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送り側は1800W、受け側はうまくいって数百W
なぜこんなにも減衰するのだろう。というか、これでいいのか?
#2767267の資料によると、・地球周辺の宇宙空間での太陽光の エネルギー密度は1,350W/m2・地上での太陽光の年間平均エネルギー 密度は100~200W/m2・理由:夜の存在、曇天・雨天の存在、 大気による減衰とあります。
昼夜を単純化して半々としても1800W→900W。雲や雨、大気の影響で到達するマイクロ波がさらに1/3程度になるイメージなのかな?距離も数百kmありますしね。
同じ資料に大気の減衰が50%、素子変換効率が60%と70%、とあるのでこれを単純に掛け算すると21%。1800Wの21%は378W。
あ、というかそれ読み間違えてます。
それは、「地上における太陽光発電」と「宇宙における太陽光発電」を比較した時に「前者が非効率な理由(可視光が地上到達までに減衰する理由)」を「夜の存在、曇天・雨天の存在」と上げているのでそれは「マイクロ波送電が減衰する理由」ではありません。
5.8GHzのマイクロ波は基本的には曇天・雨天では強く減衰しません(だからこの周波数を選んでいる)。#さすがに熱帯のスコールみたいな雨は影響強いが。
> ・理由:夜の存在、曇天・雨天の存在、> 大気による減衰
> 距離も数百kmありますしね。
1800Wとか数百Wってのは、今回の実験での話ですよね。今回の実験は距離55m程度です。
まず、変調復調の段階でロスは避けられないし、エネルギー放射効率100%の空中線も難しい。漏れのないビームの構成も困難だろうし。また、空気中の水分を温めるのでなければ散乱で散ってしまうとか。散乱するのであれば周囲への電波障害の可能性もありうる。実験なんで、その辺り諸々の問題を確認、改善するのも実験の目的でしょうが。
いずれにしても大規模なエネルギー輸送のための手段としては筋が悪い。技術が安定してくれば、農薬散布用ヘリコプターへの給電とか、電線引くには膨大な手間がかかる場所への送電とかには使えるかもしれない。そんな意味では期待してみる。
静止軌道までの距離はおよそ36000km、ほぼ地球一周の距離に迫る距離。もしもその距離をそれなりの効率で送電できる可能性を持つなら、超伝導素子送電線の存在など蹴散らすだけの可能性は持っている。あくまで実験なんだから、何がいけないのかを検証確認するのも大切な目的。
とはいえ、送電線の原材料を改良することもできないし、効率の向上余地があるのだろうか。
宇宙発電を持ち出すと大規模だしどうよと思うけど、無線送電技術の研究と考えれば、応用分野は他にもあるよね。JAXAがやるんだから宇宙に決まってるだろというのはあるが。
JAXAの組織としてはともかく、中の人は地上相手の給電なんか考えて無くて深宇宙探査機とか惑星間輸送船への給電を考えているんじゃね?
後は、電気推進船への応用が結構有望だと思う。宇宙発電で宇宙から給電できればどこでも行けるが、数十キロぐらいの範囲でMW級の給電ができるのなら、灯台のようにエネルギーを供給するスポットを所々に設けて充電するだけで行ける。大陸間輸送では特殊コンテナなどの増加、冷却しながら異動することが求められるLNGなど、電気の需要が増えているそうだし。たとえば、漁業で得たものをその場で加工する大型船なども、
たまには旧NALも思い出してあげてください…。
発電衛星は政治家好みなのか、よく出てきますけど実現可能性はゼロに近いですね。ロケット使ってる間は無理じゃないかな。
Jaxaの範疇で考えるなら、逆に地上から上空に送電する方が使い勝手がありそう。成層圏に滞空する無人航空機の電源にするとかね。米軍かNASAがすでにやってた気もするけど。
無線送電技術の研究と考えれば、応用分野は他にもあるよね。JAXAがやるんだから宇宙に決まってるだろというのはあるが。
いや、無限航続時間電動UAV乃至ドローンは大気圏内用。
太陽さん「1800Wだって?もっと送っているつもりなんだが?」
宇宙での発電といっても実際は太陽光発電でしょうし、どこで発電するかの違いのようにも見えますね。宇宙空間で原子力発電とか考えられるのだろうか。
