Техника - молодёжи 1981-03, страница 10

антенны модулей в одной плоскости не удастся — этому препятствуют неизбежные погрешности монтажа и неизбежные колебания рамы, на которой крепятся модули станции. Поэтому генераторы станции должны работать не синфазно, но с таким сдвигом фаз, который бы компенсировал отклонение расположения блоков станции от плоскости, перпендикулярной к главному нап равлению излучения. Для выполнения этой задачи в блоках станции предусматривается система автопод стройки фазы. Кроме того, на Земле по краям антенного поля, собирающего энергию, размещаются вспомогательные антенны, излучаю щие сигнал в сторону КЭС, Измерение фазы этого сигнала на каждом из модулей КЭС позволило бы системе автоподстройки обеспечить нужный сдвиг фаз в СВЧ генераторах блоков КЭС.

Однако измерение фазы синусоидального напряжения возможно лишь при наличии некоторого опорного, эталонного синусоидального напряжения, имеющего условно нулевую фазу. Задача формирования на всех блоках станции синфазного опорного напряжения является весьма сложной в связи с тем, что погрешности монтажа и колебания рамы заставляют считать положение блоков в пространстве в определенной мере случайным. Решение этой задачи пока не найдено. До сих пор в радиотехнике такой задачи не возникало, а ее появление обусловлено огромными размерами антенной системы КЭС. В то же время нет сомнения, что эта увлекательная для радиоинженера задача будет решена.

Трудные вопросы возникают и в отношении наземной части КЭС. Проблемной задачей здесь является способ преобразования СВЧ излучения в промышленный ток. Тривиальное с научной стороны решение — это сочетание большого числа выпрямителей на основе ректен-ны — антенны в виде линейного вибратора, диода и фильтрующей цепи. Большое число выпрямителей и тип антенны в ректенне диктуются маломощностью полупроводниковых диодов в диапазоне СВЧ. Для получения с ректенны мощности в 10 млн. кВт необходимо, чтобы она содержала 2 • 10 ¹⁰ выпрямителей. Хотя это число и (выглядит весьма внушительно, оно не безнадежно велико для практической реализации ректенны. Действительно, в заводских условиях можно было бы изготавливать однотипные блоки размером 1X1 м, из которых затем собирается ректенна. Число таких однотипных блоков при

Дневное и ночное положение КЭС на околоземной орбите.

длине волны, равной 10 см, окажется равным 60 млн. — для массового производства это не очень большая величина (например, разнотипной обуви выпускается в СССР 750 млн. пар в год). Однако коммутация столь большого числа блоков с целью получения высоковольтного напряжения, приемлемого для линий электропередачи, представля ет сложную инженерную проблему.

Итак, принципиальная схема КЭС ясна, и с точки зрения технических возможностей ме-но было бы приступить к ее конструктивной разработке уже сегодня. Вопрос — нужно ли это делать? — упирается в экономические показатели КЭС.

Капитальные вложения при стро ительстве тепловых и атомных электростанций близки, а конкретные числовые данные существенно зависят от места строительства, типа реактора, мощности энергоблоков станции. Ориентировочно удельные капиталовложения могут быть определены в пределах 0,2—0,4 тыс. руб./кВт. При этом себестоимость электроэнергии равна 0,6—

0,8 коп./кВт ■ ч. Срок службы станции без капитального ремонта оценивается в 30 лет; за этот срок на производство 1 кВт затраты составят 1,5—2,0 тыс. руб. Таким обра зом, сумма капитальных затрат и себестоимости за 30 лет становится равной 1,7 — 2,4 тыс. руб./кВт.

Если КЭС стали бы сооружать при современном уровне технологии, jo капиталовложения возросли бы до суммы в 300 тыс. руб., кВт при себестоимости 250 тыс. руб. за 1 кВт в течение 30 лет.

Таким образом, электроэнергия гипотетической современной КЭС стоила бы в 200 раз дороже электроэнергии на ТЭС или АЭС. Однако вывод об экономической нецелесообразности КЭС был бы преждевременным. Дело в том, что прогресс науки и техники может резко изменить размеры капиталовложений. Например, Братская ГЭС по капиталовложениям на 1 кВт стоила вдвое дешевле Волжской и Куйбышевской ГЭС, а Красноярская ГЭС стоила вдвое дешевле Братской. Еще более разительный контраст в

II

эволюции стоимости компонентов КЭС. За 20 последних лет вес солнечных батарей единичной мощности снизился в 18 раз, а стоимость — в 20 раз. Но именно стоимость солнечных батарей и их подъема на орбиту определяет львиную долю стоимости всей КЭС. Процесс удешевления не остановился — по зарубежным данным, к 1985 году стоимость 1 кВт солнечных батарей должна быть снижена в 10 раз относительно современного уровня. По прогнозам специалистов, вес тонкопленочных батарей можно в перспективе снизить в 50 раз.

Если проявить осторожность в прогнозировании успехов транспортных средств космонавтики и взять при расчете 10 кратное уменьшение стоимости вывода на орбиту, а также учесть вышеназванные перспективные данные по стоимости солнечных батарей и их весу, то стоимость солнечных батарей на орбите приблизится к стоимости других компонентов стакции. Удельные капиталовложения такой перспективной КЭС составят 1,5 тыс. руб./кВт.

Себестоимость электроэнергии КЭС определяею! главным обра зом частотой выхсда солнечных батарей из строя за счет разрушения их микрометеоритами и жестким излучением Солнца. Ориентируясь на 30 летний срок работы КЭС, можно полагать, что сумма капиталовложений и себестоимости будет равна 2,4 тыс. руб./кВт, что уже сопоставимо с современными затрата ми на производство электроэнергии. Но в связи с переходом на разработки все менее богатых месторождении энергетического сырья, со временем перспективная КЭС станет предпочтительней в экономическом отношении, и, следовательно, поисковая работа в настоящее время над ключевыми проблемами создания КЭС является актуальной.

Этими ключевыми проблемами являются: создание мощных, эффективных преобразователей электромагнитного поля в постоянный ток; улучшение электрических, конструктивных и экономических характеристик солнечных батарей.

НАПРАВЛЕНИЕ СВЕТОВОГО

потока

\ 9

Ф^СБЦ-#

плоскость орбиты вращения Земли вокруг солнца

ДЕНЬ