Например, понаставить солнечных батарей для получения полудармового электричества, запитать им процесс электролиза воды, и летать на кислороде-водороде.

Идея не нова

Но кислород-водород плохо подходят для первой ступени, удельный импульс такой связки ограничен ~460 секундами, а значит первая ступень будет весьма немаленькой, водород слишком легкий (а нам все это надо потом еще не сжечь об атмосферу). Не говоря уже о сомнительности идеи о "дармовой" энергии, постройка, обслуживание, замена отработавших ячеек и т.д. Для выделения 1т водорода надо около 40 МВт*ч. Для какой-то точки отсчета возьмем РД-120, водородно-кислородный двигатель, подходящий для 1ой ступени. Забудем на секунду, что он превратится в тыкву еще в средней части атмосферы. Имеем 350 секунд и соотношение окислителю к топливу 2,6. Нам надо набрать 9-10 км/с. Чтобы подкинуть 40т на НОО нам хватит где-то 650 тонн топлива, но нам надо посадить все кусочки целыми и на своих двигателях, так что можно докинуть до 750. Т.е. нам нужно 208,3т водорода и 541,6т кислорода. Водород имеет 70,8 кг/м3, кислород - 1141 кг/м3, получаем 3406,5 м3, т.е. грубо где-то 10 метровый цилиндр высотой 45 метров (в такой цилиндр Протон-М прячется полностью и еще останется прилично места). 208т водорода это в идеале 8,3 ГВт*ч. Предположим, что запуски будут дважды в день (один туда, один обратно), т.е. нам нужно что-то около гигаваттной электростанции для электролиза топлива. И если я нигде не напутал с нулями, то нам нужно что-то типа такого на обоих концах маршрута https://www.google.com/maps/place/15%C2%B04...78.283749?hl=en
ЗЫ А еще водород норовит испаряться, т.е. его надо охлаждать...и корпус ракеты должен будет быть изготовлен из каких-то фантастических материалов... а почему я взял два запуска в день? а потому что на кой черт суборбитальное такси, летающее раз в полгода? а теперь подкинем сюда количество желаемых маршрутов и совсем загрустим...

Сообщение отредактировал Сказочник - Sep 30 2017, 2:08

В идеале может быть до двух раз меньше. Но это все равно по текущим ценам не меньше пары десятков миллионов долларов. Уменьшить цену электричества в 100+ раз, и задача станет разрешимой. В некоторой перспективе солнечная энергетика к чему-то такому и придет.

ЗЫ. А не смогут ли обычные самолеты летать на водородном топливе?

Смогут.

Сообщение отредактировал Tem'ka - Sep 30 2017, 2:55

С чего бы? изобрели вечный двигатель, а я не в курсе?

Но все эти цифры, которые я привел - везде, где только можно, я играл в нашу пользу, для реального проекта массу скорее всего надо умножить на два-два-с-половиной, а требуемую энергию на три-четыре, т.к. чем интенсивнее нам нужен водород, тем существеннее потери.

Фотоэлементы будут дешеветь. Сейчас в их стоимость закладываются большие затраты на R&D и на раскрутку/рост идустрии. Но в какой-то момент (к примеру, когда 50% электричества на планете будет вырабатываться солнечными панелями) эти затраты резко уйдут вниз. И, с учетом роботизации, вполне можно рассчитывать на падение цены на электроэнергию от солнечных фотоэлементов на два порядка.

Конечно, все это произойдет не через пять лет. Но шансы у человечества есть.

А ведь есть еще идеи строить солнечные электростанции в космосе.

А еще сферу дайсона можно забабахать.
Но на практике солнечные батареи неокупаемы. Вы тут обосретесь доказывать обратное, но внедрение солнечных панелей еще и уменьшает энерговооруженность человечества.

