Солнечные батареи: технология и экономика

 
1 6 7 8 9 10 11 12

Lev1

втянувшийся

Если срок службы МКС пролонгируется до 2020-2025 - значит американские СБ деградируют процентов на 15-20 если не больше к этому времени. В этом контексте перспективные российские НЭМ-1 и НЭМ-2 со своими СБ дают необходимую электроэнергию для МКС.
 4.0.14.0.1

Lev1

втянувшийся

Fakir>> Оказывается, что на нынешних "Союзах" летают СБ кремниевые...
ccsr> Были у них тогда и работы и с арсенидом галлия, но...
Нафига все это надо если СБ реально работают 2 суток из 380?
 4.0.14.0.1

Lev1

втянувшийся

Fakir>>> Оказывается, что на нынешних "Союзах" летают СБ кремниевые...
ccsr>> Были у них тогда и работы и с арсенидом галлия, но...
Lev1> Нафига все это надо если СБ реально работают 2 суток из 380?
Есть маленькое подозрение. Вся эта свистопляска вокруг СЭС и СБ хороша для лунного варианта.
 4.0.14.0.1
LT Bredonosec #30.11.2013 16:42
+
-
edit
 

Конструкторы солнечных батарей для спутников занялись оригами

Японское искусство складывания из бумаги, оригами, помогло найти новый способ компактизации солнечных батерей для космических аппаратов. Привлеченный специалистами NASA эксперт по оригами нашел способ сложить состоящую из отдельных сегментов жесткую батарею так, чтобы она заняла в десять раз меньше места. // lenta.ru
 


Японское искусство складывания из бумаги, оригами, помогло найти новый способ компактизации солнечных батарей для космических аппаратов. Подробности приводит университет Бригама Янга, сотрудники и аспиранты которого работали вместе с представителями NASA и экспертом по оригами Робертом Лангом.

В рамках этого совместного проекта исследователи нашли способ свернуть солнечную батарею так, чтобы она сократила свою площадь в десять раз и при этом занимала минимальный объем. Большинство современных космических аппаратов запускается в космос со сложенными солнечными батареями и такие батареи обычно складывают гармошкой: этот метод, как подчеркивается в сообщении, далеко не оптимален. Если большинство современных аппаратов складывают солнечные батареи в несколько раз, то новый метод дает возможность уменьшить занимаемую площадь почти вдесятеро.

Инженеры работали с жесткими солнечными батареями, которые нельзя свернуть в рулон, а можно только разделить на некоторое число сегментов, соединенных гибкими бесшарнирными перемычками. Найденная схема позволяет свернуть круглую батарею диаметром 25 метров в круглый же пакет диаметром 2,7 метра. Исследователи хотят со временем разработать складную батарею мощностью 250 киловатт, что значительно превосходит мощность установленных на МКС элементов.
Инженеры NASA проверяют «крылья» «Юноны»
Инженеры NASA проверяют «крылья» «Юноны»
Фото: NASA
Отправленный к Юпитеру автоматический зонд «Юнона» стал первым аппаратом, который работает на таком удалении от Солнца только за счет энергии от солнечных батарей. Для того, чтобы снять с них требуемую мощность при тусклом освещении конструкторы довели суммарную площадь поверхности до 60 квадратных метров.
1/5

Кроме применения в космосе, оригами может пригодится, как утверждают в университете Бригама Янга, для создания разворачиваемых на месте стихийных бедствий временных построек и даже для производства медицинских устройств, которые должны разворачиваться внутри человеческого тела. Специалистам по нанотехнологиям хорошо известен другой метод, ДНК-оригами: нить ДНК можно сложить так, что она сформирует плоский лист и затем эти листы можно сворачивать в разные фигуры. ДНК-оригами предлагается использовать при создании нанороботов.
Voeneuch, учи физику, манажор ))  25.025.0
+
-
edit
 

ccsr

трамвайный
★★★★
админ. бан
Bredonosec> Инженеры работали с жесткими солнечными батареями, которые нельзя свернуть в рулон, а можно только разделить на некоторое число сегментов, соединенных гибкими бесшарнирными перемычками. Найденная схема позволяет свернуть круглую батарею диаметром 25 метров в круглый же пакет диаметром 2,7 метра.
В музее Краснодарского отделения "Кванта" (они были лучшими разработчиками в стране по этому профилю) хранилось несколько разных действующих моделей складывающихся солнечных батарей, в том числе и гибкие, которые сворачивались в рулон - я это сам видел в восьмидесятых. Не думаю, что конструкторы того времени не знали способов свертывания батарей, когда делали свой выбор. Скорее всего при выборе схемы складывания, основной упор был на надежность работы самой батареи, её вес, простоту развертывания и работоспособность при поражении участков батареи космическим мусором.
 11.011.0
+
+3
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Bredonosec> Инженеры NASA проверяют «крылья» «Юноны»
Bredonosec> Фото: NASA
Bredonosec> Отправленный к Юпитеру автоматический зонд «Юнона» стал первым аппаратом, который работает на таком удалении от Солнца только за счет энергии от солнечных батарей. Для того, чтобы снять с них требуемую мощность при тусклом освещении конструкторы довели суммарную площадь поверхности до 60 квадратных метров.

