Освоение Марса

[Konstantin Schtsch]

Не далее чем до Юпитера, но и у Марса уже - не так чтобы особенно эффективно: это настолько "главнейший" источник, что оба действительно крупных марсохода почему-то запитаны от РИТЕГов.

РИТЭГи- крайне низкоэффективные (7% КПД в идеале), и дорогие (1г плутония 4000-5000$, а его там 4,3кг итого 18млн за один ритэг 110вт  или 260Мвт установленной мощи панелей.). Но они самое надежное из доступного. период полураспада 80 лет, трущихся частей нет, а есличто можно и постоять подзарядить бататреи.
Предыдущий марсоход на панельках - заехал в тёмную расщелину и там и остался, не выработав срока- это тоже сыграло роль.

Кроме того, на Perseverance - таки есть есть солнечные панели мощностью 300вт (ритэг всего 110вт), эта энергия используется для работы оборудования.

А панели не изнашиваются, не деградируют от радиации?

Вы считаете что 0,25% в год- это серьёзная деградация?  У старых панелей был целый %, поэтому спустя 20 лет они потеряли 20% мощности. А 80% осталось. Для сравнения, сколько живого осталось от вашего авто через 20 лет?
А проектный срок работы  АЭС 25 лет, после чего капремонтами ещё 2-3 раза по 10, а потом на свалку- это значит не деградация?.
Даже не считая стоимости капремонтов, 100/50=2% - это в 8 раз больше чем у панелей.  а проектная- получается 4% в год.

Ну так панельки тоже с Земли, и накопители энергии оттуда же. Баш на баш по массе выйдет по итогу.

Накопители, допустим- одинаковые, и там и там ГЭС на олимпус монс.
А вот массу давайте прикинем. Данные с гугла - и могут отличаться, я привожу что нашел - для понимания порядка цифр.

(кликните для показа/скрытия)

ВВЭР-1000
Корпус реактора: ~330 тонн
Парогенератор (1 шт.): ~320 тонн (их 4 на блок) → ~1280 тонн
Главный циркуляционный насос (1 шт.): ~140 тонн (их 4 на блок) → ~560 тонн
Турбоустановка (турбина + генератор): ~ 2000 - 3000 тонн
Конденсатор-охладитель 2500-3000 тонн

Оценочная суммарная масса ключевого оборудования: ~7500 - 10000 тонн

сравним с линией по производству солнечных панелей, полный цикл, от песка до панели.

(кликните для показа/скрытия)

№   Этап производства                                   Стоимость (млн USD)   Вес оборудования (тонны)   
1   Завод поликремния (~1,600 т/год)           $350           ~1,935   Самый энергоемкий этап
2   Производство слитков и пластин           $91           ~650   26 установок Чохральского
3   Производство со ячеек (~1.15 ГВт)           $58           ~3,435   Линия на основе HJT
4   Производство солнечных модулей (1 ГВт)   $15           ~1,500   Линия сборки и ламинации
5   Общая инфраструктура                           $80           ~1,000   Подстанция, очистные, склады
ПРЯМЫЕ КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ (CAPEX)   ~$594   ~8,520   
Резерв на непредвиденные расходы (15%)   ~$90      

ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ КОМПЛЕКСА                   ~$685 миллионов   ~8,500 тонн

!!!Не сами панели, а ЛИНИЯ по их производству 1гвт установленной мощности в год!!!

масса- сопоставима. цена- в 10 раз меньше.  время постройки от котлована до запуска 2-3 года
Время возведения АЭС- 5 лет. норма 6-8.

И вот уже после этого этапа мы имеем в некотором приближении саморазмножающиеся панели на марсе. на 2-5 лет раньше чем АЭС запустится.

Ох уж эта инерция мышления - раз летать значит ракеты, раз электричество - значит сразу атом! А посчитать?

У ракет (и химических и ядерных) есть два фундаметальных недостатка, каждый из которых ставит жирный крест на их масштабировании:
1) они везут с собой источник энергии.
2) они везут с собой реактивную массу

светоотражающий парус - выносит за пределы системы энергоустановку.
разгонный тоннель/катапульта/лифт/праща - оставляют и энергию и реактивную массу на точке старта.

