Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

В любом случае пока нефть за 200-300$ не уйдет никто это форсировать не будет

И по 200-300 форсировать не будут, разве что только в качестве попила бюджета на экологической теме. Так как подход попросту абсурден с экономической точки зрения.

Ну и к возобновляемой энергетике на самом деле это не имеет никакого отношения, так как ни никель, ни платина, без чего процесс невозможен, пока возобновляемыми ресурсами не стали.

[AlexAV]

Вот я представляю броне аккомулятор как в Теслы, при пожаре или мощной аварии весь литий остаётся в бронекоробочке

Масса которая там получится вообще едва ли будет поддаваться переработке.

Так же можно машину продавать на запчасти, взял в аренду Теслу S и тут же разобрал её. Огромная материальная выгода.

Мы о другом говорим. Когда человек арендует автомобиль на небольшой срок - несколько часов или дней, после истечения которых ему придётся вернуть автомобиль - это одно. Тут возможностей что-то незаметно или с каким-то правдоподобным обоснованием сделать довольно немного (хотя и у этих сервисом проблема вандализма стоит довольно остро). А когда человек пользуется автомобилем как собственным в течение нескольких лет и никто не контролирует, что он делает (а контролировать довольно сложно, да и такой контроль вызовет крайне негативную реакцию у пользователей) - уже другое. Тут проблема будет стоять куда острее.

В нормальной ситуации таким образом человек пользуется чем-то, за что заплатил столько, что никакой пользы сдав купленный им автомобиль в металлолом или на запчасти, он не получит. Тут же Вы предлагаете передавать автомобиль в постоянное пользование по цене меньшей, чем даже просто стоимость ценные металлы в нем при отсутствии каких-то адекватных средств постоянного контроля (а наличие таких средств сразу будет большим конкурентным минусом такого решения с точки зрения в том числе и добросовестных пользователей). Ничем хорошем на большой статистики это кончиться не может. 

[AlexAV]

Вот мощнейший удар, пожар, взрыв , а потом спасатели всё раскурочили по полной. Все детки в домике.

В элементах чётко видны дырки, а значит уголь электродов сгорел, а как минимум значительная часть лития улетело в виде пыли. В приведенном Вами примере как раз значительная часть лития скорее всего потеряна.

[AlexAV]

литий на натрий можно поменять в сульфидных акуумуляторах...

Натрий-серные высокотемпературные, причём не любят циклов охлаждения и нагрева. Для стационарных систем вполне возможное решение, но для транспортных приложений явно не совсем то, что нужно.

[AlexAV]

Вот кстати говоря, учитывая что вопли про скорый конец нефти начались давненько

Рекомендую читать не жёлтую макулатуру, а первоисточники. Если посмотреть оригинальную работу Хабберта (Hubbert MK. 1956. Nuclear energy and the fossil fuels. Technical Report Publication No. 95. Shell Development Company, Exploration and Production Research Division, Houston, Texas.), то он предсказывает пик добычи нефти из обычных месторождений около 2000 года. При этом он не учитывал ресурсы сверхглубоководных месторождений, природных битумов и нефти низкопроницаемых коллекторов. По факту пик добычи нефти из того типа месторождений, который учитывались в работе Хабберта  произошёл около 2005 года, с тех пор весь прирост обеспечивали только те месторождения, которые там просто не рассматривались. Прогноз который сделан почти за пятьдесят лет до обозначенного события и совпал с реальностью с точностью пять лет - это очень хороший результат. Т.е. как раз можно говорить, что исходный прогноз Хабберта относительно нефти (той которую он рассматривал) вполне подтвердился.

Т.е. так или иначе, нефти выковырять из земли пока удается много, объемы добычи не падают.

Да вообще-то много где падают. Возьмём все страны добывающие более 1 млн. баррелей в день в 2018 году.


