Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации 

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования 

«Южно-Уральский  государственный университет»

 

Факультет «Архитектурно-Строительный»

 

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

 

 

 

 

Орбитальные солнечные электростанции как перспективный  путь решения энергетических и экологических  проблем.

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА.

 

по дисциплине  «Основы научных исследований»

 

 

 

 

 

 

 

Проверил,

_______________О. А. Кутепова

_______________________2012 г.

Автор работы

Студент группы АС-194

________________М. С. Бондарь

_______________________2012 г.

Работа защищена

С оценкой (прописью, цифрой)

_______________________2012 г.

 

Челябинск 2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………3

1. Оценка Названия статьи……………………………………………………..4
2. Выявление темы данной статьи…………………………………………….4
3. Научное направление исследования………………………………………..4
4. Научная проблема……………………………………………………………5
5. Объект исследования, его среда и параметры……………………………..5
6. Предмет исследования………………………………………………………7
7. Актуальность данной статьи………………………………………………..7
8. Теоретические и методологические основы статьи……………………….7
9. Теоретическая и практическая значимость работы……………………….8
10. Аннотация…………………………………………………………………...9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………....10

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………...………………………………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Темой данной статьи является – «Перспективы разработки космических  орбитальных солнечных электростанций (КСЭС). Выявление проблем, стоящих  на пути создания КСЭС и методов их решения»

Тема данной работы является очень актуальной в нынешнее время  в связи с нарастающими проблемами современной энергетики. Они обусловлены  постепенным истощением дешевых  запасов органического топлива, негативным воздействием на окружающую среду, возрастающими рисками техногенных  катастроф, связанными с эксплуатацией  объектов ядерной промышленности. Требуется  поиск альтернативных способов энергосбережения человечества. Один из наиболее перспективных  путей решения этих проблем –  расширение использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии, ресурсы которой практически  не ограничены.¹ Работы в области создания орбитальных солнечных электростанций активно проводятся за рубежом в ведущих научно-исследовательских центрах и фирмах НАСА, а так же в космических агентствах Японии и стран Европы.² Данная тема так же имеет высокую практическую значимость, а освоение нового мирового рынка «космического электричества» принесет наивысшую прибыль первым его участникам.

Целью данной курсовой работы является анализ  статьи «Орбитальные солнечные электростанции как перспективный  путь решения энергетических и экологических проблем».  Выявление актуальности статьи, основных проблем и их путей решения.

Основными задачами исследования являются: выявление научной проблемы, актуальности данной статьи, определение теоретических и методологических основ работы, а так же установление теоретической и практической значимости.

Объектом исследования является выбранная мной статья.

Предметом исследования являются пункты статьи. Краткая история разработки проектов КСЭС. Отечественные разработки в области КСЭС

При написании данной работы я пользовался следующими методами научного исследования:

1. Анализ – разделение объекта на составные части с целью их

самостоятельного изучения

2. Обобщение – процесс установления общих свойств и признаков предметов.³

 

 

 

 

Оценка Названия статьи

Название статьи полностью  отражает основную идею текста. Затрагивает  проблему, поднимаемую в статье, а именно решение энергетических и экологических проблем.

Авторы статьи, Райкунов  Г.Г. , Мельников В.М. , Чеботарев А.С. , Гусевский В.И. , доктора техн. наук, Харлов Б.Н. , канд. техн. наук, значительное внимание уделяют отечественным разработкам в области КСЭС, затрагивают основные недостатки и преимущества. В связи с этим в названии статьи, по моему мнению, стоило затронуть и эту немаловажную тему. Тогда название получится слишком громоздким, что не желательно.

В итоге своих рассуждений  я пришел к выводу, что статья не нуждается в

видоизменении.

Выявление темы данной статьи

 

Тема статьи — это основной замысел, который хочет донести до нас автор.⁴

Прочитав и проанализировав  текст, я пришел к выводу, что темой данной статьи является – «Перспективы разработки космических орбитальных солнечных электростанций (КСЭС). Выявление проблем, стоящих на пути создания КСЭС и методов их решения»

В свою очередь эту тему можно разделить на две подтемы :

• Зарубежные разработки в области КСЭС
• Отечественные разработки в области КСЭС

 

Научное направление исследования

 

Проводя анализ статьи, легко  заметить, что в статье затрагивается  как наука (способ передачи энергии  с орбиты на землю, расчет КПД станции), так и производство проекта  КСЭС (произведение, доставка на орбиту и сборка конструкций)

Таким образом, научным направлением данной статьи является; научно-исследовательская и опытно-конструкторская разработка (НИОКР) — здесь соединяется наука с производством, тем самым обеспечивая как научные, так и технические и инженерные проработки данного проекта. Иногда полученные результаты могут привести к научно-технической революции.⁵

 

 

 

 

 

 

Научная проблема.

 

Проблема – вопрос или целостный комплекс вопросов, возникающий в ходе познания.

Проблема, поднимаемая в  тексте, является комплексно научной (взаимосвязь  научно-исследовательских тем из различных областей науки, направленных на решение важнейшей задачи).⁶

Основная проблема, поднимаемая  в тексте, это проблема истощения  дешевых запасов органического  топлива и негативное воздействие  наземной энергетики на окружающую среду. Решение этой проблемы авторы статьи видят в расширенном использовании  экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной  энергии, а следовательно и создании КСЭС.

