Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[snickers]

Кстати расходы топлива  для авто уменьшаются . Расход топлива на BMW 320i (не гибрид) - трасса/городо около 7-8 л/100 км А Газ -21 14+ литров /100 км. Ну а гибрид типа Toyota Prius - 3,7 /4  л на 100 км.  Так что потребление нефти как топлива растет только из за роста числа автомобилей. А снижение расхода топлива неплохой драйвер для снижения цен на нефть.

[Kaiserfrogling]

сами эти узкозонные полупроводники (они использовали InGaAsSb ) - весьма дорогие и требуют дефицитных материалов,

На данный момент да.
Однако технологии ректенн не стоят на месте, ректенны преобразующие микроволны уже есть (именно они будут преобразовывать энергию термояда по принципу заряженные частицы в гиротроне или обратном циклотроне = микроволны, микроволны + ректенны = электричество). Скоро будут ректенны преобразующие инфракрасный, причем они будут дешевыми и с высоким КПД, их главный минус (работают в узком диапазоне) тут как раз не важен

[AlexAV]

Однако технологии ректенн не стоят на месте, ректенны преобразующие микроволны уже есть (именно они будут преобразовывать энергию термояда по принципу заряженные частицы в гиротроне или обратном циклотроне = микроволны, микроволны + ректенны = электричество). Скоро будут ректенны преобразующие инфракрасный, причем они будут дешевыми и с высоким КПД, их главный минус (работают в узком диапазоне) тут как раз не важен

Для солнечной энергетики это всё всё-равно малоинтересно. Попросту из-за необходимости концентратора, что делает систему абсолютно неработоспособной даже при малейшей облачности. Ну и требуемые температуры эмиттера можно получить только с параболическим концентратором, а это значит нужна сложная система наведения концентратора на Солнце. Дорого это, неэффективно и ненадёжно.

Ректенны ИК диапазона кстати никогда не будут дешёвыми, попросту из-за того, что требуют литографии с разрешением на уровне 5 нм, а это чудовищно дорого. Ну и благородных металлов тоже требуют, без серебра здесь никакого приличного КПД не получится.

Для преобразования СВЧ в термоядерном реакторе ректенны кстати тоже абсолютно непригодны. Полупроводниковые диоды мгновенно убиваются нейтронами, а они генерируется всеми термоядерными реакциями (даже теми, которые условно называются  "безнейтронными" ).

Где это действительно может найти применение - области где нужен компактный, маломощный, но надёжный источник питания, работающий за счёт энергии топлива или РИТЭГ. Питание датчиков газопроводов, возможно РИТЭГи для космоса. Там сейчас применяют термоэлектрические модули, но там КПД совсем унылый (или термоэмиссионики, там КПД по лучше, но срок службы совсем не воодушевляет). Термофотопреобразователи теоретически позволяют получить существенно больший, сохраняя все преимущества полупроводниковых преобразователей. Но на самом деле это тоже не так уж мало.

[sharp]

Термофотопреобразователи теоретически позволяют получить существенно больший

Это сколько примерно? Так понимаю, тут задействованы два преобразования, суммарный КПД образуется как произведение этих двух, и тоже окажется не слишком веселым...

[AlexAV]

Это сколько примерно? Так понимаю, тут задействованы два преобразования, суммарный КПД образуется как произведение этих двух, и тоже окажется не слишком веселым...

Теоретически где-то до 25% (правда при достаточно высокой температуре эмиттера около 1500 градусов). На русском о чём идёт речь можно посмотреть скажем в этой статье: http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/5599

Вообще кажется, что наиболее интересно это как раз для РИТЭГ космического применения. РИТЭГ может нагреть эмиттер до практически любой желаемой температуры без потери КПД, ну и высокая стоимость материалов  для космической техники не так критична, а возможность повышения КПД преобразования весьма значима.

[mbrane]

Однако технологии ректенн не стоят на месте, ректенны преобразующие микроволны уже есть (именно они будут преобразовывать энергию термояда по принципу заряженные частицы в гиротроне или обратном циклотроне = микроволны, микроволны + ректенны = электричество).