空気の無い宇宙空間では太陽電池セルの発電効率が上がります、また、「蝕」の時間帯を除けば昼夜関係なく発電を期待できます。ただ、地上での建設費と比べて恐ろしく高い建設費になることは想像に難くなく。今回話題の送電でもいろいろ問題は考えられる。利点と欠点を天秤にかけ、利点が上回ってくれば実現の可能性はありましょう。
宇宙空間で原子力発電
理屈の上では原子力電池 [wikipedia.org]というのはあり得る。実際に太陽からから遠い惑星観測の人工衛星には使われている。原子力電池なら、寿命が来た電池はさらに遠い衛星軌道や月なんかに放り出すことで、放射性廃棄物問題は気にならなくなるかもしれない。まあ、それ以前の問題が山積しているのは無視した上での話だが。
加えて、災害等で地上の送電系が寸断された時にもベース電源として利用できる可能性
>原子力電池なら、寿命が来た電池はさらに遠い衛星軌道や月なんかに放り出すことで、放射性廃棄物問題は気にならなくなるかもしれない。
人工衛星を第二宇宙速度で放り出すには、大量に燃料を積むか、地球スイングバイをしないと無理だと思いますが、放り出さないとやばいレベルの放射性廃棄物で地球スイングバイをするのは結構怖いですよね。
旧ソ連の人工衛星コスモス954号 [wikipedia.org]とかコスモス1402号 [wikipedia.org]なんてのが既に飛んでます。
ロシアすげえ。
原子力電池と原子炉はちがうよ。寿命も短いし。あれって、要は「焚き火で携帯を充電する鍋」とかと同じ仕組みだから。やかんで発電するより出力も効率もずっと低い。
原子炉は核分裂連鎖反応装置。(必ずしも蒸気タービン発電機付だけが原子炉ではない)原子力電池は原子核崩壊エネルギーを、熱電対・太陽電池他で起電する物理電池。別に原子炉(進行波炉等核燃料交換無しで長期に渡って稼動出来る物もある)から、熱電対・太陽電池他で起電しても構わない。この場合数10年~1世紀近い寿命が期待でき、原子力電池と違って経年出力低下は少ない。(発電素子の劣化分起電力は低下する)
もう巨大な虫眼鏡でいいような気がしてきた
ソーラシステム「凹面鏡のほうが効率いいよ」
たった55mでこれじゃあなぁ。静止軌道36000kmでどうなるんだ...
100m で半減すると甘めに近似すると,1km で 0.1% くらい? この 36000乗とか,計算するまでもなく...
吸収による損失じゃないので、距離の√に比例するサイズのアンテナ使えば、損失は100mも1kmも変らないよ。
実現した場合実際伝達するのは(ほぼ)垂直方向ですから、55kmはおおよそ成層圏までの大気の厚み相当、あとはほぼ障害のない真空ですね。#ビームの広がり除く
あ、「km」じゃなかったorz
50km のあいだだけ 1km あたり半減するならば,0.5 ** 50 で 8.881784e-16.最終的な効率を 1% と (多分低めに) 設定しても,1km あたり大気中で 92% くらいの効率が必要? これって物理的に実現できるのでしょうか...# 残念ながらくさしてるみたいですけど,税金が投入されてますし
減衰率はある程度大気圧(気体分子の密度)に比例すると思うので、地上での減衰率にくらべ上空では低くなるでしょうが、やはり厳しいっぽいですねぇ
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「毎々お世話になっております。仕様書を頂きたく。」「拝承」 -- ある会社の日常
効率悪いなあ (スコア:0)
送り側は1800W、受け側はうまくいって数百W
なぜこんなにも減衰するのだろう。というか、これでいいのか?
Re:効率悪いなあ (スコア:2)
#2767267の資料によると、
・地球周辺の宇宙空間での太陽光の
エネルギー密度は1,350W/m2
・地上での太陽光の年間平均エネルギー
密度は100~200W/m2
・理由:夜の存在、曇天・雨天の存在、
大気による減衰
とあります。
昼夜を単純化して半々としても1800W→900W。
雲や雨、大気の影響で到達するマイクロ波がさらに1/3程度になるイメージなのかな?
