Автор Тема: Солнечная батарея для МКС  (Прочитано 105 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Солнечная батарея для МКС
« : Июня 28, 2018, 13:04 »
Солнечная батарея для МКС
Я расскажу о солнечной батареи,
в которой нет полупроводника,
которую можно свернуть в рулон,
и которая будет весит несколько килограмм
при площади в квадратный километр.
При этом её эффективность будет блика к 50%

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #1 : Июня 28, 2018, 13:05 »
Для начала вспомним, что такое
радиолампа-диод (нам это понадобится ниже):

В радиолампе катод подогревается,
в результате чего электроны из него
(фактически) испаряются и конденсируются
на холодном аноде, что и создаёт
электрический ток (ток диода).

Ток будет даже в отсутствии
положительного потенциала на аноде.
=============================

Необязательный комментарий:

Почему электроны испаряются с катода ?

В металле свободные электроны находятся
при той же температуре, что и атомы проводника.
Но электроны в 100 тысяч раз легче атома железа,
а имеют ту же кинетическую энергию, что и атомы.
Это значит, что скорость движения электронов в металле
в \(\sqrt{100000}\approx 300\) больше, чем у атома железа.
Именно это заставляет испаряться лёгким фракциям
из подогретого раствора.
=============================

А теперь представьте себе:
две параллельные алюминиевые пластины (фольги)
в вакууме (в космосе): одну нагревает солнце,
а другая - в тени.

Между пластинами (как в лампе диоде)
появится ток, который будет вырабатывать
такая солнечная батарея.

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #2 : Июня 28, 2018, 13:06 »
Не так всё просто, как хотелось бы...

Вспомните: что такое
"работа выхода электрона из металла".

Метал не отпускает свои электроны.
Он отбирает у них часть энергии:


Что делать ?

Эту "работу выхода" измеряют из плоского катода,
а если катод в виде острой иглы (или острой кромки,
как в этом фильме), то посмотрите - что получится.

Вспомните, что такое "коронный разряд"
(и сразу станет понятно - что делать дальше)
http://youtube.com/watch?v=KeeLS8TM6Ok

И опять - непросто...
Испаряясь с кончика иглы,
электрон уносит с собой энергию,
а кончик иглы остывает.

Если нет потока тепловой энергии к кончику иглы -
коронного разряда не будет.
Т.е., кончик иглы тоже должен быть
не только острым, но и - правильным.

Катод должен быть похож на тёрку:

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #3 : Июня 28, 2018, 13:06 »
Преимущества такой солнечной батареи
не только в том, что она очень лёгкая
(что, безусловно, очень важно),
и не только в том, что эту батарею
можно свернуть в рулон...
КПД (коли-во солнечной энергии,
которые СБ превратит в электричество)
у моей СБ выше, чем у полупроводниковой.

Почему ?

В полупроводниковой СБ (из-за контакта
кристаллических решёток "+" и "-")
сквозь СБ протекает не только
электрический ток, но и тепло.

В моей батареи вакуум изоллирует "+" и "-".
"-" остаётся холодным.

Почему КПД СБ не может превысить 50% ?

Тепло, которое получает СБ от Солнца
нагревает СБ, и та испаряет электроны.

Но СБ ещё и излучает тепловую энергию
в ту же строну, от куда она пришла -
обратно Солнцу.

Повысить КПД солнечной батареи можно,
воспрепятствовав оттоку тепловой энергии
обратно в космос.

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #4 : Июня 28, 2018, 13:09 »
Предлагаю конструкцию высокоэффективной СБ
для отопления жилых (и нежилых) помещений

Идея такая:
Чтобы тепло батареи не уходило обратно (а накапливалось),
предлагаю перед батареей поставить рифлёное стекло
с горизонтальным цилиндрическим узором,
или набрать это стекло из стеклянных стержней.

Стеклянные стержни солнечный свет будут фокусировать
в узкую полоску, которая (через щель в алюминевой фольге)
будет попадать на обогреваемый элемент.

Фольга и тонкий слой пенопласта будет выполнять
функцию тепло-изолятора.