Чего только не начитаешся от футоролохов

[Kaiserfrogling]

Для преобразования СВЧ в термоядерном реакторе ректенны кстати тоже абсолютно непригодны. Полупроводниковые диоды мгновенно убиваются нейтронами, а они генерируется всеми термоядерными реакциями (даже теми, которые условно называются  "безнейтронными

В камере сгорания ректенны расположить не получится технически - пульсирующее магнитное поле необходимое для доения протонов от гелия-3 и альфа частиц от бора, порушат весь конфаймент.
В гиротроне протонно-нейтронный микс летит по прямой линии, протоны периодически пляшут сдавая часть энергии в виде микроволн. Каким образом нейтроны попадут на волно-приемники гиротрона, если они летят только по прямой?

[AlexAV]

В камере сгорания ректенны расположить не получится технически - пульсирующее магнитное поле необходимое для доения протонов от гелия-3 и альфа частиц от бора, порушат весь конфаймент.
В гиротроне протонно-нейтронный микс летит по прямой линии, протоны периодически пляшут сдавая часть энергии в виде микроволн. Каким образом нейтроны попадут на волно-приемники гиротрона, если они летят только по прямой?

СВЧ излучение плазмы практически изотропное и весьма коротковолновое (субмиллиметровый диапазон). В камере оно распространяется практически по законам геометрической оптики. Вывести такое излучение за пределы камеры практически невозможно.

Чтобы было понятно. У вас есть камера. Ввести туда излучение скажем лазера по о-о-очень тоненькому волноводу можно элементарно, а вот вывести рассеянный свет обратно через этот же волновод уже не получится . В камере термоядерной установки также. Ввести туда излучение гиротрона через волновод можно, а вывести изотропное СВЧ излучение плазмы через него же - уже практически нет.

Чтобы ректенна могла преобразовывать СВЧ излучение плазмы она обязана быть расположена по стенке камеры и никак иначе. А это технически невозможно, из-за потока нейтронов.

[Кремальера]

Для солнечной энергетики это всё всё-равно малоинтересно. Попросту из-за необходимости концентратора, что делает систему абсолютно неработоспособной даже при малейшей облачности. Ну и требуемые температуры эмиттера можно получить только с параболическим концентратором, а это значит нужна сложная система наведения концентратора на Солнце. Дорого это, неэффективно и ненадёжно.

Есть студенческий очень известный проект:Solar Sinter.Самое дорогое там -это линзы Френеля,что-то возле 600 гринов,по словам создателя.Все вместе около тысячи.Рабочая температура 1400-1600 гр.С
Поэтому самое проблемное это дорогой цветмет.Но раз вы говорите что можно обойтись серебром..

[AlexAV]

сть студенческий очень известный проект:Solar Sinter.Самое дорогое там -это линзы Френеля,что-то возле 600 гринов,по словам создателя.Все вместе около тысячи.Рабочая температура 1400-1600 гр.С

Проблемы тут две.

1) Высокую температуру это даёт только если точно наводить конструкцию на солнце. А чтобы это делать автоматически нужна довольно дорогая механика.
2) Чрезвычайная чувствительность к облачности. Любая, самая малая, облачность сделает эффективность системы равной нулю (т.е. в облачную погоду она вообще никакой мощности выдавать не будет). Она в принципе неспособна использовать рассеянный свет. А облачная погода может держаться месяцами...

Собственно этих двух фундаментальных и не имеющих хороших решений для этого типа систем проблем достаточно.

[Kaiserfrogling]

Вывести такое излучение за пределы камеры практически невозможно.

ПОГОДИТЕ-ПОГОДИТЕ
Алекс,  а вы знаете что для микроволнового нагрева токамаков чаще всего используются именно гиротроны, это лучшей вариант по соотношению стоимости к мощности, правда гиротроны довольно громоздки?

https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_energy_conversion

Traveling-wave direct energy converter
In 1992, a Japan–U.S. joint-team proposed a novel direct energy conversion system for 14.7 MeV protons produced by D-3He fusion reactions, whose energy is too high for electrostatic converters.[17]
The conversion is based on a Traveling-Wave Direct Energy Converter (TWDEC). A gyrotron converter first guides fusion product ions as a beam into a 10-meter long microwave cavity filled with a 10-tesla magnetic field, where 155 MHz microwaves are generated and converted to a high voltage DC output through rectennas.
The Field-Reversed Configuration reactor ARTEMIS in this study was designed with an efficiency of 75%. The traveling-wave direct converter has a maximum projected efficiency of 90%.[18]

[Кремальера]

Питание датчиков газопроводов,

Не думаю чтоб им удалось подвинуть стандартные решения,если только найдут чем заменить цветмет.
http://www.genthermglobalpower.com/products/thermoelectric-generators-tegs

А чтобы это делать автоматически нужна довольно дорогая механика.

