/learn/ - Science And Technology

A board for scientific/technological discussion and the distribution of knowledge!


New Reply on thread #17
X
Max 20 files0 B total
[New Reply]

[Index] [Catalog] [Banners] [Logs]
Posting mode: Reply [Return]


thumbnail of 020bc550f94e041f2e0f578f5979adbb.jpg
thumbnail of 020bc550f94e041f2e0f578f5979adbb.jpg
020bc550f94e041f2e0f5... jpg
(37.39 KB, 426x315)
Соберу в одном месте прикидки расчетов затрат электроэнергии

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

1 моль молекулярного водорода весит - 2 грамма
1 моль метана весит - 16 грамм
1 моль ЛЮБОГО газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 литра.

Реакция
CO2+4H2->CH4+2H2O

На получение 1 моль метана израсходуется 4 моль молекулярного водорода.
На заправку ракеты надо 240 тонн метана или 15 миллионов моль метана (240000000/16) для получения которых надо 60 миллионов моль молекулярного водорода (1 344 000 м3 водорода - 60000000*0.0224).
Для получения 1 м3 молекулярного водорода из воды путем электролиза надо 4 кВт-ч.
Для получения 1 344 000 м3 молекулярного водорода из воды путем электролиза надо 5,376 ГВт-ч.

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА СЖИЖЕНИЯ КИСЛОРОДА

Удельный расход электроэнергии для получения жидкого кислорода, кВтч/кг 1,64

Для заправки Spaceship требуется 860 тонн кислорода.

860000 x 1,64 = 1 410 400 кВтч или 1,41 ГВт-ч электроэнергии потребуется для сжижения 860 тонн кислорода. 1,41 ГВт-ч.

Расчет сделан для идеальных условий при которых сжиженный кислород хранится весь период его производства без потерь.

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА СЖИЖЕНИЯ МЕТАНА

Удельный расход электроэнергии для получения жидкого метана, кВтч/кг 0,3

Для заправки Spaceship требуется 240 тонн метана.

240000 x 0,3 =72 000 кВтч или 0,072 ГВт-ч электроэнергии потребуется для сжижения 240 тонн метана. 0,072 ГВт-ч.

Расчет сделан для идеальных условий при которых сжиженный метан хранится весь период его производства без потерь.

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ДОБЫЧУ ЛЬДА

Для заправки корабля нужно 1 344 000 м3 водорода. 1 кг воды при электролизе дает примерно 1м3 водорода. Требуется провести электролиз 1 344 000 кг воды. Жидкой воды там нет, есть только лед под слоем почвы, следовательно надо выкопать этот лед, нужны бульдозеры и экскаваторы. Для их работы нужно электричество, потому как двигатели внутреннего сгорания на Марсе не работают. Следовательно нужны электрические экскаваторы. У Caterpillar есть 26-тонный электрический экскаватор Cat 323F Z-line. В машине используется аккумуляторы на 300 кВт-ч которых хватает на 5-7 часов. Производительность Cat 323F Z-line к сожалению выяснить не удалось, но для сравнения можно взять производительность Cat 323 D. Для песчаника (прочность на сжатие – 50 МПа) она составляет 10 м3/час, допустим, что для льда она в 10 раз больше и составляет 100 м3/час. Масса 1 м3 льда 917 кг следовательно 1465 м3 льда он выкопает за 14,65 часа (2 цикла заряда аккумуляторов) и предположительно затратит на это около 0,6 МВт-ч.

Итого 5,376+1,41+0,072+0,0006= 6,86 ГВт-ч

Сколько потребуется солнечных панелей для получения 6,86 ГВт-ч.

Взглянем на MER, на них стоят панели площадью 1,3 м2 и генерировали они 140 Вт т.е. примерно 100 Вт/м2 в светлое время суток (4 часа в день). Возьмем это число за показатель эффективности солнечных панелей на Марсе.

Допустим мы хотим заправиться за 1000 светлых дневных часов (это без учета ночного времени) и на заправку нам нужно 6,86 ГВт электричества т.е. в час наши панели должны генерировать 6,86 МВт для этого они должны иметь площадь 68 600 м2 это 6,8 гектар. Итого на заправку у нас уйдет около 250 дней (1000 светлых дневных часов/4 часа в день).

Допустим мы хотим заправиться за 2000 светлых дневных часов (это без учета ночного времени) и на заправку нам нужно 6,86 ГВт электричества т.е. в час наши панели должны генерировать 3,43 МВт для этого они должны иметь площадь 34 300 м2 это 3,4 гектар. Итого на заправку у нас уйдет около 500 дней (2000 светлых дневных часов/4 часа в день).
Расчет по картофану

Растения должны быть изолированы от атмосферы и от потока протонов и ядер гелия солнечного ветра. Иначе им пиздец придет. Так что растить можно только в закрытых парниках под защитой слоя грунта и искусственном освещении.

Солнечная постоянная на орбите Марса 0,58 КВт/м2. На поверхности поток солнечного ниже, часть его поглощается и рассеивается в атмосфере. КПД солнечных панелей MER обеспечивал им 0,1 КВт/м2 днем.

Для вегетации нужен свет длиной волны 450-650 нм. Светодиодная лента с красными и синими светодиодами вполне покрывает этот диапазон.
Требуемая для картофеля освещенность 10 000 лк
Средняя урожайность картофана 100 ц/га (консервативно).
Следовательно для 1 т картофана нужна площадь 0,1 га или 1000 м2. Т.е. нужен световой поток 10 000 x 1000 = 10 000 000 люмен
Световая эффективность у светодиодов в среднем 100 Лм/Вт
10 000 000 / 100 = 100 000 Вт.

100 кВт электроэнергии для освещения которые обеспечат 100x0,1 = 1000 м2 солнечных панелей.

С обогревом сложнее, потеря тепла будет идти не только через теплопроводность грунта но и через излучение, все зависит от того как и чем будем теплоизолировать пол, потолок и стены помещения и кпд светодиодов.

Черт его знает какой период вегетации и вызревания клубней картофана в условиях Марса. Допустим 100 дней с момента посадки до сбора урожая.
100 кВт x 8 (время освещения в сутки) x 100 = 80 МВт-ч.
100 кВт x 10 (время освещения в сутки) x 100 = 100 МВт-ч.

Это только на освещение, без учета обогрева и пр. расходов электроэнергии.

По удобрениям

1 условная тонна картофеля выносит из почвы 5 кг азота, 2 кг фосфора, 9 кг калия, 4 кг кальция, 2 кг магния и дохуя воды. Азот, фосфор и калий можно привезти в форме нитроаммофоски, карбонаты кальция вроде в грунтах Марса нашли, сульфат магния вроде тоже там имеется.


Post(s) action:


Moderation Help
Scope:
Duration: Days

Ban Type:


1 replies | 1 file
New Reply on thread #17
Max 20 files0 B total