Мексика - обвал добычи (за 10 лет добыча сократилась в полтора раза).
Венесуэлла - обвал добычи (добыча 2008 года - 3228 тыс. б./сутки, в 2018 - 1514 тыс. б./сутки, в 2019 вообще стала меньше 1000 тыс. б./сутки).
Норвегия - обвал добычи (добыча 2008 - 2458 тыс. б./сутки, 2018 - 1844 тыс. б./сутки).
Великобритания - обвал добычи (добыча 2008 - 1549 тыс. б./сутки, 2018 - 1085 тыс. б./сутки).
Алжир - обвал добычи (добыча 2008 - 1951, 2018 - 1540).
Ангола - падение добычи (2008 - 1876, 2018 - 1534).
Ливия - обвал добычи (но причины тут чисто политические, поэтому не считается).
Нигерия - снижение добычи (2008 - 2172, 2018 - 2051).
Китай - пик добычи в 2015 году, после снижение.
Иран,  Кувейт, Катар, Саудовская Аравия, ОАЭ -  в целом что-то близкое к плато без сильного роста или падения.
Ирак - рост (следствие низкой добычи в 90-х, что-то осталось).
Россия - рост, но структура запасов ухудшается.
Бразилия - рост благодаря вовлечению запасов сверхглубоководных бассейнов Santos и Campos (вообще НГБ Santos - одно из последних действительно крупных нефтяных открытий вообще).
Казахстан - рост, отчасти за счёт открытий месторождений каспийской нефти, сделанных в начале 2000-х.
Канада - рост за счёт добычи природных битумов (около 27 млрд. тонн извлекаемых запасов там есть, но вот дальнейшее расширение запасов уже практически невозможно, второго бассейна Атабаска там точно нет).

США - рост, но исключительно за счёт хищнеческой эксплуатации месторождений связанных с низкопроницаемыми коллекторами. Запасы этих месторождений малы, но вот темпы разбуривания огромны. За счёт этого возник этот (в исторической перспективе узкий) пик добычи. Заметный вклад дают четыре формации - Беккен, Игл Форд, Пермиан и Ниобрара. Продуктивные области Беккена разбурены уже с плотностью более одной скважины на 2 км2, наблюдается прогрессирующее падение давления в пласте и рост газового фактора. Месторождение, не смотря на то что интенсивно разрабатывается всего чуть более 10 лет явно идёт к завершающей стадии эксплуатации. Там по сути уже бурить почти нечего, а с учётом быстрого затухания дебита скважин после прекращения бурения добыча там коллапсирует практически мгновенно. Игл Форд - картина похожая. Пермиан и Ниобрара - быстро к ним приближается. В общем из-за ограниченных и быстро исчерпывающихся запасов месторождений тут рост в исторической перспективе неустойчивый и кратковременный.


Итого - из 20 стран 9 добычу довольно быстро сокращают (1 по политическим причинам, а 8 по геологическим), 5 - находятся вблизи более менее постонного плато (без сильного роста и падения), 3 рост за счёт более-менее традиционной нефти, 1 - рост за счёт сверхглубоководной, 1 - рост за счёт природных битумов, 1 -за счёт низкопроницаемых коллекторов. Причём в двух (Бразилия и Казахстан) рост обеспечен открытиями конца 90-х - 2000-х. Больше таких крупных открытий скорее всего в мире уже не повторится никогда (кроме, возможно, региона Арктики), просто негде больше искать. Одной (Ирак) - рост из-за случайных исторических факторов. Одной (Россия) - уже в среднесрочной перспективе рост неустойчив из-за ухудшения структуры запасов (если не будет новых крупных открытий, в регионе российской Арктики они возможны). Одна (США) имеет рост не обеспеченный достаточными запасами, а вызванный исключительно хищнической эксплуатацией довольно ограниченных по запасам месторождений, такой рост не может быть устойчивым уже в краткосрочной перспективе. Ну и у одной (Канады) - более менее здоровый рост обеспеченный нетрадиционными запасами (лет на 50-60 хватит), одна проблема - месторождение на котором он основан уникально, второго такого на планете нет.


Добавьте к этому, что ежегодное открытие новых месторождений давно и устойчиво не покрывает ежегодную добычу.

Не находите, что такая картина не очень похожа на сколько-нибудь здоровую, а как раз соответствует ситуации вблизи пика добычи нефти (новых крупных открытий нет и непредвидется, старые месторождения сильно выработаны и на значительной части из них уже наблюдается быстрое падение добычи)?

[AlexAV]

В 30 сантиметровом пласте можно и без фракинга.

Пласт должен быть такой чтобы о мог обеспечить устойчивый процесс внутрипластового горения. Обычно принимается, что для этого его толщина не должна быть меньше 60 - 70 см, более тонкие пласты для подземной газификации считаются непригодными. А 30 см - это только в шахте, молоточком и вручную.

[AlexAV]

Так вы не стесняйтесь, перечислите.... А то у не искушенного читателя возникнет ощущение что вы просто боитесь чего то нового...