Откровенно говоря, меня крайне удивляет это решение - не могу пока понять его причин.
То ли экологическое лобби забодало, то ли дефицит плутония/СБ оказались ощутимо дешевле?

Надо отметить, что нигде навскидку не нашёл указанную битым словом массу бортового энергокомплекса (СБ+аккумы) - указывают только размеры панелей. Что уже несколько подозрительно.

Юнона (космический аппарат) — Википедия

Lockheed Martin НАСА Исследование атмосферы, магнитного поля и магнитосферы, внутренней структуры Юпитера, исследования спутников Юпитера июль 2016 года 5 августа 2011 12:25:00 UTC Атлас-5 версии 551 Канаверал SLC-41 5,2 года 2011-040A 37773 немного более 1 млрд долларов 3,6 т 600 Вт 3 солнечные батареи общей площадью 60 м² Юнона (англ. Juno, также Jupiter Polar Orbiter) — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5 августа 2011 года для исследования Юпитера. Это второй проект в рамках программы New Frontiers. // Дальше — ru.wikipedia.org
 
«Юнона» является первой миссией к Юпитеру, использующей солнечные панели вместо радиоизотопных термоэлектрических генераторов. Находясь на орбите Юпитера, «Юнона» будет получать всего 4 % от того солнечного света, который аппарат мог бы получать на Земле[23], однако улучшения в технологии изготовления и эффективности панелей в течение последних десятилетий смогли позволить использовать солнечные панели приемлемых размеров на расстоянии в 5 а.е. от Солнца.

«Юнона» использует три симметрично расположенных массива солнечных панелей. Каждый из этих массивов составляет 2,7 метра в ширину и 8,9 метров в длину. Один из массивов немного уже других, его ширина составляет 2,091 метров, что сделано для облегчения складывания панелей при старте. Общая площадь всех панелей — 60 квадратных метров. Если бы панели использовались на орбите Земли, они бы производили около 15 киловатт энергии. На орбите Юпитера мощность составит всего 486 ватт, при этом со временем она уменьшится до 420 ватт из-за воздействия радиации[24]. Солнечные панели будут находиться под солнечным светом практически в течение всей миссии.

На борту также находятся два литий-ионных аккумулятора, которые будут питать аппарат во время прохождения в тени. Аккумуляторы будут заряжаться, когда доступны излишки энергии[7].
 

Сдаётся мне, что вся эта радость весит потяжелее РИТЭГа, а то и двух-трёх.
И подозреваю, что пропускная способность канала - всего-то 40 Мб данных (от 10 до 1000 фотографий) из каждого 11-дневного орбитального периода - ограничена в т.ч. располагаемой
мощностью :(

Возможно, еще одним аргументом за СБ против РИТЭГ был малый планируемый срок работы АМС (у цели всего год, после чего падает в Юпитер) - и долгоиграющий (чуть не полувековой в принципе) РИТЭГ так расходовать жалко. Но с другой стороны - уж не парусностью ли СБ определяется такое относительно небольшое время жизни станции на орбите??? Или всё-таки гравитационными вещами?

Плюс жестковатые для СБ радиационные условия вблизи Джупа... Правда, всё равно жить недолго, но...

Нет, решительно не могу пока понять причин такого выбора.
 3.0.153.0.15
+
-
edit
 

Lamort

ограниченный
★★★★
админ. бан
Тут уже было про перовскит?

Материал, способный сделать солнечную энергию «удивительно дешевой»

Электроэнергетика, электрические сети, высоковольтные выключатели, правила безопасности, эксплуатация электрооборудования, устройство электроустановок // forca.ru
 
 

ssb

новичок

Fakir> Надо отметить, что нигде навскидку не нашёл указанную битым словом массу бортового энергокомплекса (СБ+аккумы) - указывают только размеры панелей. Что уже несколько подозрительно.

Пишут тут (NASA - Juno's Solar Cells Ready to Light Up Jupiter Mission ), что:
The thousands of reddish-blue solar cells are located on 11 panels, four on each on two of the spacecraft's 250-pound wings. The third wing has three panels and is outfitted with a boom at the end that carries the spacecraft's magnetometer.

...