солнечные панели- выносят за пределы системы энергоустановку. в центр солнечной системы выносят.
Поэтому и ядерная и термоядерная установки - навсегда останутся в EROI ниже сотни,  а их КПД из-за цикла карно- в районе 35-40.
А уж отсутствие движущихся деталей - без комментариев, инженерам это трудно переоценить.

Никаких ограничений для обратимого цикла карно, кроме как разности температур горячего источника теплоты и холодного источника теплоты нет.

ПГУ вышли из чата. Там как раз "каскад" из ГТУ и паровой турбины, кпд до 59%.

Вот эти самые 59-60% - и есть потолок цикла карно его максимальное ограничение.
Потому что для воды меньше нуля мы не могем- замерзает, зараза, а выше 450 не могут уже сталисто-титановые материалы. И эти 60% остаются на бумаге для идеального оборудования, на практике имеем 35- за счастье, 40- в лаборатории.

Поэтому рискну, ну вот рискну предположить, что вы и ваши 59% для каскада получили не путём расчёта КПД всего каскада, а как-то, например, взяли действительно высокий кпд ГТУ и лихо применили ко всему каскаду, перемножив на кпд идеального карно.
Если же я ошибаюсь - пожалуйста рассчёты такого супер-пупер высокого кпд - в студию.

[Алексей Николаевич.]

Время возведения АЭС

Что с вами случилось?
Почему готовый блок АЭС, привезённый с Земли, вдруг будет строиться как на Земле обычная АЭС?
И почему такой спор вообще возник, если давно сказано что пригодится любая технология, и то и другое?
Почему надо именно баттлы устраивать?

[ivanij]

А вот это уже и вовсе непонятно. Что-то вроде "Общества гигантских растений". Только у Незнайки и то была более реальная задача

Личная слава, пиар компаний, в конце концов собственная планета? Можно найти мотивацию

И всё? Мелковато. Освоение планеты должно предполагать более масштабные задачи. Кстати, последующие сообщения это подтверждают. 

[BlackMokona]

И всё? Мелковато. Освоение планеты должно предполагать более масштабные задачи. Кстати, последующие сообщения это подтверждают. 

Более чем достаточно чтобы найти желающих

[ivanij]

И всё? Мелковато. Освоение планеты должно предполагать более масштабные задачи. Кстати, последующие сообщения это подтверждают.

Более чем достаточно чтобы найти желающих

Думаю - нет. Времена первых космических полётов, когда всё казалось куда как просто, давно миновали. Времена идей социалистов-утопистов, которые  в художественной форме описывал Жюль Верн, тоже. Не хочу сказать, что они не востребованы сейчас (сам знал людей, придерживавшихся аналогичных взглядов сейчас, да и сам так воспитывался), но они сейчас, увы, на втором плане. Сейчас главное - возможность технической реализации.

[BlackMokona]

Думаю - нет. Времена первых космических полётов, когда всё казалось куда как просто, давно миновали. Времена идей социалистов-утопистов, которые  в художественной форме описывал Жюль Верн, тоже. Не хочу сказать, что они не востребованы сейчас (сам знал людей, придерживавшихся аналогичных взглядов сейчас, да и сам так воспитывался), но они сейчас, увы, на втором плане. Сейчас главное - возможность технической реализации.

Так нам не нужно, чтобы человечество, в едином порыве и всё такое. Полёт на Марс, уже потянет один супер богач при желании. Поэтому и требуется лишь один помешанный для осуществления

[Vavanzer]

солнечные панели- выносят за пределы системы энергоустановку. в центр солнечной системы выносят.
Поэтому и ядерная и термоядерная установки - навсегда останутся в EROI ниже сотни,  а их КПД из-за цикла карно- в районе 35-40.
А уж отсутствие движущихся деталей - без комментариев, инженерам это трудно переоценить

  +1!  Вояджеры вряд ли столько проработали и подавали бы признаки жизни, если на трущихся деталях их энергосистемы сделали)))
 

Поэтому рискну, ну вот рискну предположить, что вы и ваши 59% для каскада получили не путём расчёта КПД всего каскада, а как-то, например, взяли действительно высокий кпд ГТУ и лихо применили ко всему каскаду, перемножив на кпд идеального карно.

