Polskie Forum Astronautyczne

Plany i rozwój => Technologie => Wątek zaczęty przez: ekoplaneta w Styczeń 09, 2019, 09:25

Tytuł: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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?
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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  ;)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Tomasz Noga w 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.

Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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!


Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: kanarkusmaximus w 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.
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Tomasz Noga w 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...
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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  :(
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: kanarkusmaximus w 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. :)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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  :(
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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  :)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: kanarkusmaximus w 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? :)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: deathrider w 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.
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w 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  :)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Adam.Przybyla w 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
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Tomasz Noga w 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
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Adam.Przybyla w Styczeń 09, 2019, 13:40
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
tutaj wspolpraca US + Japan
https://www.solarreviews.com/news/jaxa-tests-ascent-solars-cells-used-japanese-satellite-120916/
http://www.ascentsolar.com/
Z powazaniem
                       Adam Przybyla
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: deathrider w Styczeń 09, 2019, 13:56
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  :)

Ze wzgledu na skale przedsiewziecia (sam rozmiar ogniw w elektrowni) nie bedzie raczej za bardzo mozliwo
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w Styczeń 09, 2019, 14:00
Ze wzgledu na skale przedsiewziecia (sam rozmiar ogniw w elektrowni) nie bedzie raczej za bardzo mozliwo

To dlatego w moim scenariuszu przewidziałem produkcję elementów elektrowni na Ziemi  :)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: deathrider w Styczeń 09, 2019, 14:01
PS. > przepraszam z dublowanie postów, poprzedni coś się nie wysłał w całości...
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  :)

Ze względu na skale przedsięwzięcia (sam powierzchnia ogniw w elektrowni) nie będzie raczej za bardzo możliwości żeby wystrzelić to wszystko z Ziemi. Bardziej rozsądna wydaje mi się produkcja wszystkiego na Księżycu albo nawet orbicie - można wystrzelić przecież same materiały "budowlane" (większa tolerancja dla przeciążeń, można dopasować kształt zasobników, tak żeby upchać jak najwięcej kg w każdej rakiecie) i poskładać/wydrukować gotowe komponenty na LEO.
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w Styczeń 09, 2019, 14:07
Surowców wyjdzie większa masa startowa niż masa gotowych do montażu elementów elektrowni. Ta tak jakby ne LEO wysyłać wahadłowcami rudy żelaza, aluminium, piasek do produkcji elementów ISS, zamiast gotowych modułów i elementów kratownicy i baterie słoneczne  :P
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: deathrider w Styczeń 09, 2019, 14:24
ISS jest jednak duzo mniejsza konstrukcja, składaną w praktyce "ręcznie" przy dużej liczbie EVA.
W przypadku większej skali projektu i orbitalnej fabryce korzystającej z dobrodziejstw druku 3D, bilans kosztów może się odwrócić.
Jeśli chodzi o Księżyc: regolit można wykorzystać zarówno do produkcji komponentów stacji, jak i paliwa na transport rudy na LEO (https://kosmonauta.net/2011/03/materialy-z-regolitu/).
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w Styczeń 09, 2019, 14:43
ISS jest jednak duzo mniejsza konstrukcja, składaną w praktyce "ręcznie" przy dużej liczbie EVA.
W przypadku większej skali projektu i orbitalnej fabryce korzystającej z dobrodziejstw druku 3D, bilans kosztów może się odwrócić.
Jeśli chodzi o Księżyc: regolit można wykorzystać zarówno do produkcji komponentów stacji, jak i paliwa na transport rudy na LEO (https://kosmonauta.net/2011/03/materialy-z-regolitu/).

Pewnie, że można tylko czy taka fabryka komponentów elektrowni powstanie do 2050 roku na Księżycu? Nie wspominam już o kosztach jej zaprojektowania, zbudowania i wdrożenia oraz o ochronie księżycowego krajobrazu. Bow takim scenariuszu za 100 lat cała powierzchnia Księżyca będzie przypominać śnieg z końca zimy gdzie widać mnóstwo śladów i śmieci już o dziurach pokopalnianych nie wspominając  :(
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Adam.Przybyla w Styczeń 09, 2019, 15:00
Taka ciekawostka: https://futurism.com/stanford-scientists-are-making-wireless-electricity-transmission-a-reality
Z powazaniem
                 Adam Przybyla
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Tomasz Noga w Styczeń 11, 2019, 22:05
Tabelka średnich kosztów typu LCOE wg. US Energy Information Administration (źródło - wikipedia):