"The entire solar arrays combined are almost 750 pounds," Gehling said. "They’re a little more massive than typical solar arrays because of all these various requirements of stiffness and pointing and carrying the magnetometer."

The reason the wings have to be so stiff and strong is because Juno will be a spinning spacecraft — another retro-aspect of this mission. "The wings dominate how true it spins on its axis," Gehling said. "Our goal is to make it spin about the direction of our high gain antenna boresight."
 


И да, 750 фунтов — 340 кг на одни только панели это в любом случае будет значительно тяжелее РИТЕГов у Юпитера и далее. Для сравнения, GPHS-RTG - Wikipedia, the free encyclopedia выдаёт 300 Вт электроэнергии при массе 60 кг (против 500 Вт при 300 кг у батарей).

PS: интересные слайды по теме нашлись тут: http://www.lpi.usra.edu/opag/.../presentations/solar_power.pdf
 23.023.0
01.12.2013 23:24, Fakir: +1

Дем
Dem_anywhere

аксакал
★☆
Fakir> Плюс жестковатые для СБ радиационные условия вблизи Джупа... Правда, всё равно жить недолго, но...
А вот интересно, можно ли сделать что чтобы эту радиацию полезно кушать?
 25.025.0

AXT

инженер вольнодумец
★☆
Дем> А вот интересно, можно ли сделать что чтобы эту радиацию полезно кушать?

В космосе засада в том, что самую опасную часть радиации представляют собой пресловутые "тяжёлые частицы", то есть атомные ядра на релятивистких скоростях. Это полезно кушать не выйдет, кристаллическая решётка от попадания портится, а профиту никакого.
... так пускай наступает на нас холодным рассветом новый день ...  
+
-
edit
 
Fakir> Откровенно говоря, меня крайне удивляет это решение - не могу пока понять его причин.
Fakir> То ли экологическое лобби забодало, то ли дефицит плутония/СБ оказались ощутимо дешевле?
А может быть, испытания выживаемости? Проверка технологий на полигоне?
Всё авно ведь придется делать дальние миссии - на всё ритегов не напасешься, да и в пилотируемых низзя, вот и пробуют..
Voeneuch, учи физику, манажор ))  25.025.0
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Bredonosec> Всё авно ведь придется делать дальние миссии - на всё ритегов не напасешься,

Да чё там, еще к Плутону отправить на СБ. С этой идеей можеть конкурировать только предложение норвежских "экологов" заменить на российских маячных станциях в Арктике РИТЭГи на СБ.

Bredonosec> да и в пилотируемых низзя, вот и пробуют..

С какого перепугу низзя?
 3.0.153.0.15
+
+1
-
edit
 

Mathieus

втянувшийся

Bredonosec>> Отправленный к Юпитеру автоматический зонд «Юнона» стал первым аппаратом, который работает на таком удалении от Солнца только за счет энергии от солнечных батарей. Для того, чтобы снять с них требуемую мощность при тусклом освещении конструкторы довели суммарную площадь поверхности до 60 квадратных метров.
Fakir> Откровенно говоря, меня крайне удивляет это решение - не могу пока понять его причин.
Fakir> То ли экологическое лобби забодало, то ли дефицит плутония/СБ оказались ощутимо дешевле?

Если коротко, на момент утверждения проекта гарантированного РИТЭГа под Юнону не было. Конечно, можно было что-то придумать, слепить новый из остатков как для MSL, допилить РИТЭГ на стирлинге и тд, но это все технические риски. Прикинули, вроде и на СБ миссия проходит. Риски минимальны и все задачи будут выполнены. Ну и в путь.
Подробнее см пресс-конференцию перед стартом (примерно 27 минута)
 10.010.0
+
-
edit
 
Fakir> С какого перепугу низзя?
Дык излучает всё-таки. а тянуть на орбиту массу биозащиты - дорого
Voeneuch, учи физику, манажор ))  25.025.0
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Да нет тут никакой значительной проблемы.
 3.6.33.6.3

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Вспомнил, что слышал о довольно порнографической попытке повышения КПД кремниевых СБ: поскольку считается, что кремний плоховато ловит голубые кванты (прозрачный что ли, слишком?), хотя энергии их и хватило бы на одну электрон-дырочную пару - возникли идеи взять и "посолить" фотоэлемент фотолюминофором, который переделывал бы голубые кванты в красные, а их уже кремний кушает хорошо. Вроде КПД таки растёт, но несильно, буквально на процент. Ну типа от 12% до 13%. И еще поговаривают, что он еще чуток подрастает (на 0,5-1%), если к люминофору добавлять нанотрубки - хз почему, но скорее всего, просто улучшается токоотвод с самого фотоэлемента. Как более качественное проводящее покрытие применить.
 28.028.0

