1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В атмосфере под действием СВЧ-излучения возникает узкий канал, образованный нонизнрованными молекулами газа. По этому каналу энергия в форме электромагнитного излучения будет беспрепятственно передаваться на десятки тысяч километров от СКЭС к потребителям на Земле.
На ее поверхности чаша приемной антенны диаметром в несколько километров примет СВЧ- излучение, которое затем будет преобразовано в обычный переменный нлн постоянный ток н поступит в электрическую сеть. Однако жизнь может внести в этот проект существенные коррективы. Все чаще в земных условиях, желая ограничить протяженность высоковольтных ЛЭП н уменьшить потери электроэнергии, расходы на строительство, непроизводительное отчуждение земель, мы стремимся приблизить энергоемкие производства к источникам энергии. Так почему бы не пойти по этому пути и в космосе7 Принцип размещения на космических орбитах в единственном комплексе со СКЭС таких производств, как металлургия„химия, полупроводниковая электроника, имеет множество достоинств.
В условиях кос- 9 Заказ 10 мического вакуума и невесомости легче, чем на Земле, получать особо чистые вещества или материалы заданным распределением компонентов, выращивать однородные большие кристаллы и т.д. Первые эксперименты на советских орбитальных станциях показали перспективность космических технологий, и, безусловно, не за горамн стадия промьппленного освоения этих новых процессов. Мы видим, как идея солнечной электростанции в космосе начинает срастаться с идеями космических поселений, "эфирных городов", трансформируясь в проект своеобразного "космического ТПК", подобно тому, как энергетические центры на Земле становятся сердцем территориально- производственного комплекса, включающего в себя различные промышленные предприятия. Для освоения космического пространства и энергоснабжения будущих космических индустриальных комплексов идея СКЭС весьма актуальна и перспективна, поскольку в этом случае традиционные способы передачи энергии неприемлемы.
Однако при оценке схемы крупномас. штабного производства энергии для электроснабжения Земли техникоэкономические, экологические и социальные факторы являются решающими, и требуется тщательное изучение всех аспектов проблемы. В первых работах по СКЭС указывалось, что эффективность использования СКЭС на геосинхронной орбите оказывается на порядок выше, чем на Земле. Был проведен более тщательный расчет с учетом зависимости КПД СЭ от спектрального состава излучения н температуры, который показал, что количество электроэнергии, выработанной СКЭС„оказывается в наше время в 1,5-3,5 раза, а в будущем с учетом повышения КПД СВЧ-тракта, в 2,25-5,17 раза больше количества энергии, выработанной наземной СФЭС, установленной в районах от 20' до 55' с.ш.
Если использовать в СКЭС концентраторы, температура СЭ значительно возрастает, но в наземных условиях она может быть сделана более низкой даже при более высокой концентрации излучения, а эффективность использования СЭ на Земле будет более высокой благодаря возможности применения тепловой энергии в промышленности, коммунальных системах отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования. Учитывая высокую стоимость вывода на орбиту, сборки и обслуживания орбитального комплекса с СКЭС, предполагаемое увеличение выработки электроэнергии в 2-5 раз по сравнению с наземной СФЭС является недостаточным для компенсации затрат, связанных с проектированием и изготовлением комплекса.
Широтная схема расположения наземных СФЭС, объединенных в энергосистему, позволит исключить один из основных недостатков солнечного излучения на Земле - зависимость его от времени и погодных условий. Для создания мировой или региональной энергосистемы в будущем может оказаться целесообразным создание системы спутников и 130 приемных станций для трансляций с Земли больших потоков энергии с помощью СВЧ или лазерных устройств в районы с интенсивным энергопотреблением. Особенно большое значение передача энергии через спутники-отражатели будет иметь для развития труднодоступных районов Сибири и северных районов России. Технико-экономические преимущества использования спутников- ретрансляторов не вызывает сомнений, однако должно быть тщательно изучено влияние СВЧ-потоков на биосферу и климат Земли.
Мощные пучки СВЧ-нзлучения пронзят ионосферу и атмосферу. Как это скажется на нх состоянии? А что будет с птицами, попадающими в зону мощного СВЧ-излучения? В принципе'СВЧ-лучн представляют опасность и для людей, путешествующих по воздуху. По идее, корпус самолета должен защитить, экранировать экипаж и пассажиров от вредного воздействия лучей. Но не возникнут лн прн этом сбои.в работе бортовой электронной аппаратуры, гибельные для самолета? Возможно, что какието зоны придется объявить запретив|ми для воздушного транспорта. Самого внимательного изучения требует н проблема размещения наземных приемных антенн н их влияние на окружающую среду, Есть еще одна серьезная опасность.