Geotermalna: 42.8-53.4 $/MWh
Wiatr na lądzie: 43.4-56 $/MWh
Gazowe: 51.6 - 148.3 $/MWh (w zależności od typu spalania)
Wodne: 57.4-69.8 $/MWh
Fotowoltaiczne: 58.3-143 $/MWh
Biomasa: 84.8-125.3 $/MWh
Nuklearna: 95.9-104.3 $/MWh
Węglowe (z przechytywaniem CO2): 102.7-196.3
Wiatrowa morska: 136.6-212.9 $/MWh
Słoneczna termiczna: 176.6-372.8 $/MWh


... i wg. Brytyjczyków (przelicznik na dolary 1.25, nie brałem pod uwagę zmian inflacji bo to przecież analiza na szybko ;) ) ( Department for Business, Energy and Industrial Strategy)
Wiatr na lądzie: 58.75-95 $/MWh
Gaz- 81.25-125,75 $/MWh (tu też różny rodzaje spalania/przechwytywania CO2)
Słoneczne: 88.75-117.5 $/MWh
Biomasa: 106.25-110 $/MWh
Nuklearna: 102.5-143,75 $/MWh
Wiatrowa morska: 112.5-143.75 $/MWh
Węgiel: 155-213.75$/MWh

... a teraz sąsiedzi zza Odry (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)
Węgiel brunaty: 52.9-100 $/MWh
Wiatrowa na lądzie: 46- 94.3 $/MWh
Węgiel kamienny: 72.45-113.85 $/MWh
Gazowe: 89.7-115 $/MWh
Słoneczne: 42.55-132.25 $/MWh
Wiatrowe morskie: 86.25 - 158.7 $/MWh
Biogaz: 116-169 $/MWh

Jak widać obliczenia potrafią mocno się różnić, ale dają pewien ogląd na sytuację. Aby być konkurencyjnym, koszt MWh z orbitalnych elektrowni nie powinien przekraczać 100$/MWh...

Wg. przytoczonej przez Adam.Przybyla informacji [https://www.northropgrumman.com/Capabilities/SolarArrays/Documents/UltraFlex_Factsheet.pdf], nowoczesne panele słoneczne dają 150W/kg lub 40kW/m3 w złożonej konfiguracji. Starship ma 1088m3 na ładunek, więc wejdzie max. 43520kW. Każdy kW waży 267kg, więc całość waży 290,000kg. Starship ma brać wg. wiki 100,000kg+ na LEO, więc weźmiemy na pokład max. 15006kW, tj. 15MW. Załóżmy, że panele będą stanowić 75% masy ładunku, a 15MW zamienia się w 11,25MW.  Zakładając nienaganną i nieprzerwaną pracę całości przez 30 lat, spadek efektywności o 2% rocznie z powodu radiacji i starzenia, oraz 50% strat na konwersji energii PV->sygnał->Ziemia (nie wiem, ile to będzie, jeśli macie jakieś dane to dajcie znać to uwzględnię), to dostarczymy Ziemskiej sieci energetycznej 1.12x10^6 za MWh, więc koszty wyniesienia wyniosą 89.30 $/MWh. Dochodzi jeszcze koszt samych paneli słonecznych i rzeczonego osprzętu, no i infrastruktury naziemnej, która by tą energię odbierała i przekazywała do sieci, no i koszt opracowania całego systemu... Jeśli ktoś ma pod ręką jakieś dane/spekulacje na temat rzeczonych kosztów, to chętnie uwzględnię.

Wniosek jest taki, że przy cene Starshipa (1000$/kg) orbitalne elektrownie raczej nie będą opłacalne, choć przy dalszym wzroście ich efetywności i wzroście mocy/kg, mogą być coraz bliżej opłacalności.

