wydobycie surowców i produkcje wydaje się Księżyc: automatyzacja + druk 3D. Łatwiej tez oderwać się od powierzchni: czy to rakietą, czy winda.

Jak Ci się wydaje, czy do 2050 roku będziemy mieli rozwinięty przemysł na Księżycu? Na tyle, żeby tam produkować zaawansowane elementy do elektrowni orbitalnych? O kwestiach energii i paliwa związanych z studniami grawitacyjnymi Ziemi i Księżyca już nie wspominam, bo ładnie to kiedyś prezentował na jednym z schematów Adam Przybyła  :)

Online Adam.Przybyla

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 3506
  • Realista do bólu;-)
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #13 dnia: Styczeń 09, 2019, 13:16 »
Nie przesadzajmy, jest troche ciekawostek wartych zauwaznia:
https://tech.nikkeibp.co.jp/dm/atclen/news_en/15mk/010601063/?ST=msbe HTV-6
https://www.northropgrumman.com/Capabilities/SolarArrays/Documents/UltraFlex_Factsheet.pdf kazdy Cygnus/InSight
https://en.wikipedia.org/wiki/OKEANOS i Ikaros - JAXA
przeciez po to sie wysyla te zabawki na orbite, tu az furczy od testow, nowych technologi wytwarzania ogniw slonecznych,
zwlaszcza tych gietkich i lekkich.
Kazdy normalny kraj proboje rozwijac nowe technologie a nie wykorzystuje tylko tego co mu zostalo po IIWS po niemcach;-)
Z powazaniem
                       Adam Przybyla
https://twitter.com/AdamPrzybyla
JID: adam.przybyla@gmail.com

Offline Tomasz Noga

  • Pełny
  • ***
  • Wiadomości: 281
Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
« Odpowiedź #14 dnia: Styczeń 09, 2019, 13:29 »
https://www.northropgrumman.com/Capabilities/SolarArrays/Documents/UltraFlex_Factsheet.pdf kazdy Cygnus/InSight

Wygląda ciekawie! Spróbuję przeliczyć na nowo z tymi panelami, zobaczymy co wyjdzie  ;)

Ekoplaneto, nie chciałbyś w tym wątku stworzyć tabelki z porównaniem kosztów za instalację 1 GW dla różnych źródeł energii + spekulacji elektrowni kosmicznych? Można to potem aktualizować - np raz na rok - trochę podobnie do tego co Astropl wykonuje przy startach rakiet. :)

Podobnie można zrobić z szacunkiem kosztów za obsługę/administrację oraz deaktywację. :)

Kanarku super pomysł z taką tabelką ale nie czuję się na siłach  :( Wolę jednak na razie pilnować naszego Marsa i dawać znać co się tam dzieje  :)

W takim razie czy ktoś inny? Tomaszu? :)

Ok, spróbuję coś wyrzeźbić