Она, впрочем, может стать препятствием на'пути не только СКЭС, но н массового космического транспорта. Современные ракетные двигатели, работающие на химическом топливе, выбрасывают в атмосферу большое количество окислов азота. Накапливаясь в районах космических трасс, они будут влиять на состав и свойства верхних слоев атмосферы. В частности, окислы азота способствуют распаду молекул озона, что в конечном счете может привести к разрушению озонового пояса - своеобразного щита, укрывающего все живое на планете от губительного действия жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, Между тем строительство и эксплуатация СКЭС н других объектов космической индустрии потребует создания мощного космического флота, который мог бы регулярно доставлять большие партии грузов.
Как поведет себя озоновый пояс под такой огромной нагрузкой, сказать трудно. Проект солнечной электростанции, предложенный в России, предполагает вывод на геостационарную орбиту системы гелностатов, отражающих солнечное излучение на наземную приемную станцию, содержащую концентраторы излучения на основе параболоядных отражателей нлн линз Френеля и полупроводниковые охлаждаемые СЭ, Гелностаты, выполненные нз стекла нлн тонкой металлизированной пленки, имеют оптические фильтры, отражающие на Землю излучение в диапазоне 0,4- 1,1 мкм.
Для гелностационарной орбиты максимальный общий диаметр наземных концентраторов составит 336 км. Площадь СЭ из кремния при концентрации 5 10~ составит 22,6 кмэ, масса - 5 10Я кг. 13! Электрическая мощность, вырабатываемая СФЭС, зависит от диаметра гелиостата н наземной станции. Прн диаметре гелиостата! 0 км освещенность СЭ и электрическая мощность будут равны показателям американского проекта при освещенности наземной СФЭС, составляющей только 0,5 Вт/м~. Оптический КПД гелностата принят равным 0,85, концентратора - 0,85, пропускание атмосферы в диапазоне 0,4 - 1,1 мкм- 80'/о. С увеличением площади гелиостата илн наземной станции линейно возрастает освещенность СЭ и электрическая мощность СКЭС.
Электрическая мощность СФЭС, соответствующая суммарной установленной мощности на всех электростанциях России, будет получена при диаметре гелиостата 55 км и наземной СФЭС 336 км, при освещенности СЭ примерно 10 Вт/смэ, интенсивности освещения наземной станции 25 Вт/м' (0,025 солнечной постоянной). ЗАКЛЮЧЕНИЕ К настоящему времени достигнут большой прогресс в преобразовании солнечной энергии различными методами. Проведение эффективной политики ускорения перехода к солнечной энергетике является разумной стратегией в условиях всевозрастающего беспокойства по поводу состояния окружающей среды.
Солнечная энергетика прн ее повсеместном внедрении приводит к формированию нового типа культуры, когда экологические ценности выйдут на первое место. Однако опыт показывает, что имеется еще ряд вопросов, которые необходимо решить, чтобы внедрить солнечную энергетику. Этн вопросы носят прежде всего психологический„организационный н экономический характер, так как в принципе технологические возможности для широкого внедрения солнечной энергетики существуют. Один из них - вопрос цен на энергию.
Несмотря на большой прогресс, достигнутый в прошлом десятилетии в технологии солнечной энергетики и снижении стоимости солнечной станции, многие из них все еще не конкурентоспособны с традиционной энергетикой в силу существующей системы цен на энергию, которая не отражает многие косвенные социальные затраты на производство и использование энергии, включая загрязнение воздуха, опасность ядерной энергетики, влияние глобального изменении климата на экономику, экологию и здоровье людей. Цены с учетом этих факторов были бы значительно ниже для солнечных станций.
Другой проблемой является повышение надежности производства энергии солнечными станцнямн. Принципиальное решение этой проблемы существует на базе создания гибридных солнечных станций, однако в этой области необходимо проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, основанных на модульном принципе 132 построения солнечных технологий, предполагающих организацию производства по образцу предприятий, выпускающих массовую продукцию. Лучший подход здесь - содействовать объединению исследователей, производителей и потенциальных потребителей для создания совместных предприятий, ускоряя тем самым продвижение в лаборатории, на заводе и в сфере потребления.
Государственная помощь дажкна оказываться как фундаментальной, так н прикладной науке, а также внедрению в промышленность технических решений: нужно поощрять разработку, размещение и эксплуатацию системы солнечной энергетики. Выполненные проекты должны стимулировать прогресс технологии и развитие производственных мощностей, при этом затраты должны быть поделены между государством, производителями и потенциальными потребителями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