Проблемы по сути три. Две технические - защита от обледенения и молниезащита, и одна скорее технически-административная - обеспечение безопасности воздушного движения (трос системы представляет собой существенную угрозу для самолётов и нужно принимать какие-то меры для регулирования воздушного движения таким образом, чтобы избежать авиационных происшествий, которые могут быть связаны с этим).

В полном объёме они пока не решены (если говорить о первых двух технических, вопрос безопасности в общем решаем, но как любая проблема завязанная на необходимости каких-то бюрократических решений, в действительности её решить не так просто, с одной стороны бюрократия нигде и никогда не любила что-то менять, а ещё меньше стремилась брать на себя ответственность за эти изменения, с другой тут неизбежно будут силы которые в появления этой новой головной боли в виде помехи в воздухе будут активно не заинтересованы).

Плюс к этому для систем, где генерация осуществляется на самой летающей платформе, однозначно будут проблемы связанные с износом кабеля.

Если не рассматривать отмеченные проблемы, то к явным достоинствам схемы можно отнести относительную стабильность генерации (на большой высоте, более 1 км (а особенно на высоте струйных течений, т.е. около 10 км) ветры достаточно стабильны во времени), т.е. решение одной из главных проблем ветроэнергетики - проблемы "пилы". А также потенциально умеренную капиталоёмкость  и возможность быстрого строительства электростанции использующей такой принцип. Кроме того этот источник энергии общедоступен (на высоте струйных течений ветра есть везде).

Недостаток (пока совершенно несущественный) - низкая технически допустимая плотность размещения установок и, вследствие этого, относительно небольшой технически доступный потенциал энергии, которую так можно получить. Но как решение для питания удалённых объектов (посёлок, какое-то предприятие) потенциально решение вполне может быть интересным (правда при условие решения трёх обозначенных в начале проблем, чего пока нет).

P.S. Есть область где в случае решения этих же самых проблем новое техническое решение будет внедрено куда быстрее, чем в области энергетики, даже малой. Это связь. Идее разместить ретранслятор на воздушном змее или дирижабле пожалуй столько же, сколько самой радиосвязи. Масса аппаратуры там не тонны, а десятки килограмм, потребляемая мощность - сотни ватт, ну единицы киловаттов максимум, электропроводящий кабель к Земле вообще не обязателен. В общем разместить ретранслятор на воздушном змее куда проще, чем ветрогенератор. И идея такая в головах людей бродит уже очень давно (она в общем довольно очевидна). Тем не менее, увы, нет таких систем (немого военные использовали, но только для кратковременной организации связи, долгосрочно работающих платформ никогда не было). И всё из-за обозначенных сложностей, которые на практике решить совсем не так просто, как может показаться.

Если эти проблемы всё же решат, то задолго до того как эти решения придут в энергетику, они будут приняты в сфере организации радиосвязи, где привязные системы (если смогут работать долго и безопасно для авиации) имеют весь потенциал полностью убить HTS-спутники, заняв почти всю их нишу, и вытеснить всю прочую спутниковую связь в совсем уж неудобья. Всё же ретранслятор на воздушном змее требует радикально меньшую энергетику и дешевле его же на спутнике, про сравнение стоимость запуска РН и доставки/подъёма в воздух воздушного змея даже говорить нечего. При этом радиогоризонт на высоте  10 км - 380 км, т.е. вполне сравним с покрытием поверхности Земли одним лучом HTS-спутника. Однако пока делать такие долговременно работающие привязные платформы не умеют.

[AlexAV]

Допустим длинна троса у промышленных установок будет около километра

Для того чтобы реализовать потенциал возможности устойчивой генерации нужно попасть в область струйных течений, а это не 1 км, а 10 км. Так что делите оценки на 100. При плотности размещения 5МВт на  346 км2 (мощность установки 5 МВт, радиус зоны безопасности - 10 км, вся поверхность разбита на гексагранную сетку с минимальным расстоянием от центра элемента сетки до её границы равным радиусу зоны безопасности) на всю территорию суши планеты получится около 2 ТВт мощности. Это если ими покрыть вообще всё (самолётам то в этом случае где летать? ). Заметная величина, но на порядок меньше современного потребления энергии в мире. В более реалистичном случае (никто ведь не будет в реальности ставить такие установки через каждые 10 км в Восточной Сибири или в Сахаре, и уж тем более Антарктиде) ещё на порядок меньше.

Очень сомневаюсь. Решение иметь собственный космодром, и собственные ракетоносители для любой страны решение скорей имиджевое. И экономика там на последнем месте. Потому не кто не будет отнимать хлеб, в  виде спутников связи у ракетчиков.