Ты как-то с теплого на мягкое перескочил. Сперва заявил, что можно каким-то чудом получить при электролизе КПД выше 200%, потом начал что-то про стоимость фотоэлементов задвигать. Даже удешевив их в десятки раз, все равно остается строительство многокилометровых объектов, для которых нужна земля, обслуживание и инфраструктура. И нет, качество фотоэлементов тоже не сильно поможет, т.к. в идеале мы имеем 1 кВт/м2 от солнца на экваторе, реальный среднесуточный раза в три меньше, ну пусть будет в два, если фотоэлементы следящие. Но если они следящие, значит они чаще ломаются и стоят дороже, замкнутый круг. Т.е. чтобы собрать гигаватт нам нужно где-то 3км2. Где-то натыкался на новость о фотоэлементе из каких-то безумных материалов с кпд в 44%, т.е. по меньшей мере 6-7 км2 одних только элементов. Получаем по минимуму где-то 8-10 км2 под станцию. На экваторе. Звучит в общем-то не очень впечетляюще относительно площади Земли, а вот оносительно затрат на строительство - вполне.
Тезис возможного удешевления электроэнергии я подвергать сомнению не буду, предпосылки к этому есть самые серьезные, но в возможности снижения на пару порядков за счет одних только фотоэлементов сильно сомневаюсь. я быстрее поверю в дармовую энергию термояда, который пока еще не пирносит вообще никакой энергии, чем в то, что солнечные электростанции позволят добраться до Нью-Йорка быстрее, чем до другой части Москвы.
А по поводу Солнца на орбите, чтобы собирать достаточное количество энергии на орбите, надо сперва на эту орбиту вывести кучу оборудования, т.е. чтобы сделать космос доступным за счет солнца, надо чтобы космос сперва стал доступным. Ну и слабо верится в гигансткие спутники, передающие концентрированный пучок на Землю (и сжигающие столицы неугодных государств) не потому что это нереально, а потому что это чертовски небезопасно, пока мы не победили мировые распри, терроризм и психические растройства... К тому же уж если заниматься сбором солнечной энергии, то лучше такие спутники вешать на более низких солнечных орбитах, нужны средства бесконтактной передачи энергии на огромные расстояния, что-нибудь типа ультрафиолетового лазера (или еще ниже по спектру) и какой-то способ утилизировать этот пучок, не прожигая дырку в приемнике...снова термояд выглядит безопаснее

Сообщение отредактировал Сказочник - Sep 30 2017, 16:18

Нужно больше минералов. Зачем париться когда у нас теперь[почти] бесконечная нефть? Слава сланцу!

2 Вт на литр водорода - теоретический минимум для электролиза воды.


Роботы же.


Все же знают, что сейчас человечество потребляет одну или две тысячные процента от того, что попадает на Землю от Солнца. Покрыть Землю на одну десятую процента солнечными панелями, и уже получится в несколько раз больше энергии. На Земле 10% суши - это солнечные пустыни, находящиеся на удобном удалении от экватора. Закрыть их панелями на полпроцента может быть достаточно. Да, это 100+ тысяч квадратных километров, но, на самом деле, это не так уж и много в масштабах планеты. Один процент Сахары.

Ватт - единица мощности, как она способствует получению водорода?
Но вообще, если же предположить, что ты имел в виде Вт*ч, то очень интересно получается...
В одном литре водорода 0,089г при нормальных условиях, т.е. получаем 11 236 Вт*ч/кг. Обратный процесс электролизу - горение водорода с кислородом с выделением до 140 Мдж/кг или 38 878 Вт*ч. Т.е. мы только что из ничего получили 27 642 Вт*ч и, учитывая, достижимый КПД парогазовой установки под 60%, мы запустили вечный цикл, теперь нам нет нужды покрывать всю землю солнечными панелями, проблема решена.

Сообщение отредактировал Сказочник - Sep 30 2017, 19:39

Водород горит не сам по себе. В горении еще и кислород участвует. Умножай на 2/3. Дели, грубо, еще на 11000 литров/кг, и получишь теплоту сгорания примерно 2.3 Вт/ч/литр. Примерно столько же - теоретический минимум затрат на электролиз.

Плюс, я не утверждал, что 2 Вт/ч - это точное значение. На самом деле, я не знаю, какой там бывает КПД у установок электролиза воды. Возможно, и 50%. Возможно, если хорошо подумать, то можно придумать что-то получше.


И вот тут ты забыл умножить на 2 и на 3/2.