  Наверное, это с учетом продажи лишнего тепла в систему отопления ! Экономический КПД, так сказать)))
   

Что с вами случилось?
Почему готовый блок АЭС, привезённый с Земли, вдруг будет строиться как на Земле обычная АЭС?
И почему такой спор вообще возник, если давно сказано что пригодится любая технология, и то и другое?
Почему надо именно баттлы устраивать?

  Она будет еще сложнее и дороже в постройке!))) в тысячи раз!   
  Если даже на Земле строительство энергетических и промышленных обьектов где то на "северном полюсе" в труднодоступных и непригодных условиях и само по себе в 10-ки 100-тни раз дороже, и эксплуатация и тем более, очень затратна и нерентабельна... То что уж говорить о других планетах...
  Требования к безопасности и возможным утечкам радиации будут как минимум такими же, если даже не более жесткими! Потому что и вложения на порядки больше, и загрязнять планету крайне не желательно...

[Vavanzer]

Так нам не нужно, чтобы человечество, в едином порыве и всё такое. Полёт на Марс, уже потянет один супер богач при желании. Поэтому и требуется лишь один помешанный для осуществления

   Можно кстати попробовать прикинуть полет "на том что есть")) Разные варианты. В тч и требующие несколько запусков и сборку на орбите. Например на FH, с гп 60 тонн.
 Старшип не в счет, тк пока что можно считать что его нет!))))

  Вопрос в другом, в том, что исполнители могут водить этого богача за нос, навязывая заведомо бестолковые иди сильно навороченные концепции и решения!))  Попросту тупо вытягивать деньги.  Инциденты кстати уже имеются!)))

[Dem]

Естественный фон на Марсе по любому будет выше любых последствий работы на местной АЭС.

Так проблема не фон, проблема  - попадание радиоактивных атомов в организм. Всякие полониевые-тритиевые приборы безопасно, а стоит попасть этому в чай...
И этот фон вторичных элементов практически не даёт. Даже азота для образования С14 нет...

Нет не чего бесплатного. Робот как работник будет обходиться дешевле человека в скафандре, но не как уж не бесплатный. Роботы на земле, уже давно существуют и работают, но почему то бесплатными не стали.

Небесплатны, потому что их пока собирают люди. Как только роботов будут собирать роботы и все детали для сборки тоже производить роботы - кому и за что платить?

Там весь Марс одно большое "радиоактивное пятно", так-то.

Смотри выше - там другая радиация.

Ну и сами человеки будут несколько модифицированы в плане устойчивости к радиации, микрогравитации, и повышенной физической силы (последнее что бы нормально работать в вакуумном скафандре).

Это сильно не сразу.

Выдерните нефть, логистика везде станет дороже. и т.д. Если убрать все три базовых традиционных источника, то об индустриальной цивилизации на данном моменте говорить не придётся. Атом и ВИЭ банально не смогут поддерживать "собственные штаны".

Да, дороже - но уже вполне могут. Хотя придётся перестать разбазаривать на ненужное.

А электричество оно из розетки берётся?)

С неба падает, почти киловатт на м2

Но АЭС можно поставить сразу одним куском уже работающую. гуглим проект Kilopower, и проекты smr-орв.

Можно, но не частнику. А государству независимая от него колония не нужна

[MenFrame]

Так проблема не фон, проблема  - попадание радиоактивных атомов в организм.

И каким образом радиоактивные атомы будут попадать в организм? Как к примеру работают подводники на АПЛ. Много ли попадает радиоактивных атомов в их организмы.

Как только роботов будут собирать роботы

То есть возможно ни когда.

Как только роботов будут собирать роботы и все детали для сборки тоже производить роботы - кому и за что платить?

Не важно кто роботов собирает, люди или сами роботы. В любом случае будут ограничения по ресурсам и соответственно по распределению благ. То есть бюджет всегда будет ограничен ресурсной базой, а значит не о какой бесплатности речи нет. Люди требуют для своей жизни благ, вне зависимости от того работают они или нет, и блага эти ограничены ресурсной базой которая на Марсе очень скудна.