距離も数百kmありますしね。
Re:効率悪いなあ (スコア:1)
同じ資料に大気の減衰が50%、素子変換効率が60%と70%、とあるので
これを単純に掛け算すると21%。1800Wの21%は378W。
Re:効率悪いなあ (スコア:1)
#2767267の資料によると、
・地球周辺の宇宙空間での太陽光の
エネルギー密度は1,350W/m2
・地上での太陽光の年間平均エネルギー
密度は100~200W/m2
・理由:夜の存在、曇天・雨天の存在、
大気による減衰
とあります。
あ、というかそれ読み間違えてます。
それは、「地上における太陽光発電」と「宇宙における太陽光発電」を比較した時に
「前者が非効率な理由(可視光が地上到達までに減衰する理由)」を「夜の存在、曇天・雨天の存在」と上げているので
それは「マイクロ波送電が減衰する理由」ではありません。
5.8GHzのマイクロ波は基本的には曇天・雨天では強く減衰しません(だからこの周波数を選んでいる)。
#さすがに熱帯のスコールみたいな雨は影響強いが。
Re: (スコア:0)
衛星では太陽面を確保しながら姿勢を維持しつつ、電波の発信方向を制御しつつ、地上でも受信アンテナを制御しつつ・・・・・?
数十分ごとに発電したり休止したり・・・・・?
マジっすか?
Re: (スコア:0)
> ・理由:夜の存在、曇天・雨天の存在、
> 大気による減衰
> 距離も数百kmありますしね。
1800Wとか数百Wってのは、今回の実験での話ですよね。今回の実験は距離55m程度です。
Re: (スコア:0)
まず、変調復調の段階でロスは避けられないし、エネルギー放射効率100%の空中線も難しい。漏れのないビームの構成も困難だろうし。また、空気中の水分を温めるのでなければ散乱で散ってしまうとか。散乱するのであれば周囲への電波障害の可能性もありうる。
実験なんで、その辺り諸々の問題を確認、改善するのも実験の目的でしょうが。
いずれにしても大規模なエネルギー輸送のための手段としては筋が悪い。
技術が安定してくれば、農薬散布用ヘリコプターへの給電とか、電線引くには膨大な手間がかかる場所への送電とかには使えるかもしれない。そんな意味では期待してみる。
Re:効率悪いなあ (スコア:1)
静止軌道までの距離はおよそ36000km、ほぼ地球一周の距離に迫る距離。
もしもその距離をそれなりの効率で送電できる可能性を持つなら、超伝導素子送電線の存在など蹴散らすだけの可能性は持っている。
あくまで実験なんだから、何がいけないのかを検証確認するのも大切な目的。
Re: (スコア:0)
とはいえ、送電線の原材料を改良することもできないし、効率の向上余地があるのだろうか。
Re: (スコア:0)
宇宙発電を持ち出すと大規模だしどうよと思うけど、
無線送電技術の研究と考えれば、応用分野は他にもあるよね。
JAXAがやるんだから宇宙に決まってるだろというのはあるが。
ぼくのかんがえた応用分野 (スコア:0)
JAXAの組織としてはともかく、中の人は地上相手の給電なんか考えて無くて
深宇宙探査機とか惑星間輸送船への給電を考えているんじゃね?