Co innego spadek cen wynoszenia o kolejny rząd wielkości (~100$/kg) - wtedy takie elektrownie mogłyby się stać całkiem niezłym rozwiązaniem. Ale do tego potrzeba chyba windy ;)

Co ciekawe, zalinkowany raport National Space Society potwierdza te wnioski:

The cost of transportation for a space solar power plant into low earth orbit (LEO), and then subsequently transferring it to its operational orbit accounts for not less than 1/3rd of the initial capital cost for the plant.
On 7 September 2000, NASA testified to the US Congress that that recurring launching costs in the range of $100-$200 per kilogram of payload to low-Earth orbit would be needed if SPS are to be economically viable. More recent estimates have placed the launch cost target in the range of $400- $800 per kilogram. Similar estimates had
been made earlier in the UK and India. Clearly, low cost launch is essential to the economic viability of the solar power satellite concept. Up to this point, no nation has developed and tested space launch vehicles to meet these aggressive cost targets.


Jeśli są jakieś błędy w obliczeniach, to dajcie znać ;)
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: ekoplaneta w Luty 19, 2019, 22:15
Chiny pomiędzy 2021 a 2025 planują umieścić minielektrownię słoneczną na orbicie
www.nextbigfuture.com

P.S. Pełny adres strony do informacji o chińskich planach słonecznych elektrowni kosmicznych jest tutaj:

https://www.nextbigfuture.com/2019/02/china-plans-space-based-solar-power.html

China plans to build and launch small to medium-sized solar power stations into the stratosphere to generate electricity between 2021 and 2025. The next step will be a Megawatt-level space solar power station in 2030.

China is considering space-based construction using robots and 3D printing technology.

The International Space Station has four sets of solar arrays that generate 84 to 120 kilowatts of electricity.

No space-based solar power has been beamed to earth.


Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: marekfk w Luty 20, 2019, 09:50
Całe te spekulacje i wyliczenia kosztów budowy elektrowni orbitalnej czy ilości energii do pozyskania, to wszystko jest totalny pic i zupełne sci-fi na poziomie windy kosmicznej i znacznie większy niż kolonizacja marsa, dopóki nie opracuje się technologii przesyłu energii.
To tutaj leży problem a nie w kosztach budowy czy sprawności tej elektrowni. A na razie o ile mi wiadomo w dziedzinie przesyłu mocy jesteśmy na etapie "bezprzewodowych" czajników :) lub niewiele dalej.

Trzeba jeszcze wziąć pod uwagę inny (Kto wie czy nie najważniejszy) aspekt takich elektrowni, gigawatowy laser, czy to optyczny czy mikrofalowy to jest potężna broń orbitalna. Żaden kraj nie pozwoli innemu na budowę takich instalacji, a jak już się zacznie, spowoduje to orbitalny wyścig zbrojeń gdzie produkcja i przesył energii będzie tylko efektem ubocznym, a każda taka elektrownia będzie podstawowym celem armii przeciwnika. 
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: kakmar w Luty 20, 2019, 15:24
Dokładnie jak napisał Marek, dopóki nie będzie 'bezpiecznej' metody przesyłu energii, nie będzie elektrowni. A tym temacie nie ma jak na razie pomysłów.

Sent from my POCOPHONE F1 using Tapatalk

Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: JSz w Luty 20, 2019, 19:21
Chiny pomiędzy 2021 a 2025 planują umieścić minielektrownię słoneczną na orbicie

Tysiąc ton to jest "mini"...
Tytuł: Odp: Kosmiczna elektrownia słoneczna Space Polar Power
Wiadomość wysłana przez: Tomasz Noga w Październik 13, 2020, 15:57
Odkopując wątek - jeden z wykładów KEYNOTE na trwającym właśnie IAC dotyczy właśnie kosmicznych elektrowni słonecznych:

IAC 2020 - C3.1 - PAPER - Concepts & Markets for Space Solar Power
New Concepts and Markets for Space Solar Power
by
John C. Mankins
Mankins Space Technology, Inc.; Nipomo, California

Pokazano dotychczasowe koncepcje oraz planowany rozwój elektrowni dla Australii. Co ciekawe, jako koszt graniczny dla opłacalności technologii podano... 100$/MWh, tak jak zakładaliśmy w dyskusji :D Generalnie między wierszami przyznają, że koszty wyniesienia nadal blokują rozwój, ale liczą na to że trend spadku kosztów wyniesienia się utrzyma, co pozwoli na zrealizowanie koncepcji w praktyce rynkowej...