Погуглите относительно Solar Sinter.Тракинг линзы- там ремешки и цепочки-китайский примитив.К тому же вам не нужно прог.обеспечение и лоток двигающийся по осям X,Y.

А облачная погода может держаться месяцами..

Опять туманный Альбион повсюду.

[AlexAV]

https://en.wikipedia.org/wiki/Direct_energy_conversion
Цитировать

    Traveling-wave direct energy converter
    In 1992, a Japan–U.S. joint-team proposed a novel direct energy conversion system for 14.7 MeV protons produced by D-3He fusion reactions, whose energy is too high for electrostatic converters.[17]
    The conversion is based on a Traveling-Wave Direct Energy Converter (TWDEC). A gyrotron converter first guides fusion product ions as a beam into a 10-meter long microwave cavity filled with a 10-tesla magnetic field, where 155 MHz microwaves are generated and converted to a high voltage DC output through rectennas.
    The Field-Reversed Configuration reactor ARTEMIS in this study was designed with an efficiency of 75%. The traveling-wave direct converter has a maximum projected efficiency of 90%.[18]

Если вы можете вывести узкий пучок высокоэнергетических ионов из объёма основной плазмы куда-то ещё, то преобразовать его энергию в энергию ВЧ вполне возможно . А далее это ВЧ преобразовать в электричество. Правда большинство сколько-нибудь перспективных ловушек такой возможности не имеют. Ни один вид ловушек с замкнутой магнитной конфигурацией (тот же модные сегодня FRC) это не позволяет принципиально. Даже открытые (амбиполярные, газодинамические) — это позволяют в очень ограниченной степени (область фазового пространства из которой возможен уход ионов по оси ловушки ограничена и лишь небольшая часть быстрых ионов, рождающихся в реакциях синтеза, будет туда попадать, большая часть останется захваченной и будет терять энергию, передавая её плазме основного объёма).

А вот вывести синхротронное излучение самой плазмы основного объёма - практически нет.

[AlexAV]

Не думаю чтоб им удалось подвинуть стандартные решения,если только найдут чем заменить цветмет.
http://www.genthermglobalpower.com/products/thermoelectric-generators-tegs
Цитировать

Да, нет. Там есть за что побороться. Цены на термоэлектрические модули для таких систем сейчас совершенно негуманные, а КПД может вызвать лишь уныние.

Погуглите относительно Solar Sinter.Тракинг линзы- там ремешки и цепочки-китайский примитив.К тому же вам не нужно прог.обеспечение и лоток двигающийся по осям X,Y.

Это только так кажется. Если нужна система, которая функционирует сколько-нибудь надёжно, а не разваливается за пару недель, то сразу выяснится, что всё не так просто. И материалы нужны качественные, и качество изготовления деталей. Хорошая механика - это всегда дорого.

Опять туманный Альбион повсюду.

Почти везде, где живут люди. Люди почему-то предпочитают жить там, где хорошо растёт что-то съедобное. А что-то съедобное растёт там, где регулярно идут дожди.

[Kaiserfrogling]

Чего только не начитаешся от футоролохов

И не только от них
https://zenodo.org/record/851685#.Wezj2ePTNaQ

Ну и благородных металлов тоже требуют, без серебра здесь никакого приличного КПД не получится.

По ссылке - ректенны из углеродных нанотрубок

[AlexAV]

По ссылке - ректенны из углеродных нанотрубок

У них же КПД 10^-5% (одна стотысячная процента, прописью ), т.е. от нуля почти не отличается.

[MenFrame]

Хорошая механика - это всегда дорого.

Как пример у нас есть СЭС башенного типа.

[AlexAV]

чтотлабораторные чудо-проекты

Да в этой статье и чуда-то нет. Полученный там КПД в одну стотысячную процента как-то совсем не впечатляет.

[mbrane]

чтотлабораторные чудо-проекты

Да в этой статье и чуда-то нет. Полученный там КПД в одну стотысячную процента как-то совсем не впечатляет.

Не ну зато есть типичный  proof of concept...научный результат- отчет об открытии эффекта

[EmperioAf]

нести благую весть  о бесконечномт экспонециальнм  прогрессе...

Извините за оффтоп, но если не верить в бесконечный прогресс, то его точно не будет. Т.ч. Kaiserfrogling полезное дело делает