При этом оптический кабель тянут в каждое село по 250 человек, причём вообще за счёт бюджета (посмотрите программу 250-500), вполне себе отбирая потенциальный рынок VSAT, и никого это не беспокоит. Связь - область куда более важная и для экономики и общества в целом, чем космос. При наличие более экономически эффективных решений они тут будут внедрятся мгновенно без оглядки на любую другую отрасль , тем более такую довольно узкую и специфическую, как космическая.

Почему однозначно?

Из-за неизбежного высокого усталостного износа. Кабель ведь будет постоянно колебаться.

[AlexAV]

По мне так, лучше иметь полуторный запас мощности, чем снижать мощность всей офшорной генерации на два порядка.

Да не получите Вы от этого никакого реального выигрыша по мощности. Снижаете высоту - снижается скорость ветра. Плюс при высокой плотности установки придётся учитывать взаимоэкранировку установок и снижение их мощности из-за этого.

Скажем в этой работе для подобных систем (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421511004836) максимальный технический потенциал мощности вообще оценивается как 10^-4P₀ (P₀ - полная мощность ветров в атмосфере, это величина около 1200 ТВт).

Система МАКС в свое время обещала снижение издержек на вывод ПН на порядок, и чего то не кто не торопиться ее из ящика доставать.

Вот именно, что только обещала. А в реальности ничего не дала.

А есть какие то конкретные данные о снижении прочностных характеристик канатов?

Ресурс хорошего кабеля до 1 000 000 изгибов. При 4000 изгибах в сутки можно ожидать, что проблемы могут начаться уже через несколько сотен суток. Это не так чтобы много.

[AlexAV]

Туда куда протянут электрический кабель, протягивание оптоволокна есть совершенно естественное попутное решение.

Ну так тянут сейчас кабель и в Анадырь, Библино, Певек. По тундре и морю. А до этого протянули в Петропавловск-Камчатский, на Сахалин и Южно-Курильск (никаких ЛЭП с материка там естественно нет), тем самым отъев у спутникового рынка огромную долю (Камчатка и Сахалин до 2016 года давали основной объём трафика через спутник для дальневосточного региона) и никого интересы спутниковых операторов при этом не волновали, обеспечить качественную и дешёвую связь региону было важнее. 

[AlexAV]

. И 5 мегават на высоте в километр, превратятся в 500 мегават на высоте в 10км.

Откуда 500 МВт? Даже в струйных течениях скорость ветра около 25 м/с. Чтобы иметь там 500 Мвт нужно никак не меньше 20 гектар площади винтов (с учётом изменения плотности воздуха). Такую конструкцию заставить летать совершенно нереально. В 5 МВт на 10 км поверить ещё можно (хотя всё равно много), больше - не очень. На 1 км в более-менее обычных условиях в среднем ну будет 10 м/с или около того. Тут даже для 5 МВт потребуется площадь винтов не менее одного одного гектара. Что-то я не уверен, что винты площадью в гектар вообще можно заставить летать. Не будет у вас на 1 км среднегодовой мощности в 5 МВт с одной установки. Установка, даже если предполагать 100% КПД, невменяемо большой для летательного аппарата получится.

У Ми-26 (ну очень не маленькая машина) площадь несущего винта только 800 м2. Даже если Вы его поставите поперёк потока при ветре 10м/с то больше 400 кВт не получится (просто из закона сохранения энергии).

Получается в энергию ветра переходит всего процент от солнца?

Да, где-то так.

[AlexAV]

И там спутник вне конкуренции.

Сейчас - безусловно. Однако если бы появились долговременные атмосферные платформы (самолёты на солнечных батареях, привязные системы на основе воздушных змеев или дирижаблей и т.д.) со сроком функционирования без обслуживания хотя бы лет 5, то спутник мгновенно теряет свои преимущества при организации связи даже над малонаселёнными областями суши. Попросту атмосферная платформа на столько дешевле спутниковой (тут не только вопрос стоимости вывода, хотя и он тоже, но и куда более низкие требования к электронике (радиационный фон на 10 - 20 км и на орбите - сильно не одно и тоже, охлаждение можно организовывать практически так же как на Земле, нет воздействия глубокого вакуума и т.д.), которые позволяют использовать практически те же решения, что и на поверхности Земли вместо очень дорогих космических), что, даже несмотря на то что для полного покрытия территории атмосферных платформ потребуется несколько больше, чем спутниковых, у спутника не остаётся ни одного шанса, чтобы конкурировать с ними над сушей. Над океаном - ещё возможно (где потребителей услуг связи вообще почти нет), но над сушей, где есть какая-то минимальная плотность населения - нет.