При разработке проектов КСЭС был выявлен комплекс следующих проблем по их созданию:

• Доставка тяжелых конструкций на орбиту;
• Монтаж многокилометровых  конструкций в космосе;
• Обеспечение передачи энергии от фотопреобразователей к СВЧ-преобразователю по тоководам;
• Увеличение КПД фотопреобразователей;
• Охлаждение мощных электронных СВЧ-преобразователей в безвоздушном пространстве;
• Точной фокусировки СВЧ-излучателя на наземную ректенну.

 

Объект исследования, его среда и параметры

 

Объект исследования –  процесс или явление, порождающее  проблемную ситуацию и избранное  для изучения.

В данной статье объектом исследования является орбитальная электростанция.

Средой являются различные  научно-исследовательские центры, космические  агентства, корпорации и фирмы, занимающиеся разработкой и созданием КСЭС.

Параметры (показатели) – количественные свойства объекта исследования.

Показатель - обобщенная характеристика свойств объекта или процесса. Показатель выступает методологическим инструментом, обеспечивающим возможность  проверки теоретических положений  с помощью эмпирических данных. ⁷

 

 

Различают:  
- качественные показатели, фиксирующие наличие или отсутствие определенного свойства;   
- количественные показатели, фиксирующие меру выраженности, развития определенного свойства. ⁸

Рассмотрим объект по следующим  параметрам:

1. цели организации;
2. совокупность ресурсов;
3. различие между наземной солнечной электростанцией;
4. экономическая окупаемость.

 

      

Целью организации данного объекта  является решение проблем энергетики, обусловленные истощением сырья  и негативным воздействием на окружающую среду.

Для создания КСЭС требуются большие  материальные затраты, финансирование государства, а так же люди, способные  делать сложные конструкции в  космосе и решать сложные научные, практические задачи.

Различие между наземной и орбитальной  солнечной электростанцией очень  существенно. Наглядно это можно продемонстрировать на рисунке.

	Разница в количестве лучей, попадающих на земную солнечную станцию (слева) и на космическую (справа) существенно отличается.           Следует  так же учитывать, что наземная электростанция не может производить электроэнергию ночью и зависит от климатических условий, в то время как орбитальная может производить энергию круглосуточно и без помех внешней среды. Это является преимуществом КСЭС.9

Важнейшим параметром и одновременно недостатком является экономическая окупаемость КСЭС. Затраты достигают десятков триллионов долларов США, а время окупаемости больше 20 лет.

 

 

 

 

 

Предмет исследования.

 

Предмет исследования –  это все то, что находится в  границах объекта исследования в  определенном аспекте рассмотрения.¹⁰

У объекта в данной статье имеется несколько предметов  исследования:

• средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве (солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга);
• средства передачи энергии на землю (СВЧ или лазер);
• средства получения энергии на земле (ректенны).

Актуальность  данной статьи.

 

Данная статья является очень  актуальной в нынешнее время в  связи с нарастающими проблемами современной энергетики. Они обусловлены  постепенным истощением дешевых  запасов органического топлива, негативным воздействием на окружающую среду, возрастающими рисками техногенных  катастроф, связанными с эксплуатацией  объектов ядерной промышленности. Требуется  поиск альтернативных способов энергосбережения человечества. Один из наиболее перспективных  путей решения этих проблем –  расширение использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии, ресурсы которой практически  не ограничены. ¹¹

Работы в области создания орбитальных солнечных электростанций активно проводятся за рубежом в  ведущих научно-исследовательских  центрах и фирмах НАСА, а так  же в космических агентствах Японии и стран Европы.¹² Данная тема так же имеет высокую практическую значимость, а освоение нового мирового рынка «космического электричества» принесет наивысшую прибыль первым его участникам.

 

Теоретические и  методологические основы статьи.

 

Основой статьи является общенаучный  подход и метод исследования. Такой  метод выступает в качестве своеобразной «промежуточной» методологией между  философией и фундаментальными теоретико-методологическими  положениями специальных наук.

Характерными чертами  общенаучных понятий являются:

• «Сплавленность» в их содержании отдельных свойств, признаков, понятий ряда частных наук и философских категорий;
• Возможность их формализации, уточнения  средствами математической теории, символьной логики.

Из основных эмпирических методов, применяемых в данной статье, можно выделить следующий – мыслительный эксперимент.

Мыслительный эксперимент – это теоретическая модель реальных экспериментальных ситуаций. Ученый оперирует не реальными предметами, а их концептуальными образами.¹³ Этот метод, безусловно, является в статье основным.

 

Теоретическая и  практическая значимость работы.

 

В данной статье нет теоретической  значимости, зато есть очень большая практическая значимость. Значимость создания КСЭС следующая:

1. Получение огромного количества экологически чистой энергии;
2. Способность питать энергией межпланетные станции и телескопы;
3. Большая экономическая выгода от продажи электроэнергии;
4. Возможен космический туризм¹⁴

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

                                                                                 Бондарь М. С.

Орбитальные солнечные                                                                                                                                                             электростанции как перспективный  путь решения энергетических и               экологических проблем.