!!!Не сами панели, а ЛИНИЯ по их производству 1гвт установленной мощности в год!!!

Осталось учесть в расчетах что КИУМ АЭС 85%, а КИУМ ВЭС 13,5% То есть один гигаватт АЭС эквивалентен по выработке 6 Гигаваттам ВЭС. А если учесть в двое больший срок службы, то отношение уже 12 к 1. Так же нужно учесть объем аккумуляции для компенсации хотя бы суточных колебаний. Про колебания годичные, недельные вообще можно забыть, тут без резервного источника вообще нельзя.
    Заодно посчитайте насколько будет стоить дороже транспортировка энергии до конечного потребителя от прерывистого источника энергии. ИБО
1)Линия ЛЭП начинается не от одного мощного источника, а от большого количества мелких которые нужно собрать в хвост. Что по понятным причинам дороже.
2)Загрузка ЛЭП также будет низкая исходя из КИУМ источника.
3)Потребуются дополнительные ЛЭП для перекачки энергии в те места где солнышко облаками закрыто.

Если учесть что 50-75% себестоимости электричества это сетевые издержки, то становиться очевидным.
Даже если ВИЭ энергия будет бесплатной, то для конечного потребителя она все равно окажется дороже классической генерации, в силу больших затрат на доставку.

[Rattus]

в те места где солнышко облаками закрыто.

Какие-какие облака на Марсе?

[MenFrame]

Какие-какие облака на Марсе?

На Марсе свой аналог облаков, пылевые бури.

[Rattus]

На Марсе свой аналог облаков, пылевые бури.

Пылевая буря на Марсе не аналог облакам хотя бы своей сезонной регулрностью (предсказуемостью).

[MenFrame]

(предсказуемостью).

С точки зрения энергосистемы облачность тоже предсказуема(статистически) Поскольку на нее закладываются резервные мощности по выработке и передаче. Тут не особо важно когда именно солнышко будет не доступно на панельках, в обоих случаях нужны элементы компенсации.

[Rattus]

С точки зрения энергосистемы облачность тоже предсказуема(статистически)

А с точки зрения филогенетики тираннозавр - тоже птица (кладистически). Погода на Марсе предсказуема практически как смена времени суток или их продолжительности в течение года. Это позволяет гораздо лучше приспособить и работу и потребление погодозависимых процессов.

[Vavanzer]

Небесплатны, потому что их пока собирают люди. Как только роботов будут собирать роботы и все детали для сборки тоже производить роботы - кому и за что платить?

  Сначала надо разобраться в этой структуре экономических отношений.
  Да и в целом, затраты на зарплаты скорее всего мизерные, относительно всего остального бюджета!

 Ну и, в сообществе роботов... с чего вдруг одни роботы должны делать что-то для других роботов?  А даже если и сделают, то кто им на это даст энергию, расходники и ремонт!?) Затраты ресурсные все те же самые получаются! По сути, разница лишь в том, что спецтехника будет управляться не людьми, а компьютерами , с системами различными.
  И тут снова встает вопрос. Что выгоднее и надежнее. Машина с водителем или машина-автопилот (за которой один фик следит человек, дистанционно!)

 

Не важно кто роботов собирает, люди или сами роботы. В любом случае будут ограничения по ресурсам и соответственно по распределению благ. То есть бюджет всегда будет ограничен ресурсной базой, а значит не о какой бесплатности речи нет. Люди требуют для своей жизни благ, вне зависимости от того работают они или нет, и блага эти ограничены ресурсной базой которая на Марсе очень скудна.

   Вот именно! И закономерный вопрос. Нужна ли там робото-цивилизация? Если не терраформировать, то скорее всего да. Но. Лишь в варианте дистанционно управляемых машин. Например. Небольшой марсианский городок , населенный людьми. А добыча ресурсов, транспорт, часть промышленности, и разведочная и исследовательская деятельность в основном за счет техники, дистанционно уравляемой и в некоей мере автономной!  Отпадает проблема работоспособности в скафандрах! Все вылазки людей только по необходимости.