Как только такая возможность появится технически - ей тут же воспользуются. Уж очень велики потенциальные экономические преимущества по сравнению с организацией спутникового канала в областях с умеренной и низкой плотностью населения.

Сейчас же таких атмосферных платформ нет по банальной причине - мы (человечество) просто не умеем их строить.

[AlexAV]

Решение иметь собственный космодром, и собственные ракетоносители для любой страны решение скорей имиджевое. И экономика там на последнем месте. Потому не кто не будет отнимать хлеб, в  виде спутников связи у ракетчиков.

Ну и, кроме того, ракетчики в каком-то заметном количестве есть у ну очень немногих стран. По сути большая космическая программа есть только у США, Китая, России и Франции (плюс отчасти - Индия) (просто посмотрите статистику запусков), у остальных или вообще ничего нет или что-то в довольно ограниченном объёме. А вот потребность в организации связи в малонаселённой местности - у всех. Была бы техническая реализация атмосферных платформ для ретрансляторов - это большинство данной технологией естественно бы пользовалось, то что это как-то задевает интересы иностранных (для них) ракетчиков едва ли там кого-то беспокоило.

[AlexAV]

Давайте возьмем реальный пример. Нынешняя установка Makani, имеет мощность 0,6 мегавата, при размахе крыльев 26 метров.

Для какой скорости ветра? Вообще когда мы говорим о мощности ветроустановки это всегда нужно уточнять, там ведь кубическая зависимость.

Вообще физический предел генерации установки считается достаточно просто.

\[ W = \eta S \frac{\rho V^3}{2} \]

\eta - аэродинамический КПД (зависит от конкретной схемы, но понятно, что меньше единицы), S - омётываемая площадь (для систем с винтом её роль выполняет площадь винтов, для систем типа http://www.youtube.com/watch?v=0dkMhVq557s# - площадь планера, \rho - плотность воздуха, V - скорость ветра).

При 10 м/с (типовая скорость ветра на 1 км) для  5 МВт нужна S (даже при \nu = 1) никак не менее 9000 м2 (почти 1 га) (типичная плотность воздуха на высоте 1 км - 1,112 кг/м3). 9000 м2 омётываемой площади в аппарат с крылом в 82 метра никак не влезет, какую систему не бери (площадь крыла даже такого монстра как Боинг-777 всего 428 м2).

Просто цифра 0,6 МВт видимо, как обычно, приведена не для типичных условий и средних скоростей ветров, а для максимальных значений (в отдельные дни в отдельных местах на высоте там бывает и 25 м/с и для этой скорости ветра картина будет совершенно иной, а для типичных для большей части планеты большую часть времени 10 м/с - что-то тут не получается).

Так что для типовых условий урежьте осетра раз в 10, а то и больше.

[AlexAV]

Ометываемая площадь, это площадь которую лопасти покрывают двигаясь по радиусу.

Да. Для винтов - площадь омётывемая винтом. А вот для систем типа http://www.youtube.com/watch?v=0dkMhVq557s#  всё же площадь крыла (там немного иной аэродинамический механизм работы).

Ротор Enercon_E-126 вы летать не заставите. А один из крупнейших винтов, который действительно летает (Ми-26, кстати тоже машина довольно монструозных размеров) имеет омётываемую площадь всего около 800 м2.

[AlexAV]

Нет тут принципиальных различий, между крылом и лопастью.

Есть разница в характере движения, причём довольно существенная. Для систем вроде http://www.youtube.com/watch?v=0dkMhVq557s#
максимальная мощность совершаемая аэродинамическими силами равна

\[ W = F_a(V-u) = \sqrt {C_x^2 + C_y^2} S \rho (V-u)^2u \]

S - тут площадь крыла, V - скорость ветра, u - скорость аппарата относительно Земли (С_x и С_ y величины которые могут меняться от значений около 0 до величин около 1,5). Максимум достигается при u=V/3, что соответствует \( W = \frac{4}{27}\sqrt {C_x^2 + C_y^2} S \rho V^3. \) Больше такая система не может дать в принципе. Это случай если движение в цикле осуществляется по и против ветра.

Если перпендикулярно - соотношения получатся немного другие, но суть та же. В окончательные соотношения для мощности войдёт именно площадь крыла (это связано с тем, что величина аэродинамической силы действующей на крыло, а именно она определяет мощность системы, определяется в этом случае именно его площадью и скоростью относительно потока и ничем иным).