後は、電気推進船への応用が結構有望だと思う。宇宙発電で宇宙から給電できればどこでも行けるが、数十キロぐらいの範囲でMW級の給電ができるのなら、灯台のようにエネルギーを供給するスポットを所々に設けて充電するだけで行ける。大陸間輸送では特殊コンテナなどの増加、冷却しながら異動することが求められるLNGなど、電気の需要が増えているそうだし。
たとえば、漁業で得たものをその場で加工する大型船なども、
Re: (スコア:0)
たまには旧NALも思い出してあげてください…。
発電衛星は政治家好みなのか、よく出てきますけど実現可能性はゼロに近いですね。
ロケット使ってる間は無理じゃないかな。
Jaxaの範疇で考えるなら、逆に地上から上空に送電する方が使い勝手がありそう。
成層圏に滞空する無人航空機の電源にするとかね。
米軍かNASAがすでにやってた気もするけど。
Re: (スコア:0)
無線送電技術の研究と考えれば、応用分野は他にもあるよね。
JAXAがやるんだから宇宙に決まってるだろというのはあるが。
いや、無限航続時間電動UAV乃至ドローンは大気圏内用。
Re: (スコア:0)
太陽さん「1800Wだって?もっと送っているつもりなんだが?」
Re: (スコア:0)
宇宙での発電といっても実際は太陽光発電でしょうし、どこで発電するかの違いのようにも見えますね。
宇宙空間で原子力発電とか考えられるのだろうか。
Re: (スコア:0)
空気の無い宇宙空間では太陽電池セルの発電効率が上がります、また、「蝕」の時間帯を除けば昼夜関係なく発電を期待できます。ただ、地上での建設費と比べて恐ろしく高い建設費になることは想像に難くなく。今回話題の送電でもいろいろ問題は考えられる。利点と欠点を天秤にかけ、利点が上回ってくれば実現の可能性はありましょう。
宇宙空間で原子力発電
理屈の上では原子力電池 [wikipedia.org]というのはあり得る。実際に太陽からから遠い惑星観測の人工衛星には使われている。原子力電池なら、寿命が来た電池はさらに遠い衛星軌道や月なんかに放り出すことで、放射性廃棄物問題は気にならなくなるかもしれない。まあ、それ以前の問題が山積しているのは無視した上での話だが。
ベース電源としての可能性 (スコア:1)
加えて、災害等で地上の送電系が寸断された時にもベース電源として利用できる可能性
Re:効率悪いなあ (スコア:1)
>原子力電池なら、寿命が来た電池はさらに遠い衛星軌道や月なんかに放り出すことで、放射性廃棄物問題は気にならなくなるかもしれない。
人工衛星を第二宇宙速度で放り出すには、大量に燃料を積むか、地球スイングバイをしないと無理だと思いますが、
放り出さないとやばいレベルの放射性廃棄物で地球スイングバイをするのは結構怖いですよね。
Re: (スコア:0)
旧ソ連の人工衛星コスモス954号 [wikipedia.org]とかコスモス1402号 [wikipedia.org]なんてのが既に飛んでます。
Re: (スコア:0)
ロシアすげえ。
Re: (スコア:0)
原子力電池と原子炉はちがうよ。寿命も短いし。あれって、要は「焚き火で携帯を充電する鍋」とかと同じ仕組みだから。
やかんで発電するより出力も効率もずっと低い。
Re: (スコア:0)
原子炉は核分裂連鎖反応装置。(必ずしも蒸気タービン発電機付だけが原子炉ではない)
原子力電池は原子核崩壊エネルギーを、熱電対・太陽電池他で起電する物理電池。
別に原子炉(進行波炉等核燃料交換無しで長期に渡って稼動出来る物もある)から、熱電対・太陽電池他で起電しても構わない。
この場合数10年~1世紀近い寿命が期待でき、原子力電池と違って経年出力低下は少ない。(発電素子の劣化分起電力は低下する)
Re: (スコア:0)
もう巨大な虫眼鏡でいいような気がしてきた
Re: (スコア:0)
ソーラシステム「凹面鏡のほうが効率いいよ」
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
たった55mでこれじゃあなぁ。
静止軌道36000kmでどうなるんだ...
Re:効率悪いなあ (スコア:1)
100m で半減すると甘めに近似すると,1km で 0.1% くらい? この 36000乗とか,計算するまでもなく...
Re: (スコア:0)
地球の大気層も厚くなったもんだな。
Re: (スコア:0)
吸収による損失じゃないので、距離の√に比例するサイズのアンテナ使えば、損失は100mも1kmも変らないよ。
Re: (スコア:0)
実現した場合実際伝達するのは(ほぼ)垂直方向ですから、55kmはおおよそ成層圏までの大気の厚み相当、あとはほぼ障害のない真空ですね。
#ビームの広がり除く
Re: (スコア:0)
あ、「km」じゃなかったorz
Re: (スコア:0)
50km のあいだだけ 1km あたり半減するならば,0.5 ** 50 で 8.881784e-16.最終的な効率を 1% と (多分低めに) 設定しても,1km あたり大気中で 92% くらいの効率が必要? これって物理的に実現できるのでしょうか...
# 残念ながらくさしてるみたいですけど,税金が投入されてますし
Re: (スコア:0)
減衰率はある程度大気圧(気体分子の密度)に比例すると思うので、地上での減衰率にくらべ上空では低くなるでしょうが、やはり厳しいっぽいですねぇ