ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КЭС

Новая энергетика - Космическая энергетика

основные типы кэс

Проектный облик КЭС в настоящее время в основном определился. Это грандиозные сооружения, не имеющие аналога в истории космической техники. При полезной мощности в 5 млн. кВт масса станций на рабочей орбите оценивается в 20—60 тыс. т в зависимости от способа преобразования лучистой энергии Солнца в электрическую и массового совершенства энергоустановки и системы направленной передачи энергии из космоса на Землю.

Использование фотоэлектрического способа непосредственного преобразования лучистой энергии Солнца в электрическую на основе полупроводниковых солнечных элементов, обладающих коэффициентом полезного действия в диапазоне 10—20%, приводит к необходимости улавливания большого количества лучистой энергии, что влечет за собой построение солнечных коллекторов большой площади.

Турбомашинный, или, как его иначе называют, термодинамический, способ преобразования энергии солнечной радиации в электрическую с помощью системы — солнечная печь, турбина, генератор — характеризуется предварительным преобразованием лучистой энергии в тепловую. КПД турбомашинного способа может быть доведен до 40% и более, что приводит к уменьшению поверхности солнечного концентратора — устройства, обеспечивающего фокусирование солнечных лучей на теплоприемнике. В результате этого габариты солнечной электростанции с турбо-машинным способом преобразования оказываются умеренными, однако использование металлоемких систем — турбины, радиаторов, электрогенератора — приводит к возрастанию массы электростанции.

Передача энергии на Землю может быть осуществлена СВЧ лучом или лазерным лучом. Первый способ характеризует благоприятные условия прохождения луча через атмосферу, высокие КПД прямого и обратного преобразования, возможность использования созданных и отработанных СВЧ приборов. Преимущество лазерного метода заключается в возможности формирования узкого луча, малых размерах передающих и приемных устройств. Однако эффективность прямого и обратного преобразований в этом случае невысока, кроме того, поглощение лазерного излучения атмосферой может привести к снижению КПД передачи до недопустимого уровня. В целом передача энергии из космоса на Землю СВЧ лучом представляется на сегодняшний день предпочтительнее.

Для сборки, развертывания, доставки на рабочие орбиты и обслуживания КЭС в космосе потребуется создание специальных сборочно-монтажных, воздушно-космических и межорбитальных транспортных и эксплуатационных космических комплексов. В сочетании с наземной приемной станцией — ректенной (выпрямляющей антенной), наземным пунктом управления и грузовыми и пассажирскими ракетами-носителями сопутствующие космические комплексы образуют целую систему объектов вокруг КЭС. Создание всех этих комплексов представляет собой не менее сложную задачу, чем создание самих КЭС. Ключом к решению всей проблемы будут грузовые сверхмощные ракеты-носители (РН), с помощью которых элементы КЭС должны выводиться с Земли на низкую околоземную орбиту отдельными квантами массой от 100 до 600 т.

Эксплуатируемые в настоящее время ракеты-носители являются одноразовыми; это означает, что их ступени, выполнив свои задачи, падают на Землю и безвозвратно теряются либо почти полностью сгорают в атмосфере. При этом каждый запуск требует новой ракеты-носителя, чем и объясняется большая стоимость выведения полезного груза в космос — около 2000 долл./кг. Стоимость выведения складывается из расходов на создание материальной части РН, стоимости ракетного топлива, затрат на обслуживание РН на стартовой позиции.

В настоящее время ученые и инженеры изучают возможности использования многоразовых РН, с помощью которых ожидается существенное снижение стоимости выведения полезного груза. Каждая ступень, выполнив свою задачу, должна будет совершать мягкую посадку на Землю, вновь доставляться на стартовую площадку, ремонтироваться, заправляться и опять использоваться. Расчеты показывают, что уже с помощью частично многоразового носителя ожидается снижение стоимости выведения до 500 долл./кг, переход на полностью многоразовые РН, построенные с учетом новейших достижений двигателестроения, материаловедения, теории конструкций и других направлений ракетно-космической техники, позволит довести стоимость выведения полезного груза до величин 10—50 долл./кг. РН для выведения КЭС и других крупногабаритных объектов исключительно сложна. Можно представить, что перспективный сверхмощный носитель конца XX века будет одноступенчатой ракетой баллистического типа с двигательной установкой, работающей на жидком водороде и кислороде.

Стартует она вертикально и вертикально же совершает посадку на озеро, расположенное в районе стартовой позиции, откуда буксируется на старт для профилактического осмотра, ремонта и заправки. При массе полезного груза 250 т ее стартовая масса составит 6 тыс. т, сухая масса — 350 т. Для сравнения укажем, что стартовая масса РН — «Восток» составляла около 300 т при сухой массе 25 т и массе полезного груза порядка 5 т.

С помощью сверхмощных, высокоэффективных РН на низкую опорную орбиту планируется за год доставить все составные элементы одной КЭС, а также космические межорбитальные комплексы с необходимыми запасами топлива. Грузопоток с Земли в космос в объеме 500 т/сут может быть обеспечен с помощью системы из двух сверхмощных РН.

С учетом сказанного создание КЭС на околоземных орбитах представляет собой реализуемую задачу, на пути решения которой нет принципиальных теоретических трудностей. Однако с учетом большого объема финансовых и материальных затрат, серьезных экономических и социальных последствий задача является проблемой большого масштаба, решение которой должно осуществляться на основе международного сотрудничества. КЭС обещают принести значительную прибыль в случае разработки и создания космических и наземных технических комплексов с оптимальными параметрами. Для достижения этого требуется радикальное снижение стоимости производства солнечных элементов, резкое сокращение затрат на выведение полезных грузов на рабочие орбиты, разрешение возникающих экологических проблем и вопросов безопасности при развертывании и эксплуатации электростанций в космосе.




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Каталог энергетических компаний:

Усть-Илимская ГЭС

News image

Усть-Или мская гидроэлектроста нция — на реке Ангара в Иркутской области, в городе Усть-Илимск. Является третьей ступенью Ангарс...

Нововоронежская АЭС

News image

Нововоро нежская АЭС — атомная электростанция, расположена в Воронежской области рядом с городом Нововоронеж. Является филиалом ...

Волжская ГЭС

News image

Во лжская гидроэлектроста нция (Сталинградская/Волгоградская ГЭС, им. XXII съезда КПСС) — ГЭС на реке Волге в Волгоградской обла...

Красноярская ГЭС

News image

Красноя рская гидроэлектроста нция — на реке Енисей, в сорока километрах от Красноярска, вблизи города ДивногорскаКрасноярского ...

Энергоатом

News image

Общие сведения. 17 октября 1996 года постановлением Кабмина Украины было создано государственное предприятие Национальная атомн...

Ташлыкская ГАЭС

News image

Ташлыкская ГАЭС (укр. Ташлицька ГАЕС) — Ташлыкская гидроаккумулирующая электростанция — расположена в г.Южноукраинске,Николаевск...

Авторизация

Login Register