[AlexAV]

Какая разница? Там и там аэродинамическая поверхность описывает площадь по радиусу.

В одном случае радиус имеет порядок длины лопасти, а в другом радиус много больше длины крыла. Это суть большое отличие. Во втором случае в каждый момент времени можно считать, что крыло взаимодействует с невозмущённым потоком, а при этом в соотношениях для силы действующей на крыло стоит площадь крыла и его скорость относительно потока и ничего иного. Она же войдёт в окончательное соотношение для мощности системы.

[AlexAV]

Нет, для аэродинамики имеет значение сугубо отношение разницы давлений над крылом и под крылом.

А она чем по вашему определятся?

Эта разница будет одинакова что для лопасти, что для крыла при одинаковых характеристиках ветра.

Для лопасти совершающей осевое вращение  и крыла летящего в невозмущённом потоке она будет разной даже при одинаковой форме (и из-за того, что в каждой точке крыла его скорость при осевом вращение разная, а при полёте практически одинаковое, и из-за того, что в первом случае возмущением потока пренебрегать нельзя, а во втором - можно).

Если вернуться к случаю летящего крыла (полагая радиусы кривизны траектории большими относительно длины крыла), то мгновенная мощность, которую над ним будут совершать аэродинамические силы равна

\[ W = (\vec{F_a}, \vec{u})  \](скобки тут скалярное произведение, F_a - аэродинамическая сила, u - скорость относительно Земли).

Аэродинамическая сила действующая на крыло в невозмущённом потоке определяются:

\[ F_x = C_x \rho S (\vec{V}-\vec{u})^2  \]
\[ F_y = C_y \rho S (\vec{V}-\vec{u})^2 \]

С_x и C_y - аэродинамические коэффициенты, которые зависят от угла атаки, но для реального крыла имеют довольно ограниченный диапазон значений 0..2. V - скорость ветра относительно Земли, u - скорость аппарата относительно Земли.  \vec{V}-\vec{u} - просто его скорость относительно потока. Если Вы вск эти соотношения соберёте, то как раз получите формулу для мощности вида

\[ W = \eta S \frac{\rho V^3}{2} \]

где в качестве S будет стоять площадь крыла. Чего тут непонятного?

[AlexAV]

Но в целом,такой большой вертолет(вернее машина с вращающимся крылом)возможен?.

У вертолёта лопасть ходит по окружности радиус которой близок к длине этой лопасти, а расстояние между лопастями меньше или порядка их длины. Тут движение лопасти происходит в области собственного (и других лопастей) аэродинамического следа (он простирается  на расстояние порядка длины крыла или лопасти). В результате там немного иная физика получается, нужно учитывать это самодействующие из-за возмущения потока в собственном аэродинамическом следе.

Всё же не стоить путать случай крыла в невозмущённом потоке и случай винта. 

[AlexAV]

Потому нет не каких оснований занижать энергетику крыла путем приравнивания ометаемой площади к площади крыла.

Просто откройте классическую формулу для аэродинамических сил действующих на крыло и посмотрите что за площадь там стоит. Для крыла движущегося по кривым с большими (по сравнению с длиной крыла) та же самая площадь будет стоять во всех соотношениях для мощности. Ни чему иному там просто неоткуда взяться.

Потому крыло эффективней лопасти.

У крыла движущегося в однородном потоке и лопасти вращающейся по окружности радиуса порядка длины лопасти абсолютно разный характер обтекания и схема воздушных потоков вблизи неё. тут вообще не понятно на каком основание Вы тут пытаетесь привести прямую аналогию.

Но это не основание для того что бы ометаемую поверхность приравнивать к площади крыла. На крыло давит большой столб воздуха, а движение крыла обеспечивает большой охват этого столба.

Давайте всё же не на пальцах рассуждать. В физике это плохой тон. Вы приведёте математические соотношения через которые какая-то иная площадь, кроме площади крыла, может войти для соотношения для мощности системы построенной по схеме http://www.youtube.com/watch?v=0dkMhVq557s# , т.е. такой где энергия генерируется крылом движущимся по траекториям достаточно малой кривизны, чтобы можно было считать, что в каждый момент времени крыло взаимодействует с однородным потоком со скоростью равной скорости ветра.

Вообще-то единственное соотношение которое в этом случае зависит от площади - это выражение для аэродинамических сил действующих на крыло. А как Вы легко можете убедиться, они зависят от площади крыла и никакой иной.