[MenFrame]

Погода на Марсе предсказуема практически как смена времени суток или их продолжительности в течение года. Это позволяет гораздо лучше приспособить и работу и потребление погодозависимых процессов.

По факту потребует аналогичных действий для адаптации. Если у вас падает мощность вам нужно закладывать дополнительные мощности для компенсации. В не зависимости предсказуемо снижение или нет. Дополнительным СЭС без разницы когда энергию для компенсации поставлять, предсказуемо или нет. Самому потребителю конечно удобнее адаптироваться к провалам предсказуемым. Но в большинстве случаев это обходиться дороже затрат на выравнивание нагрузки.

[Vavanzer]

Дополнительным СЭС без разницы когда энергию для компенсации поставлять, предсказуемо или нет. Самому потребителю конечно удобнее адаптироваться к провалам предсказуемым. Но в большинстве случаев это обходиться дороже затрат на выравнивание нагрузки.

  Так то ничто нетстоит просто тупо адаптироваться к сезонности энергетической. На Земле просто этого уже не замечают. Но по факту сезонность везде проявлена. Ну и погодозависимость различных отраслей.
  Т.е , энергоемкие процессы запускать днем и в периоды когда ясная погода. При меньшей выработке изти на снижение потребления.
 Нормальная тема. Мы же к примеру зимой в снегу не выращиваем сельхоз продукцию))) Ждем благоприятный период, сезон, для этого!)

[Николаев Александр]

  Так то ничто нетстоит просто тупо адаптироваться к сезонности энергетической. На Земле просто этого уже не замечают. Но по факту сезонность везде проявлена. Ну и погодозависимость различных отраслей.
  Т.е , энергоемкие процессы запускать днем и в периоды когда ясная погода. При меньшей выработке изти на снижение потребления.
 Нормальная тема. Мы же к примеру зимой в снегу не выращиваем сельхоз продукцию))) Ждем благоприятный период, сезон, для этого!)

Стоит, очень дорого стоит. Если ваш завод работает лишь часть года, это означает недовыпуск продукции. То есть у вас на единицу продукции больше потребуется потратить основных фондов, а это тоже энергия. Игра не стоит свеч.

[Николаев Александр]

Вы считаете что 0,25% в год- это серьёзная деградация?  У старых панелей был целый %, поэтому спустя 20 лет они потеряли 20% мощности. А 80% осталось. Для сравнения, сколько живого осталось от вашего авто через 20 лет?

0.25% на Марсе ещё доказать надо) И произвести такое из местных ресурсов, что тоже задача интересная)

А проектный срок работы  АЭС 25 лет, после чего капремонтами ещё 2-3 раза по 10, а потом на свалку- это значит не деградация?.
Даже не считая стоимости капремонтов, 100/50=2% - это в 8 раз больше чем у панелей.  а проектная- получается 4% в год.

Вообще 50 лет, но на Марсе ВВЭРов и не будет (потому все ваши рассуждения на основе их примера ниже не имеют смысла).

Накопители, допустим- одинаковые, и там и там ГЭС на олимпус монс.
А вот массу давайте прикинем. Данные с гугла - и могут отличаться, я привожу что нашел - для понимания порядка цифр.

(кликните для показа/скрытия)

ВВЭР-1000
Корпус реактора: ~330 тонн
Парогенератор (1 шт.): ~320 тонн (их 4 на блок) → ~1280 тонн
Главный циркуляционный насос (1 шт.): ~140 тонн (их 4 на блок) → ~560 тонн
Турбоустановка (турбина + генератор): ~ 2000 - 3000 тонн
Конденсатор-охладитель 2500-3000 тонн

Оценочная суммарная масса ключевого оборудования: ~7500 - 10000 тонн

сравним с линией по производству солнечных панелей, полный цикл, от песка до панели.

(кликните для показа/скрытия)

№   Этап производства                                   Стоимость (млн USD)   Вес оборудования (тонны)   
1   Завод поликремния (~1,600 т/год)           $350           ~1,935   Самый энергоемкий этап
2   Производство слитков и пластин           $91           ~650   26 установок Чохральского
3   Производство со ячеек (~1.15 ГВт)           $58           ~3,435   Линия на основе HJT
4   Производство солнечных модулей (1 ГВт)   $15           ~1,500   Линия сборки и ламинации
5   Общая инфраструктура                           $80           ~1,000   Подстанция, очистные, склады
ПРЯМЫЕ КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ (CAPEX)   ~$594   ~8,520   
Резерв на непредвиденные расходы (15%)   ~$90      

ОБЩАЯ СТОИМОСТЬ КОМПЛЕКСА                   ~$685 миллионов   ~8,500 тонн

!!!Не сами панели, а ЛИНИЯ по их производству 1гвт установленной мощности в год!!!

масса- сопоставима. цена- в 10 раз меньше.  время постройки от котлована до запуска 2-3 года
Время возведения АЭС- 5 лет. норма 6-8.

И вот уже после этого этапа мы имеем в некотором приближении саморазмножающиеся панели на марсе. на 2-5 лет раньше чем АЭС запустится.

Эх... Во-первых мы не обязаны получать от реактора именно что электричество, лучше всего получать тепло для производства химического топлива, для металлургических и химических производств.
Во-вторых и электричество можно получать без турбин, есть такая штука как термофотовольтаика.https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/5599

Как видите это та же панелька только преобразует она не видимый спектр, а инфракрасный. И может вполне легко питаться атомным теплом, генерируя ээ. Предельный достигнутый сейчас кпд 40%, кстати. А основной тренд , использование ближнепольного теплового излучения для снижения потребной температуры излучателя.
И вот и у меня и вырисовывается блочный smr с термофотовольтаическим преобразованием, и зятц как у брест. На первые пару десятков/сотен лет колонии этого хватит, а дальше расплодятся и сами будут строить, возможно даже КВС)

солнечные панели- выносят за пределы системы энергоустановку. в центр солнечной системы выносят.
Поэтому и ядерная и термоядерная установки - навсегда останутся в EROI ниже сотни,  а их КПД из-за цикла карно- в районе 35-40.
А уж отсутствие движущихся деталей - без комментариев, инженерам это трудно переоценить.

EROI какого именно st или tot? ) Вы в курсе что этот показатель почти невозможно адекватно оценить, и потому количественные рассуждения об eroi того или иного источника энергии, мягко скажем некорректны?

Вот эти самые 59-60% - и есть потолок цикла карно его максимальное ограничение.

Кол по технической термодинамике. КПД идеального цикла карно зависит только от разницы температур между горячим источником теплоты и холодным источником теплоты. КПД цикла карно не зависит  от природы рабочего тела, это даже отдельно доказывается в учебниках по технической термодинамике.

Потому что для воды меньше нуля мы не могем- замерзает, зараза, а выше 450 не могут уже сталисто-титановые материалы. И эти 60% остаются на бумаге для идеального оборудования, на практике имеем 35- за счастье, 40- в лаборатории.

Лол, у нас уже стоят и работают ПГУ с КПД 59%. Вы отрицаете реальность. https://mosenergo.gazprom.ru/d/textpage/45/837/07-pgu.pdf Изучите таблицу на странице 15, там в нижней части приведён кпд ПГУ (ГТУ+ПТУ, 1+1) Ну и дальше тоже почитайте, ну не знаю... для ликвидации вопиющей неграмотности)

Поэтому рискну, ну вот рискну предположить, что вы и ваши 59% для каскада получили не путём расчёта КПД всего каскада, а как-то, например, взяли действительно высокий кпд ГТУ и лихо применили ко всему каскаду, перемножив на кпд идеального карно.
Если же я ошибаюсь - пожалуйста рассчёты такого супер-пупер высокого кпд - в студию.

Вы не знаете что такое ПГУ? Серьёзно? Отдельный лол в том, что вы считаете кпд ГТУ ВЫШЕ чем кпд ПТУ. У паровых турбин кпд как правило выше чем у газовых турбин. И именно тот факт, что после турбины остаётся очень горячий газ и позволяет этим газом греть пар для ПТУ, и там ещё остается на регенерацию теплоты (подогрев атмосферного воздухе перед попаданием в ГТУ).
Советую вам изучить материалы по ПГУ.