Сообщение отредактировал iMagus - Sep 30 2017, 23:38

На 2 умножить забыл, это да. Так что бизнес-план с парогазовой установкой летит в трубу.
Про кислород и 2/3 непонятно. Откуда и зачем ты взял эти множители? Горение - это реакция окисления водорода кислородом. При окислении 1 килограмма водорода (а не водородно-кислородной смеси) необходимым количеством кислорода можно получить до 140 МДж тепла. Или около 39 кВт*ч/кг. Точка. без всяких множителей, это максимальное количество энергии, которое можно получить из 1кг водорода путем его окисления. Если тебе очень хочется измерять преимущественно газообразное вещество в объеме, то это примерно 3,56 кВт*ч/м3.
Поэтому восстановительная реакция водорода по рекомендациям термодинамики никак не может потреблять меньше энергии. КПД мембранных электролизеров весьма близок к 100%, действительно весьма близок, промышленные установки тратят около 4 кВт*ч/м3, экспериментальные - немногим меньше.
А вот цифру 2 Вт, которую ты вспомнил, можно встретить при обсуждении/описании электролиза, к примеру в графе напряжение, но никак не затрачиваемой энергии. Для получения энергии нужна еще сила тока и время.

Сообщение отредактировал Сказочник - Oct 1 2017, 16:24

Да. Не надо 2/3. Нужно было бы, если бы считали относительно смеси водорода и кислорода. Произошла подмена понятий.

4 Вт/ч, так 4 Вт/ч. Принципиально это ничего не меняет. Подешевеет электричество в 100+ раз - можно будет подумать о пассажирских баллистических ракетах. Насколько они окажутся хороши по сравнению с альтернативами.

Простите, что врываюсь, но какая взаимосвязь между дешевым электричеством и полетами на баллистических ракетах?

Где интересно эта подмена произошла, если везде речь шла только о водороде? Кислород при горении никакой энергии не выделяет, т.к. к горению увы не способен...
Ладно, раз с КПД электролиза все таки разобрались, идем дальше "по прогнозу исследовательской компании GTM Research, цена на солнечную энергию в этом году опустится ниже 2 центов за кВт*ч"
Нам нужно к примеру 9 гигаватт*час для получения водорода, не так уж много, если не пытаться получить их за несколько часов. Даже по нынешним меркам это всего то 180 000$. Почему же все ракеты подряд не используют такое дешевое топливо? Помимо уже упомянутых мною неудобств от использования этой связки топлива вроде криогенности, высокой пожароопасности и малой полезной нагрузки на единицу объема, а также не упомянутых более специфичных вроде давлений и температур в конкретных двигателях, ответ очень прост. Топливо первых и вторых ступеней в принципе занимает лишь единицы (или даже десятые доли) процентов от общей стоимости запусков, даже когда используется более дорогое топливо. Собственно оно потому и используется, что более плотное топливо позволяет, незначительно потеряв на стоимости получаемой энергии, значительно сэкономить на размерах, стоимости конструкций, потерях от сопротивления атмосферы, требуемом количестве изоляции и т.д. и т.п.
Поэтому снижение стоимости запуска с каких-нибудь 70 миллионов до 69,8 миллионов ничего не дают. И даже если учесть потребление электроэнергии во всем производственном процессе, а не только для зарядки аккумуляторов, мы все равно вряд ли выиграем хотя бы еще миллиона два...
Проблема космоса уж никак не в дорогом топливе. И если кто-то вспомнит о том, что страницей назад я сомневался в концепции ракет, на 90% заполненных топливом, то это в общем-то никуда не делось. Просто прежде, чем переходить к стократному удешевлению топлива, делу безусловно важному и полезному, все еще непонятно, что делать с остальными 99% стоимости запусков

Сообщение отредактировал Сказочник - Oct 1 2017, 18:53

Кислородно-водородные двигатели же. Простите.

Да, водородно-кислородные двигатели безусловно мешают суборбитальным пассажирским перевозкам. Ибо законами физики ограничены 460 секундами Нужно что-то другое.

Ну, я подменил.


2 цента - это еще не в 100 раз.


Оу! Как же я ошибся где-то там выше, когда насчитал 20 миллионов за заправку ракеты. А ведь 20 миллионов не получается. Ты правильно посчитал. В 100 раз меньше надо. Дальнейшие мои размышления после этой ошибки надо переписывать. Надо было раньше заметить, что я ошибся.


Поискал сейчас информацию о BFR - на метане она должна летать.

этот момент я проглядел...