Несложные расчёты показывают, что
самая лучшая фокусировка (самая узкая щель)
может быть реализована для стеклянных стержней,
коэффициент преломления стекла в которых
равно двойке.

Но лучшие показатели могут быть получены
и для обычного стекла, если стержни сплющить так,
чтобы расстояние между передней линзой и задней
увеличилось.

Кроме того, важно помнить: сферическая линза - хреновая линза.
поэтому стеклянные стержни должны быть похожи
на длинные плоские пластины, две узкие стороны которых
слегка закруглены.

ОДНАКО, нужно помнить, что узкая щель в алюминиевой фольге
потребует точной настройки СБ на угол Солнца над горизонтом.

Т.е., если не хотите лишнего геморроя, то -
не заморачивайтесь на точности а увеличивайте
площадь солнечной батареи.

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #5 : Июня 28, 2018, 13:10 »


Если у кого есть ненужный светильник
(типа того, что на картинке) - не выбрасывайте:
оптовокна в них можно использовать
для реализации СБ, в которой
нагревающий элемент изолирован,
энергия аккумулируется и не теряется на
переизлучении.

Идея простая:
1. в алюминиевую фольгу (наклеенную на пенопласт)
втыкают кусочки такого оптоволокна.

2. Газовой горелкой (со стороны фольги)
проходят по кончикам этого оптоволокна:
оптоаолокно (органика) плавится -
образуется линзочка, которая будет
фокусировать солнечный свет
в отверстие.

Пенопласт и фольга изолируют
нагревательный элемент
от окружающей среды,
препятствуя потере тепла.
===========================

Поскольку оптоволокна втыкать
всё равно в ручную будете,
а газоаой горелкой можно
пенопласт попортить, то (сначала)
нарежьте и оплавьте, а потом -
втыкайте в отверстие.
(лишнее отрежьте кусачками)

Отверстие проще всего делать тонким шилом,
или сделать типа железной щётки,
в которой иголки, вместо проволоки.

Оффлайн djsvarnoiy

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1 629
  • Репутация: +11/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #6 : Июня 29, 2018, 00:14 »
Есть рабочий прототип сего девайса?

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1 353
  • Репутация: +15/-2
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #7 : Июня 29, 2018, 09:49 »
Девайс будет нерабочим.

Оффлайн Masterov

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 650
  • Репутация: +6/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #8 : Июня 29, 2018, 10:35 »
Есть рабочий прототип сего девайса?
На газу я оплавлял - линза получается.

Но у таких СБ есть недостаток:
их нужно направлять на солнце
в течении дня, но зато КПД высокий
(если правильно сделать)

Для экспериментов можно использовать
одноразовую посуду из пенопласта

Оффлайн djsvarnoiy

  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1 629
  • Репутация: +11/-2
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #9 : Июня 29, 2018, 22:56 »

Но у таких СБ есть недостаток:
их нужно направлять на солнце
в течении дня
В наш век есть куча всевозможных датчиков и шаговых двигателей, по сути проблема только в деньгах и времяни

Оффлайн radio.elektronik

  • Moderator
  • Эксперт
  • *****
  • Сообщений: 1 353
  • Репутация: +15/-2
  • Пол: Мужской
  • Пургаторий – это свалка роботов и идей.
Re: Солнечная батарея для МКС
« Ответ #10 : Июня 30, 2018, 17:06 »
 Masterov :
"
Вспомните: что такое
"работа выхода электрона из металла".

Метал не отпускает свои электроны.
Он отбирает у них часть энергии:
"
Нет никакой работы выхода. Металл отпускает свои электроны, при условии наличия разности температур. Но плотность этого потока электронов - разная. И зависит от разности температур.
"Работа выхода" - это чья-то кривая теория, закрепившаяся сегодня в электронике.
Ваш проект работать не будет.
Радиолампа работает, если взять вольфрам и нагреть его до 2000 градусов по Кельвину. А Вы рисуете какую-то чушь. Даже не видно до какой температуры нагрет катод.
Аллюминий не нагреете до 2000 К. Он расплавиться. Да и солнце не обеспечит такой нагрев...