AXT

инженер вольнодумец
★☆
Fakir> Вспомнил, что слышал о довольно порнографической попытке повышения КПД кремниевых СБ: поскольку считается, что кремний плоховато ловит голубые кванты (прозрачный что ли, слишком?),

Да ловит он их хорошо, просто электрон почти сразу валится на дно зоны проводимости, а оно же вообще в ближнем ИК у кремния. Вся разница тупо в тепло. Плюс проблемы с рекомбинацией. Плюс пробег фотона ...
... так пускай наступает на нас холодным рассветом новый день ...  13.0.782.22013.0.782.220

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Через люминофор - так же само, только в тепло в люминофоре, а не в кремнии.
 28.028.0
+
+1
-
edit
 

valture

опытный

Fakir> кремний плоховато ловит голубые кванты (прозрачный что ли, слишком?)

типа селективное отражение света кремнием
при нормальном падении :
видимый - примерно 30%
УФ - 60-75%
 24.724.7
+
-
edit
 

valture

опытный

в принципе наверно можно сделать слойку-гибрид из кремния(ИК)
и прозрачных фотоэлементов на двуокиси титана(видимый+УФ) типа:
" .... Нельзя не отметить, что важным конкурентным преимуществом новых солнечных элементов на базе наногранул диоксида титана является высокий коэффициент светопропускания ...."

Солнечные батареи на базе наногранул диоксида титана дешевле и эффективнее | TiO2 - Двуокись Титана

Ученые из Южной Кореи разработали новейшую технологию изготовления солнечных элементов для производства более дешевых и более емких солнечных батарей. Подобные батареи довольно востребованы на рынке в настоящее время и в условиях кризиса могли бы позволить сократить расходы на энергию. Сотрудники южнокорейского государственного института наук и технологий (сокр. KIST — Korea Institute of Science and Technology) заявили, что на сегодняшний день ими уже выпущены первые образцы панхроматических элементов для солнечных батарей, но в ближайшее время обещают представить образцы и других видов. // Дальше — www.titanium-chemical.com
 
 24.724.7
+
+1
-
edit
 

hcube

старожил
★★
Fakir> Через люминофор - так же само, только в тепло в люминофоре, а не в кремнии.

Нифига. Можно такой люминофор подобрать, чтобы на один фиолетовый квант (400 нм) излучал ДВА красных (800 нм). Как раз в районе нижней границы зоны поглощения.
Убей в себе зомби!  11.011.0

AXT

инженер вольнодумец
★☆
hcube> Нифига. Можно такой люминофор подобрать, ...

Именно это я имел в виду.
... так пускай наступает на нас холодным рассветом новый день ...  13.0.782.22013.0.782.220

AXT

инженер вольнодумец
★☆
valture> типа селективное отражение света кремнием
valture> при нормальном падении :
valture> видимый - примерно 30%

А это не для технического кремния ли чиселки? Чистый полупроводниковый — имеет светло-серый цвет, примерно как у стали. Вот если на нём структуры делать, то могут быть самые разные цвета. Под рукой справочника нет, точные значена отражательной способности сказать не могу.
Но прошу обратить внимание на то, что фотоэлементы на вид много темнее обычных микросхем :) Свет поглощается лучше.
... так пускай наступает на нас холодным рассветом новый день ...  13.0.782.22013.0.782.220
RU Бывший генералиссимус #03.12.2014 20:27  @Sandro#03.12.2014 20:04
+
-
edit
 
AXT> Но прошу обратить внимание на то, что фотоэлементы на вид много темнее обычных микросхем :) Свет поглощается лучше.
Там делают обычное просветление. Ну, почти обычное. Оно работает на фотоэлементах в точности так же, как и на линзах, потому что механизм отражения у кремния не такой, как у металлов, а, скорее, как у диэлектриков. Т.е. отражённый свет всегда частично поляризован.
 11.011.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Fakir>> Через люминофор - так же само, только в тепло в люминофоре, а не в кремнии.
hcube> Нифига. Можно такой люминофор подобрать, чтобы на один фиолетовый квант (400 нм) излучал ДВА красных (800 нм). Как раз в районе нижней границы зоны поглощения.
AXT> Именно это я имел в виду.

Мужики, подберите - прославитесь как большие учёные, еще и бабла срубите :)

Не, в принципе-то каскадные (иначе мультиквантовые) люминофоры известны. Хотя и экзотика. Фишка в том, что из видимого или ближнего УФ на видимый красный или ближний ИК, да с квантовым выходом, близким к двойке - НЯЗ, неизвестны. Так, с вакуумного УФ на сильно фиолетовый в основном.
 28.028.0
1 6 7 8 9 10 11 12

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru