Energy of the space age. Энергетика космической эры.

Energy of the space age.
 
Energy is one of the basic industries and life support. Energy lies at the basis of the technological life environment that determines the standard of living and the level of civilizational development. Together with the transition of terrestrial civilization to the cosmic level, humanity must switch to other sources of energy.
The energy of burning fossil fuels, which is now the basis of the energy of the earth, can not be the basis of the energy of space civilization. It has limitations not allowing to increase the volume of world industry in dozens of times, which will accompany the development of a new industrial system and the industrialization of the solar system. The resources of fossil fuels will not suffice for the new industrial leap necessary for the transition of mankind to the space age. Increasing its use only a few times, will cause a global environmental catastrophe.
In this post, I listed the main sources of energy suitable for creating the foundation of the space industry on earth. For the subsequent transition to the industrialization of the solar system - the Space Era Industry.
The main source of energy for the new industrialization that accompanies the transition of mankind to the cosmic level is the sun. Solar energy is inexhaustible, pure and universally available. Both on earth and on the nearest planets and asteroids of the solar system.
Other sources of energy are nuclear reactors, of new generations operating on depleted uranium. In some perspective, 2 to 3 decades, the emergence of thermonuclear reactors on hydrogen isotopes "Tritium and deuterium". The thermonuclear reaction on heavy isotopes of hydrogen is easier to carry out, but it gives the release of neutrons, radioactive contamination. In the more distant future, in 50-60 years, pure thermonuclear reactors, operating on isotopes of boron and hydrogen, may appear.
Among the sources of energy of space civilization, there are also local, widely available sources of energy. The burning energy of renewable fuels of biological origin, and wind power.
The architecture of the energy of space civilization as a whole is defined. The main share in it will be occupied by solar energy, which in the next decade will replace fossil fuels. A minor share, about 10 to 30%, will be occupied by nuclear power, which will later be replaced by a thermonuclear one. Third place 1 - 5% will belong to the energy of biofuel and wind.
Currently, the share of renewable sources in the world energy is not large, but the scientific industrial base for the energy of the space age has already been formed. And solar energy in the coming years can go to the stage of lightning growth. Due to the emergence of new technologies, many times reducing the cost and difficult to produce solar panels.
Now, the space-age energy generators are available for sale, and people can switch to the space-age energy industry as a personal initiative. Becoming at the same time participants in the transition of world energy to the standards of space civilization.



Fossil fuel, a source of energy for world industrialization, exhausted its potential before the transition to a space age.
 
 
The basis of modern energy is the burning of fossil fossil fuels, coal, oil and gas, in the oxygen of the earth's atmosphere. Fossil fuels are the remains of ancient plants that have been transformed from time or temperature. And they turned into natural concentrates, more caloric and convenient for industrial use, than fuel from modern plants, such as wood or briquettes from straw. Coal, this is the petrified wood of ancient forests, oil and gas, it is the fat of algae mixed with silt. Subjected to chemical transformation in the depths of the earth, at high temperature and pressure.
Energy, based on the burning of fossil fuels, facilitated and accelerated the industrial revolution. Fossil coal, made it possible to start a massive industrial production of steel. Oil fuel, facilitated the creation of a global transport infrastructure. Fuel transported through pipes, oil and gas, facilitated the development of large-scale industrial production and centralized energy.
At the present stage of development, mankind has to make a transition to the level of space civilization. To go to the cosmic level, we need to make a transition to other sources of energy. Which will make possible unlimited growth of industry on earth, and will enable to develop industry in the solar system.
Fossil fuels do not provide an opportunity to build industry and the civilization of the space age. There are too many restrictions for this task.
Fossil fuels are exhaustible, and not environmentally friendly. The reserves of oil and gas are enough for about a hundred years. While maintaining current consumption rates. Based on fossil hydrocarbon fuel, it is possible to increase the volume of world industrial production by three, four times. Not more. After that, the fuel resources will quickly run out. But global, climatic cataclysms caused by warming will begin.
The reserves of coal are much greater. At modern rates of consumption, it will suffice for 1500 - 2000 years. With a multiple increase in consumption, can suffice for hundreds of years. But burning coal on such a scale is guaranteed to lead to an ecological and climatic catastrophe.
In order to raise the population of the earth to a standard of living that is normal by modern standards, it is necessary to increase world production, at least ten times. And better 30 to 50 times. On fossil fuels, it is absolutely impossible to make such an industrial breakthrough.
It is also impossible to use organic fuel in the space industry. In space, conventional fuel is not effective.
As a source of energy for power generators, chemical fuel in space is practically not used. Because of obvious not efficiency. Sometimes in fuel cells, on satellites, a hydrogen-oxygen fuel vapor is used, but it is used in a closed cycle to store energy. Generators on hydrogen and oxygen were used in shuttles. But these machines did not have a long flight time, for them there was enough onboard fuel.
As an energy source for vehicles, chemical fuel in space is enough only to sometimes send research probes to other planets. One way, without returning back. For the flight of three people to the moon, and back, according to the Apollo program, it was necessary to burn three thousand tons of fuel. In order to ensure the full-scale industrialization of the solar system, and the supply of land with alien resources, it is necessary to freely move in space billions of tons of cargo. On chemical fuel, this is absolutely impossible.
Energy, based on the combustion of fossil fuels, played a role in the transition to an industrial level of development from the feudal one. She allowed to replace manual labor with a machine. And to improve the quality of life tenfold. But for the transition to the space age, a new energy is needed. Fossil fuels have too low potential and too many deterrents. Establishing a ceiling of growth, through which the energy of fossil fuels can not cross.
To go to the level of space civilization, humanity needs to move on to new types of mass energy.  


What can be the energy of space civilization?
  
Of the possible sources of energy to replace fossil fuel combustion, either nuclear, or thermonuclear, or solar energy can come. As fuel for earth transport, a transition to synthetic fuel from oil is likely. In space, for movement, the energy of solar, atomic or thermonuclear generators will be used. Each of these energy sources has its advantages and disadvantages.
 

Nuclear power.

Atomic energy is a high-potential energy source. In the sense that a small amount of fuel makes it possible to obtain high energy capacities. Nuclear power plants do not emit greenhouse gases and do not need constant fuel supply. Atomic reactors, can work for a long time at one fuel station. In this, the main advantages of nuclear power plants.
The main drawbacks of radioactive contamination. Details of used nuclear reactors are a long-term source of radiation. They need to be buried after the development of the resource. In the event of a nuclear reactor accident, they can cause local environmental disasters, such as the Chernobyl disaster, or Fukushima.
In the future, nuclear power will definitely get mass distribution. But it will not become the basis of world energy, it will remain secondary, just as it is now.
Atomic rectors of the future will consume the uranium isotope - 238. The so-called "Depleted Uranium", the most affordable and cheap type of uranium, whose resources on earth will last for thousands of years. Reactors will be built underground, at great depths. And after the development of the resource, or in the event of an accident, will be poured with liquid concrete, molten salt, or molten glass. After that they will turn into safe, radioactive burial grounds.
Atomic reactors will also be used in space. As energy generators for powerful orbital tugboats. Transport ships capable of moving heavy loads, with low fuel costs. Or as part of power plants on alien bases, especially at a great distance from the sun.


Thermonuclear energy.

Thermonuclear reactors are now a promising technology, as an energy source. These devices are very complex, and so far technological progress has not reached such a level of development to use fusion reactors as sources of industrial power. Now, there are only experimental, thermonuclear reactors.
In the coming decades, perhaps the technology will be able to get sufficient development to create commercial thermonuclear reactors. With thermonuclear fusion, hopes for pure nuclear power are connected. Use of thermonuclear reaction of synthesis, which does not give radioactive contamination, radiation of neutrons. But in practice, the creation of clean fusion reactors is not an easy task.
Now the technologies of experimental thermonuclear reactors working on a mixture of heavy isotopes of hydrogen "Deuterium" and "Tritium" have been mastered. This reaction occurs at a relatively low temperature, 100 million degrees, but with the release of neutrons.
Promising thermonuclear reactors on isotopes of hydrogen, as dirty as modern atomic reactors. Only much more complicated and much more expensive. In mass energy, the benefits are doubtful. But in space, they can be very useful, since they allow you to create relatively light and compact engines with low fuel consumption and high power.
Net reactions of thermonuclear fusion, go at temperatures from one billion degrees and higher. It is ten times higher than the reaction of burning of heavy isotopes of hydrogen. Accordingly, to create a clean thermonuclear reactor is an order of magnitude more complex than a dirty reactor with hydrogen isotopes.
Some reactions of thermonuclear fusion, do not give collateral radioactive particles. The fuel for such reactions is either a mixture of hydrogen isotopes with helium 3, or a mixture of hydrogen and boron isotopes. But the temperature of pure thermonuclear reactions is ten times higher than that of heavy hydrogen isotopes. Accordingly, the creation of reactors on clean fuel, the task is an order of magnitude more complex than the construction of reactors on hydrogen isotopes.
Now studies are underway to create experimental, industrial, thermonuclear reactors. The largest of which is the ITER project. Official website:   https://www.iter.org/
Perhaps in the next ten, fifteen years, there will be commercial thermonuclear reactors. But they will not make any revolution in the energy sector. These cars are too complicated and expensive. So they will not become mass in the next few decades.
Perhaps in 20 - 40 years, industrial reactors will appear on pure fuel, which does not emit neutrons in the course of the reaction. But such reactors will be very large, complex and expensive. This will be mega projects in the energy sector. They will be able to join the world energy. As powerful, clean, and inexhaustible sources of energy. But the main drawback of any giant projects, slow growth, is unlikely to allow fusion reactors to take a significant share in the world energy industry in the not too distant future. If thermonuclear reactors become one of the main sources of energy, then it will happen in the distant future, 50 years and later.

Thermonuclear reactors as space engines.
Thermonuclear reactors have all the necessary characteristics to become engines of transport orbital ships of the future. In the process of thermonuclear reactions, a lot of energy is released. By specific energy, thermonuclear fuel is the most effective of known fuels. Apart from anti-matter, but this fuel is too complex for the foreseeable future.
Thermonuclear fuels are approximately 4 times more effective than atomic fuels, in terms of weight. In space, the products of thermonuclear reactions can be emitted in the form of a jet stream. Receiving reactive traction, almost unlimited power, with very low fuel consumption.
Ships on thermonuclear engines will be able to fly freely within the solar system. At the same time developing high speed, carrying loads weighing in thousands or millions of tons.
Modern ships on chemical or ionic engines allow sending to different planets and asteroids of the solar system, single research probes. The weight of which is usually within a few hundred kilograms.
Heavy ships with thermonuclear engines will be able to carry loads comparable in mass to modern cargo ships, and many times more. If you want, you can increase the speed of flight, 2 - 10 times, with reduced payload. The range of their flight within the solar system will be practically unlimited. They can make several flights from one end of the solar system to another, on one fuel station.
Thermonuclear engines will allow the free movement of industrial equipment, mobile enterprises and resources in the solar system. Discovering ample opportunities for its industrial development.
Perhaps, space thermonuclear engines will appear in the next 20 to 30 years. But it is unlikely that they will become widespread in the coming decades. If several thermonuclear tugboats are created, they will be single. The basis of the orbital transport fleet of the next decades will be tugs with electrically reactive engines on thin-film solar batteries or nuclear generators.
Thermonuclear reactors, one of the promising areas for the development of energy and space transportation of the future. But the projects of thermonuclear reactors are too complicated, expensive and long-term. For the next few decades, they are difficult to implement. Therefore, thermonuclear reactors have no chance in the future of 20-40 years, to become mass. Become one of the foundations of industrial energy and space transportation systems.
Probably, thermonuclear reactors will be widely used in more distant periods, 50 years later. When there will already be a massive industrial development of the solar system. But in the period of transition to the cosmic level, the basis of energy and transport, there will be more simple and affordable, solar, and nuclear power sources.


Solar energy.

Solar energy is the energy of a star located in the center of the solar system, and propagating in the form of light radiation.
 
The advantages of solar energy, in its ubiquitous availability in conditions of land and space. In its unlimited resources and ecological purity. The sun is a natural thermonuclear reactor. The power of the energy emitted by it is practically unlimited. Solar energy is clean from an ecological point of view.
The main disadvantages of solar energy is its absent-mindedness. And in the conditions of the earth, the dependence of solar radiation on the conditions of climate, weather, and time of day. The average solar radiation power is about 100 watts per square meter. This is not bad for a natural, source. But still not enough for industrial power. In the industry it is necessary to receive energy flows from several thousand to several billion watts. Therefore, for the industry convenient, powerful, high-potential, energy sources.
But the dispersion of solar energy can be compensated for by its concentration. With the help of mirrors that can be cheap and easy. For example, a plastic film. Or produced locally from the footsteps, for example, from fibrous ceramics. Light is radiation, and it can be concentrated by mirrors into streams with high energy capacity. The power of concentrated radiation depends on the area of ​​the mirrors and the quality of the concentration. In places where there is a lot of free space, such as deserts or open space, it is possible to build solar power plants of industrial capacity. From hundreds of megawatts to several gigawatts.
The basic ways of converting solar energy into electrical energy are photo elements, and thermal generators that work from concentrated light.
 
Photocells, converters of light energy into electricity.
Photocells are two layers of a semiconductor, with different types of conductivity. When irradiated with light, in an N-type semiconductor (negative), an excess of electrons is formed, in another "P-type" (positive), a defect. And electrons flow over wires from one layer of semiconductor to another, forming thus an electric circuit. The transition between layers of a semiconductor with different types of conductivity is called "P-N", a transition.

The main types of photocells. It:

Silicon.
Made from silicon plates. And they are divided into several types.
 
Silicon on monocrystals, the most expensive, but have a high efficiency, 15 - 20%. And the most durable, on average, serve 25 years. The drawbacks of monocrystalline solar cells are that they work well only with precise orientation to the sun. Why do we need movable frames that automatically turn to the sun. And also reduce the efficiency at heating above 25 degrees Celsius, by 0,4 - 0,5% with each additional degree. Usually, they are used in solar power plants.
Silicon, polycrystalline silicon, are cheaper, but their efficiency is slightly lower than 12-15%. Service life without loss of quality, 15 - 20 years. Polycrystalline photocells do not require precise orientation in the sun, but they also decrease the efficiency at elevated temperatures. Usually used in individual generators. For energy supply of houses, greenhouses, and the like.
Photocells on amorphous silicon. The cheapest, but they have low efficiency, 6 - 8%. And they are not durable, they serve for several years. The latest modifications of solar cells on amorphous silicon, more durable, can work for more than 10 years. Batteries of this type work well in diffuse light and do not reduce efficiency at high temperatures. Usually used in auxiliary low power generators, such as mobile devices for recharging laptops or phones.

Photocells that do not contain silicon:
Photocells on cadmium telluride. They have an efficiency of 10 - 12%, at a price comparable to silicon solar panels. The main disadvantage is the toxicity of the cadmium metal in their composition.
Film photocells on rare earth metals. As a rule, these photocells are based on indium-copper-gallium selenide (CIGS) or indium-copper selenide (CIS). The efficiency of elements on rare-earth metals averages 15 - 18%. Some modifications reach up to 30%. Photocells on rare-earth metals consist of a thin film, a thickness of about 1 micrometer, microns. Their main advantages are a combination of low weight and high efficiency. The main drawback, high price, which is several times higher than the most common silicon elements. Photocells on rare earth metals are used wherever lightness is needed and the price does not have a critical value. In space, on electric transport, in portable solar generators of various kinds.
One of the advantages of photocells on rare earth metals, the ability to work stably at high temperatures 130-150 degrees Celsius, without loss of efficiency. Allow to use them in conjunction with solar concentrators. In which the mirrors concentrate light on photocells. Multiply increasing the influx of solar energy to them. Complexes of concentrators and photocells are advantageous in that concentrators repeatedly increase the efficiency of solar panels. But at the same time, they are cheap.
Organic photocells. They are made on the basis of conductive organic substances. Such as, fullerenes, polyphenylene, or copper phthalocyanine. The main advantages of organic photocells are the simplicity and low cost of production. The main drawback is low efficiency, about 5 - 7%. In recent years, active progress has been made in the development of organic photocells, and elements with sufficient efficiency of 10 to 14% have begun to appear on the market. So, the film batteries of the German company Heliatek have efficiency, up to - 13%.  https://www.heliatek.com/en/  
Article:    
https://www.greenmatch.co.uk/blog/2015/09/types-of-solar-panels
Wikipedia. Types of solar cells:
[url=Types of solar cells: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_types_of_solar_cells]Types of solar cells: https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_types_of_solar_cells[/url]

 
Solar panels with several P - N junctions.
   
Inexpensive photocells distributed on the mass market have as a rule one p-n junction. But there are varieties of photocells with several p - n transitions. The so-called "Multi-element photocells". They have high efficiency, but also a high price.
Photocells with several p - n junctions are designed for sequential absorption of several spectra of sunlight, optimal for each separate transition. Typically, such photocells have three p - n junctions operating in the red, green, and blue spectrum.
The efficiency of multi-element photocells, reaches 30 - 45%. By the efficiency of energy conversion, they are comparable to internal combustion engines, or turbine heat generators. But because of the high price, multi-element photocells are not widely used. They are used mainly in space, or as generators, together with mirror solar concentrators. As part of the complexes, the concentrator is the solar panel.
Wikipedia. Multiple element photocells:
https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-junction_solar_cell


Solar batteries with prisms.
 
Another type of solar cells of increased efficiency are solar batteries, which include prisms that decompose the sunlight into several spectra. And several different types of photocells arranged in bands, and absorbing the spectra of light that are optimal for their generation. Photocells with prisms have high efficiency. But they are too expensive for mass use. Because of the prisms, they have a high weight. And they require precise orientation in the sun. Perhaps in the future, solar cells with prisms will become cheaper and more affordable. But now they are too expensive and not convenient for mass use.
 
Lens solar panels.
In the solar panels, lenses are sometimes used. Cheap plastic lenses work like concentrators. Concentrating the sunlight on small photocells. And due to this, it is possible to reduce the area of ​​photocells tenfold. Lens solar cells require precise orientation in the sun. When the market did not have cheap photocells, lens solar cells were considered an alternative way to reduce the cost of solar energy. Now they do not have mass distribution.
 
Perovskite photocells.
Photocells based on the type of semiconductors "Perovskite", which can serve as a cheap substitute for silicon, are considered a promising version of the mass photovoltaic of the future.
Photovoltaic cells on perovskite are much easier to manufacture and cheaper than silicon ones. Their main disadvantage is low efficiency. But in recent years, scientists have been able to increase their efficiency to acceptable values, and some firms are preparing to start their mass production.
Photocells on perovskite are 5 to 7 times cheaper than traditional silicon ones. If they enter the mass market. Their appearance will make a revolution in solar energy. Solar energy will be significantly cheaper than other sources of energy, will become mass and widespread. It will become one of the foundations of world energy.
Articles on perovskite photocells 1:    https://news.energysage.com/perovskite-solar-cells/
2:
[url=https://www.electronicsweekly.com/news/research-news/perovskite-materials-solar-expert-speaks- 2017-05 /]https://www.electronicsweekly.com/news/research-news/perovskite-materials-solar-expert-speaks- 2017-05 /[/url]
Wikipedia. Perovskite photocells:  
https://en.wikipedia.org/wiki/Perovskite_solar_cell  

 
The general properties of photocells, as converters of solar radiation into electrical energy, are: Convenience in operation. Solar panels, technically simple devices. There are no moving parts, only auxiliary motors, turning panels towards the sun. Therefore, solar panels can work for years, almost without the need for repair and maintenance.
Modern solar cells do not have high efficiency and a high price. Solar power stations, and individual power plants pay for themselves, on average 5 to 12 years. Economically, they are ineffective. At present, photocells are no longer an auxiliary source of energy. They are often used in solar power plants. Or as independent, autonomous sources of energy for individual use. But they have not yet become truly massive. At the same time, solar panels are constantly becoming cheaper. In the field of photo generation, new technologies are emerging. If prices for photocells decrease by 2-3 times, photovoltaic generators will become real competitors of fossil fuel power stations. The widespread use of photovoltaic generators will begin, and they will become one of the main sources of energy in the world energy.
  
Thermal generators, powered by solar concentrators, mirrors that concentrate light.
Solar radiation can be turned into an electric current, not only by direct generation of an electric current in photocells. But also through thermal machines, the source of heat for which is the sunlight concentrated by mirrors.
Mechanical generators that work from solar heat are close analogues of traditional thermal machines, such as steam engines or turbine generators of power plants. Only they do not work from chemical heat, combustion of fuel, but from the heat of sunlight.
Thermal solar generators can be hybrid. Work from both the sun and the combustion of fuel. This is one of their advantages. Since solar energy is not constant. It depends on the time of day and weather conditions. Hybrid heat sources can work stably and permanently. When there is sun, work from concentrators, when there is no direct sunlight, work from fuel. Fuel can be used as traditional fuel, coal, gas, oil, and inexpensive renewable fuel, such as vegetable fiber granules, or firewood.
Machines for converting thermal energy into electrical energy are of two main types. Piston engines and turbines.
Turbine generators are widely used in thermal power plants, or power plants of large ships. They are convenient for powerful, industrial generators.
Piston, steam engines, were previously distributed in locomotives. Now they are used in steam engines with a closed cycle of the working fluid, Stirling engines. Stirling generators are multi-fuel thermal generators that can consume almost any kind of fuel. But they can also work from concentrated sunlight.
Complexes from solar concentrators and Stirling generators, are convenient for low-power power plants or generators for individual use. Hybrid generators in sunlight and organic fuels can be handy in rural areas. So there is enough free space for solar concentrators, and there are a lot of farm waste, such as straw or husk, from which you can make cheap solid fuels. In the form of pellets or briquettes. Such hybrid generators can work entirely on renewable energy sources, sun and plant biomass. But if necessary, can switch to fossil fuels.
Wikipedia. Concentrator solar power plant: https://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power
An article on an industrial, concentrator, solar power plant in Morocco:        [url=https://www.weforum.org/agenda/2018/05/morocco-is-building-a-solar-farm-as-big-as-paris-in-the -sahara-desert /]https://www.weforum.org/agenda/2018/05/morocco-is-building-a-solar-farm-as-big-as-paris-in-the -sahara-desert /[/url]  
Article. About small concentrators working in conjunction with Stirling generators. 1:
http://www.solartronenergy.com/applications/electricity-stirling-engine-with-solar-concentrator/  
2. A generator with a thermal energy storage capable of operating on gas fuel:    
[url=http://www.unitedsunsystems.com/ technology / # csp]http://www.unitedsunsystems.com/ technology / # csp [/url]  


Economic efficiency of solar energy.
   
The average cost of solar energy, at present, on average, is in the range of 1 to 5 dollars per watt of generated capacity. Accordingly, 1 - 5 thousand dollars per kilowatt. 1 - 5 million per megawatt. Or 1- 5 billion dollars for gigawatts. This generation cost is comparable to traditional power plants, fossil fuels, or nuclear power. Solar power plants are profitable, but they have long payback periods, 5 to 12 years. They are able to compete with traditional energy sources, but they are not super-profitable, they can not create a rush demand and quickly take the niche of traditional energy.
Autonomous solar generators include not only the generators themselves, but also devices for accumulating energy. Accumulators of electric current, or thermal accumulators, for industrial, concentrator, power stations. Electric accumulators, increase the cost of small, autonomous, generating systems. Therefore, solar panels are advantageous to use as an auxiliary energy source. Or in combination with other, autonomous generators. For example, to have in the house a complex of solar generators, wind generators and thermal generators, Stirling, or an internal combustion engine.
Now in the field of solar generators of various types, there is active progress. Solar generators are rapidly developing and becoming cheaper. Now, the cost of generating inexpensive photocells is about 70 - 90 cents per watt. If the price of generation by solar generators is reduced to 50 - 30 cents per watt, and lower. Solar generators will begin to actively displace other sources of energy, moving from the category of auxiliary, to the category of basic.
Now, installing fully autonomous, solar energy systems in individual homes is expensive. But auxiliary solar generators, of small power, are not expensive and convenient. Solar generators, with modern prices, are beneficial for equipping mobile homes, on a wheeled or floating base. Small portable solar panels are quite cheap for ordinary consumers. And convenient as energy sources for electronic devices, smartphones or laptops. Or light electric vehicles, such as electric scooters, light electric cars, or electric boats.  


Renewable biofuel.
 
Biofuel is also a source of energy for the space age. Unlike solar energy, its resources are limited. Since biofuel is a product of the accumulation of solar energy by plant organisms. And the volumes of plant biomass on earth are limited. And their industrial use should also be limited so as not to damage the ecosystem.
The principles of organizing the industrial activities of the space age, suggest not only the development of high technologies in various fields. But also the maximum use of accessible, local resources, in different spheres. In the energy sector, such an easily accessible, local, resource for the earth, is a fuel of biological origin.
Biological fuel is basically carbohydrates of vegetable origin, such as "Cellulose", which consists of the skeletons of plants. Starch, or sugar, which plants accumulate as a supply of nutrients. Or products of chemical processing of these carbohydrates. It is also possible to use vegetable fats as a fuel.
The main types of biofuel are:
Solid biofuels. The simplest and most ancient variety of which is wood, or briquettes of straw, which served as fuel since ancient times. Now solid biofuel is mainly used in the form of granules, consisting of crushed, dry plant fiber. Fuel pellets "Pellets" make mainly from waste wood processing, and agricultural waste, such as straw, husk, or husk. Granulated solid biofuel is characterized by increased caloric content and convenience for automatic feeding systems. Pellets are loose, convenient to transport, or fed from bins in the oven in automatic mode. Granulated, solid biofuel, the cheapest and most massive. Its main drawback is that it can not be used as a fuel for transportation.
But solid fuel can be converted to a gaseous form, using the devices of "gas generators". The principle of operation of which, in the combustion of solid fuel with a lack of air. As a result, a mixture of nitrogen, carbon monoxide and hydrogen, a high-calorie feed for the motors, is formed. And on fuel pellets, promising machines with steam engines can work.
Ethyl alcohol, produced from plant foods with a high sugar content or starch. Basically, waste processing sugar cane or grain. Used as a motor fuel in developing countries with a warm climate, and a well-developed agrarian industry. Mostly in Latin America.
Vegetable oil, from some highly productive oilseeds, such as Rapeseed, is used for the production of Biodiesel. Biodiesel, mainly produced and used in Europe.
Disadvantages of modern varieties of motor biofuel, is that they are produced by products that can be used to feed people. Alcohol that is produced from non-edible waste is also widely used in medicine and industry. And to burn it is rather wasteful, from the point of view of saving world, food, resources.
Synthetic liquid fuel, produced from cheap plant fiber, could be a good alternative to alcohol and biodiesel from edible vegetable oil. But modern technologies for the production of synthetic gasoline from plant biomass are too expensive and do not have a mass distribution. Now, promising technologies are being developed, direct distillation of plant fiber into motor fuel, with heating with catalysts. Or direct conversion of fiber into substances like gasoline with the help of genetically modified microorganisms. But these technologies have not yet reached the mass market.
Growing algae with a high fat content, is considered one of the alternative methods of producing biological fuel. Algae grow rapidly and are convenient for industrial cultivation. Fat of algae is a high-calorie and universal fuel, similar in its properties to oil. Fat can be used as fuel for diesel engines, aircraft turbines, furnace furnaces, power plants or boiler houses. Or recycle into gasoline, similar to refining.
The main advantages of biofuel, is that it is cheap, renewable, environmentally friendly and widely distributed. The main shortcomings in the limited resources. World biofuel resources are too small for it to become the basis for the fuel and energy industry of the future. This direction can only be ancillary.


Wind generators.
 
Generation of electricity due to wind energy, is one of the fuel-free, clean, energy sources. From renewable, readily available sources of energy, wind energy is the least efficient and highly dependent on weather conditions. Wind generators are beneficial only in regions with constant winds. In regions where there are no permanent strong winds, wind generators are not cost-effective.
The average payback period of wind generators is from 2 to 10 years. From the economic point of view, the most profitable small, low-power, "Home", wind generators. Since they are of low cost, they do not require the installation of a foundation, and expensive maintenance. Accordingly, they have a short payback period, about 2 to 5 years. For power supply at home, it is always better to buy several low-power wind generators, with a capacity of about 1000 watts, than one powerful one, by 5-10 thousand watts.
Wind generators are on average inferior in efficiency to solar or biofuel energy sources. But their effectiveness depends on the specific conditions. So in the northern regions, in an open area, where there is little sun, but plenty of wind, solar generators can be effective. And they can play the role of basic, fuel-free energy sources. But in most cases, wind generators are good as stand-by sources of energy. And they can work in complex systems of independent power supply, together with solar and thermal generators.
In the future, the new industrial structure can reduce the cost of wind generators and increase their profitability. Due to the production of the heaviest parts, racks and rotors at mobile micro enterprises. From local resources, sand or rocky soil. Wind generators, consisting of fibrous ceramic and mineral cloth, produced near the installation site, will cost less.


The energy of the space age, and its probable evolution, from the present time to the civilization of the cosmic level.
 
In the energy of the space era, the main share will be occupied by solar energy. Atomic rectors of new generations, fueled by depleted uranium, will take a secondary position. Approximately the same as what nuclear power is now, in relation to fossil fuels. At present, nuclear energy occupies 10% of the world's energy, in the future, perhaps, its share will grow to 30%. Renewable biofuel, also will occupy an auxiliary position. But the biofuel industry will actively develop. Thermonuclear energy, too complicated and expensive. It will not be able to develop actively in the coming decades. Perhaps in 50 years, there will appear pure synthesis reactors that do not release neutrons. And then pure thermonuclear reactors can become one of the foundations of the world energy system and space transportation systems.
The main source of energy capable in the near future to replace fossil fuels, provide energy resources for a new industrial breakthrough and the transition of mankind to the cosmic level, is solar energy. It comes from a free, clean source, its resources are inexhaustible. Unlike atomic energy, solar generators are not only industrial, but also small and mobile, convenient for the decentralized industry of a new way of life.
For an approximate estimation of solar energy resources for the earth, one can give an example. To fully ensure the Earth's energy, with the current level of technology, we need a solar power station occupying the area of ​​France. In the desert regions, such as the deserts of northern and central Africa, Asia and North America, dozens of areas with the area of ​​France are freely located. It is logical to assume that with a decrease in the price of solar energy, desert regions in the equatorial and subequatorial latitudes will be built up by solar power plants. And they will turn into global clusters of energy and industry. Capable of ensuring the growth of energy and production is tens of times higher than today's. This is not counting small, and individual solar generators, evenly distributed throughout the planet. And solar generators are water and air (airships), basing. The total supply of solar energy to the earth is 4,000 times higher than the needs of modern energy. The resources of solar energy for a new industrial breakthrough that will accompany the transition of mankind to a new industrial structure on earth is enough.
With the onset of mass industrialization of the cosmos, solar energy will be transferred to outer space. Where its resources by terrestrial standards are absolutely inexhaustible. And they make it possible to provide with energy the industrialization of the solar system close to the sun, from Mercury, to the main belt of asteroids.
The construction of orbital solar power plants will begin simultaneously with the construction of other elements of the space transport and industrial infrastructure. In space, sunlight can be collected in powerful currents, with the help of concentrators consisting of a thin mirror film, of micron thickness. Such a film is cheap and easy. In the conditions of space, the absence of gravity and wind, it is possible to build giant areas of ultra-thin mirror concentrators that have high productivity with low mass. Concentrated sunlight can be converted into electricity by means of thermal generators, or special photocells with high efficiency and designed to work at high temperatures.
The energy generated at the orbital stations can be transported to the earth in the form of microwave beams. Delivering it to the right regions without long power lines, oil tankers, or pipes for oil and gas transportation, thousands of kilometers long.
Decentralized, mass solar energy, consisting of small generators, will develop simultaneously with industrial solar power plants. Technological progress will lead to the continuous improvement of solar cells, and other individual solar generators. Their cost will decrease, their efficiency will increase. The market will be distributed thin-film solar cells, convenient in global trade, as they can be sold by postal parcels.
The modern industry of individual solar cells and low-power solar power plants is the direct predecessor of the decentralized solar energy of the space age. Now decentralized solar energy takes a small share in the energy sector, the land percentage of the percentage. But, nevertheless, this is the already established mass industry.
Modern individual power supply systems, power from several kilowatts to tens of kilowatts, on solar generators. Capable of providing energy at home. For economic benefit, they are now on the same level as the centralized power supply. They are profitable, but they have a very long payback period, 5 to 7 years. Now solar panels pass the price barrier, which will make them from an exotic way of energy supply to the mass. The cost of solar panels is constantly declining, from 2006 to 2016, in ten years, it has decreased from $ 3.50 to $ 0.7 per watt of generated capacity. And for 2017 it dropped to $ 0.49 per watt. Now in the middle of 2018 is approaching $ 0.42 per watt. After reducing the price 2 to 3 times, individual solar generators will become more profitable than centralized energy supply, and their active, widespread distribution will begin.
In the future, the development of a new industrial way of life. Light, mobile manufacturing micro enterprises will also stimulate the development of individual solar energy systems. Since an autonomous power source will allow micro enterprises to operate independently of electrical networks. Will make them more independent in the work. A modern analogue of the micro enterprise of the future, it is a 3D printer that operates from portable solar panels. Or a micro workshop located in a trailer running from solar panels on the roof and walls.
Light and portable solar generators, serving as auxiliary sources of energy, for recharging electronic devices, such as laptops or cell phones. Or individual electric transport, such as electric scooters, bicycles, or mini karting. Now profitable, and convenient for individual consumers. Their price is not high, but they add freedom and convenience in life, allowing the use of electronic devices and light electric transport, regardless of centralized electrical networks.


In this post, I listed the main types of energy in the space age.
 
Energy-insignificant space-age, alternative sources of energy, such as modern hydro-power plants, tidal power plants or geothermal energy, did not. Since they do not have the potential to become the basis of the global energy system of space civilization. They are too local. Tied to a specific location and they have too limited resources.
The sources of energy listed in the post are highly likely to constitute the global energy system of space civilization.
The dominant place in the energy of the space era is solar energy. The sun is an inexhaustible source of energy, both for the earth industry, and for the future solar system industry.
Modern solar energy, including individual generators, is a direct predecessor of the space industry's energy industry. Working on the basis of the same principles and technologies, on which the global energy of space civilization will operate. This is the foundation on which the solar energy of space civilization will develop.
The sources of energy listed in the post are predecessors of the global energy system of space civilization. Using them for themselves, people can become participants of the space age industry in the energy sphere. Receive for yourself the benefits and benefits that independent energy provides. And by its participation contribute to the reformatting of modern, terrestrial, power engineering to the standards of the energy of space civilization.

Энергетика космической эры.  


Энергетика это одна из базовых отраслей промышленности и жизнеобеспечения. Энергия лежит в основе технологической жизненной среды, определяющей уровень жизни и уровень цивилизационного развития. Вместе с переходом земной цивилизации на космический уровень, человечество должно перейти на другие источники энергии.    

Традиционная тепловая энергетика.

Энергия горения ископаемого топлива, являющаяся сейчас основой энергетики земли, не может быть основой энергетики космической цивилизации. У нее есть ограничения не позволяющие увеличить объемы мировой промышленности в десятки раз, которые будут сопровождать развитие нового промышленного уклада и индустриализации солнечной системы. Ресурсов ископаемого топлива не хватит на новый промышленный рывок, необходимый для перехода человечества в космическую эру. Увеличение его использования только в несколько раз, вызовет глобальную экологическую катастрофу.  
В этом посте я перечислил основные источники энергии, подходящие для создания на земле фундамента космической индустрии. Для последующего перехода к индустриализации солнечной системы – «Индустрии космической эры».    


Перспективные источники энергии, которые станут основными в период космической цивилизации.

Основной источник энергии для новой индустриализации, сопровождающей переход человечества на космический уровень, это солнце. Солнечная энергия неисчерпаема, чиста и повсеместно доступна. Как на земле, так и на ближайших планетах и астероидах солнечной системы.  
Другие источники энергии, это атомные реакторы, новых поколений, работающие на обедненном уране. В некоторой перспективе, 2 – 3 десятилетия, возможно появление термоядерных реакторов на изотопах водорода «Тритии и дейтерии». Термоядерную реакцию на тяжелых изотопах водорода проще осуществить, но она дает выделение нейтронов, радиоактивное загрязнение. В более отдаленной перспективе, через 50 – 60 лет, возможно, появятся чистые термоядерные реакторы, работающие на изотопах бора и водорода.  
В число источников энергии космической цивилизации, так же входят местные, широкодоступные источники энергии. Энергия горения возобновляемого топлива биологического происхождения, и энергия ветра.  
Архитектура энергетики космической цивилизации в целом определена. Основную долю в ней будет занимать солнечная энергия, которая в ближайшее десятилетие заменит ископаемое горючее. Второстепенную долю, около от 10, до 30% будет занимать атомная энергетика, которая позже сменится термоядерной. Третье место 1 - 5% будет принадлежать энергии биологического топлива и ветра.  
В настоящее время доля возобновляемых источников в мировой энергетике не большая, но научно промышленная база энергетики космической эры уже сформирована. И солнечная энергетика в ближайшие годы может перейти в стадию молниеносного роста. За счет появления новых технологий, многократно снижающих стоимость и сложно производства солнечных панелей.  
Сейчас генераторы энергетики космической эры доступны в продаже, и люди могут переходить на энергетику космической эры в порядке личной инициативы. Становясь при этом участниками перехода мировой энергетики на стандарты космической цивилизации.  

Ископаемое топливо, источник энергии для мировой индустриализации, исчерпавший свой потенциал перед переходом в космическую эру.
Основу современной энергетики составляет сжигание ископаемого органического топлива, угля, нефти и газа, в кислороде земной атмосферы. Ископаемое топливо, это остатки древних растений, которые трансформировались от времени или температуры. И превратились в природные концентраты, более калорийные и удобные для промышленного использования, чем топливо из современных растений, такое как дрова или брикеты из соломы. Уголь, это окаменевшая древесина древних лесов, нефть и газ, это жир водорослей смешанный с илом. Подвергнутый химической трансформации в глубине земли, при высоких температуре и давлении.    
Энергетика, основанная на сжигании ископаемого горючего, облегчила и ускорила промышленную революцию. Ископаемый уголь, дал возможность начать массовое промышленное производство стали. Нефтяное топливо, облегчило создание глобальной транспортной инфраструктуры. Горючее, транспортируемое по трубам, нефть и газ, облегчило развитие крупного промышленного производства и централизованной энергетики.  
На современном этапе развития, человечеству предстоит сделать переход на уровень космической цивилизации. Для перехода на космический уровень, нужно сделать переход на другие источники энергии. Которые сделают возможным неограниченный рост промышленности на земле, и дадут возможность развивать промышленность в солнечной системе.    
Ископаемое горючее не дает возможности построить промышленность и цивилизацию космической эры. У него для этой задачи слишком много ограничений.  
Ископаемое топливо исчерпаемо, и не экологично. Запасов нефти и газа хватит приблизительно на сто лет. При сохранении современных темпов потребления. На основе ископаемого углеводородного топлива, можно увеличить объемы мирового промышленного производства в три, четыре раза. Не больше. После этого топливные ресурсы быстро закончатся. Но начнутся глобальные, климатические катаклизмы, вызванные потеплением.  
Запасов каменного угля намного больше. При современных темпах потребления, его хватит на 1500 – 2000 лет. При многократном росте потребления, может хватить на сотни лет. Но сжигание угля в таких масштабах, гарантированно приведет к экологической и климатической катастрофе.  
Для того чтобы поднять население земли на нормальный по современным меркам уровень жизни, нужно увеличить мировое производство, как минимум в десять раз. А лучше в 30 – 50 раз.  На ископаемом горючем, сделать такой промышленный рывок совершенно невозможно.  
Так же невозможно использовать органическое горючее в космической промышленности. В космосе традиционное горючее не эффективно.  
В качестве источника энергии для электрогенераторов, химическое горючее в космосе практически не используется. По причине очевидной не эффективности. Иногда в топливных элементах, на спутниках, используется топливная пара водород – кислород, но она используется в замкнутом цикле, для аккумулирования энергии. Генераторы на водороде и кислороде использовались в шаттлах. Но у этих машин время полета было не длительным, для них бортового запаса топлива хватало.  
В качестве источника энергии для транспортных средств, химического топлива в космосе хватает только для того чтобы иногда посылать исследовательские зонды на другие планеты. В один конец, без возвращения обратно. Для полета трех человек на луну, и обратно, по программе Аполлон, надо было сжигать три тысячи тонн топлива. Для того, чтобы обеспечить полномасштабную индустриализацию солнечной системы, и снабжение земли инопланетными ресурсами, нужно свободно перемещать в космосе миллиарды тонн грузов. На химическом топливе это сделать совершенно невозможно.  
Энергетика, основанная на сжигании ископаемого топлива, сыграла свою роль в переходе к индустриальному уровню развития с феодального. Она позволила заменить ручной труд на машинный. И десятикратно повысить качество жизни. Но для перехода в космическую эру, нужна новая энергетика. У ископаемого топлива слишком низкий потенциал и слишком много сдерживающих факторов. Устанавливающих потолок роста, через которые энергетика ископаемого топлива перейти не может.  
Чтобы перейти на уровень космической цивилизации, человечеству нужно переходить на новые типы массовой энергетики.  

Какой может быть энергетика космической цивилизации?  
Из возможных источников энергии на смену сжиганию ископаемого топлива, могут придти или атомная, или термоядерная, или солнечная энергетика. В качестве горючего для земного транспорта, вероятен переход на синтетическое топливо с нефтяного. В космосе, для движения, будет использоваться энергия солнечных, атомных или термоядерных генераторов. У каждого из этих источников энергии есть свои преимущества и недостатки.  


Атомная энергетика.

Атомная энергия, является высокопотенциальным источником энергии. В том смысле, что небольшое количество топлива дает возможности получать высокие энергетические мощности. Атомные электростанции не выделяют парниковых газов и не нуждаются в постоянном снабжении горючим. Атомные реакторы, могут длительное время работать на одной заправке топливом. В этом, основные преимущества атомных электростанций.  
Основные недостатки в радиоактивном загрязнении. Детали использованных атомных ректоров являются долгосрочным источником радиации. Их нужно хоронить после выработки ресурса. В случае аварии атомных реакторов, они могут служить причиной локальных экологических катастроф, таких как катастрофы в Чернобыле, или на Фукусиме.  
В будущем, атомная энергетика определенно получит массовое распространение. Но она не станет основой мировой энергетики, будет оставаться второстепенной, так же как и сейчас.  
Атомные ректоры будущего, будут потреблять изотоп урана – 238. Так называемый «Обедненный уран», самый доступный и дешевый вид урана, ресурсов которого на земле хватит на тысячи лет. Реакторы будут строиться под землей, на большой глубине. И после выработки ресурса, или в случае аварии, будут заливаться жидким бетоном, расплавленной солью, или расплавленным стеклом. После чего будут превращаться в безопасные, радиоактивные могильники.  
Атомные реакторы, так же будут использоваться в космосе. Как генераторы энергии для мощных орбитальных буксиров. Транспортных кораблей, способных перемещать тяжелые грузы, с низкими затратами топлива. Или в составе электростанций на инопланетных базах, особенно на большом удалении от солнца.  


Термоядерная энергетика.  

Термоядерные реакторы в настоящее время перспективная технология, в качестве источника энергии. Эти устройства очень сложные, и пока технологический прогресс не достиг такого уровня развития, чтобы использовать термоядерные реакторы в качестве источников энергии промышленной мощности. Сейчас, есть только экспериментальные, термоядерные реакторы.
В ближайшие десятилетия, возможно технологии смогут получить достаточное развитие для создания коммерческих термоядерных реакторов. С термоядерным синтезом, связаны надежды на чистую атомную энергетику. Использование термоядерной реакции синтеза, не дающей радиоактивного загрязнения, излучения нейтронов. Но на практике, создание чистых термоядерных реакторов не простая задача.  
Сейчас освоены технологии экспериментальных термоядерных реакторов, работающих на смеси тяжелых изотопов водорода «Дейтерия» и «Трития». Эта реакция идет при относительно низкой температуре, 100 миллионов градусов, но с выделением нейтронов.  
Перспективные термоядерные реакторы на изотопах водорода, такие же грязные как современные атомные реакторы. Только намного сложнее и намного дороже. В массовой энергетике польза от них сомнительная. Но в космосе, они могут быть очень полезны, так как позволяют создать относительно легкие и компактные двигатели с низким расходом топлива и высокой мощностью.  
Чистые реакции термоядерного синтеза, идут при температурах от одного миллиарда градусов и выше. В десять раз выше, чем при реакции горения тяжелых изотопов водорода. Соответственно, создать чистый термоядерный реактор на порядок сложнее, чем грязный реактор на изотопах водорода.  
Некоторые реакции термоядерного синтеза, не дают побочных радиоактивных частиц. Топливом для таких реакций служит или смесь изотопов водорода с гелием 3, или смесь изотопов водорода и бора. Но температура чистых термоядерных реакций в десять раз выше горения изотопов тяжелого водорода. Соответственно, создание реакторов на чистом топливе, задача на порядок более сложная, чем создание реакторов на изотопах водорода.  
Сейчас ведутся исследования по созданию опытных, промышленных, термоядерных реакторов. Самый крупный из которых проект «ITER». Проектный центр ИТЭР в России.     Википедия ИТЭР Официальный сайт:   https://www.iter.org/
Возможно в ближайшие десять, пятнадцать лет, появятся коммерческие термоядерные реакторы. Но революции в энергетике они не произведут. Эти машины слишком сложные и дорогие. А потому не станут массовыми в ближайшие несколько десятилетий.
Возможно, через 20 – 40, лет, появятся промышленные реакторы на чистом топливе, не выделяющем нейтронов в процессе реакции. Но такие реакторы будут очень крупными, сложными и дорогими. Это будут мега проекты в сфере энергетики. Они смогут войти в состав мировой энергетики. Как мощные, чистые, и неисчерпаемые источники энергии. Но главный недостаток любых гигантских проектов, медленный рост, вряд ли позволит термоядерным реакторам занять значимую долю в мировой энергетики в не далеком будущем. Если термоядерные реакторы станут одними из основных источников энергии, то это произойдет в отдаленном будущем, через 50 лет и позже.    
Термоядерные реакторы в качестве космических двигателей.  
Термоядерные реакторы, обладают всеми нужными характеристиками, чтобы стать двигателями транспортных орбитальных кораблей будущего. В процессе термоядерных реакций, выделяется много энергии. По удельной энергетике, термоядерное топливо самое эффективное из известных видов топлив. Не считая анти материи, но это топливо слишком сложное для обозримого будущего.  
Термоядерное топливо, примерно в 4 раза эффективнее атомного, в пересчете на вес. В космосе продукты термоядерных реакций, можно выбрасывать в виде реактивной струи. Получая при этом реактивную тягу, практически неограниченной мощности, с очень низким расходом топлива.  
Корабли на термоядерных двигателях смогут свободно летать в пределах солнечной системы. При этом развивая высокую скорость, перевозя грузы весом в тысячи или миллионы тонн.  
Современные корабли на химических или ионных двигателях, позволяют посылать на разные планеты и астероиды солнечной системы, единичные исследовательские зонды. Вес которых обычно в пределах нескольких сотен килограмм.  
Тяжелые корабли с термоядерными двигателями смогут перевозить грузы сравнимые по массе с современными грузовыми морскими кораблями, и во много раз больше. При желании можно будет увеличивать скорость полета, в 2 – 10 раз, при сниженной полезной нагрузке. Дальность их полета в пределах солнечной системы будет практически не ограниченной. Смогут делать несколько перелетов из одного конца солнечной системы в другой, на одной заправке топливом.    
Термоядерные двигатели, позволят свободно перемещать в солнечной системе промышленное оборудование, мобильные предприятия и ресурсы. Открывая широкие возможности для ее промышленного освоения.    
Возможно, космические термоядерные двигатели появятся в ближайшие 20 – 30 лет. Но маловероятно, что они станут распространенными в ближайшие десятилетия. Если будут созданы несколько термоядерных буксиров, они будут единичными. Основу орбитального транспортного флота ближайших десятилетий будут составлять буксиры с электрореактивными двигателями на тонкопленочных солнечных батареях или атомных генераторах.
Термоядерные реакторы, одно из перспективных направлений развития энергетики и космического транспорта будущего. Но проекты термоядерных реакторов, слишком сложные, дорогие и долгосрочные. Для ближайших нескольких десятилетий они тяжелые в реализации. А потому у термоядерных реакторов нет шансов в перспективе 20 – 40 лет, стать массовыми. Стать оной из основ промышленной энергетики и космических транспортных систем.  
Вероятно, термоядерные реакторы, получат широкое распространение в более отдаленные периоды, через 50 лет и позже. Когда уже будет идти массовое промышленное освоение солнечной системы. Но в период перехода на космический уровень, основой энергетики и транспорта, будут более простые и доступные, солнечные, и атомные источники энергии.    


Солнечная энергетика.

Солнечная энергия, это энергия звезды находящейся в центре солнечной системы, и распространяющаяся в виде светового излучения.  
Преимущества солнечной энергии, в ее повсеместной доступности в условиях земли и космоса. В ее неограниченных ресурсах и экологической чистоте. Солнце естественный термоядерный реактор. Мощность излучаемой им энергии практически неограниченна. Солнечная энергия чистая с экологической точки зрения.  
Основные недостатки солнечной энергии это ее рассеянность. И в условиях земли, зависимость солнечного излучения от условий климата, погоды, и времени суток. Средняя мощность солнечного излучения, около 100 ватт на квадратный метр. Это не плохо для естественного, источника. Но все-таки мало для промышленной энергетики. В промышленности нужно получать энергетические потоки, от нескольких тысяч, до нескольких миллиардов ватт. Поэтому для индустрии удобны, мощные, высокопотенциальные, источники энергии.  
Но рассеянность солнечной энергии можно компенсировать за счет ее концентрации. При помощи, зеркал, которые могут быт дешевыми и легкими. Например, из пластиковой пленки. Или производимые на месте из подножных материалов, например, из волокнистой керамики. Свет это излучение, и его можно концентрировать зеркалами в потоки, обладающие высокой энергетической мощностью. Мощность сконцентрированного излучения зависит от площади зеркал и качества концентрации. В местах, где много свободного пространства, таких как пустыни или открытый космос, можно строить солнечные электростанции промышленной мощности. От сотен мегаватт до нескольких гигаватт.  
Основные способы преобразования солнечной энергии в электрическую, это фото элементы, и тепловые генераторы, работающие от сконцентрированного света.  


Фотоэлементы, преобразователи энергии света в электричество.  

Фотоэлементы представляют собой два слоя полупроводника, с разным типом проводимости. При облучении светом, в полупроводнике «N – типа» (negative), образуется избыток электронов, в другом «P – типе» (positive), недостаток. И электроны перетекают по проводам из одного слоя полупроводника в другой, образуя при этом электрическую цепь. Переход между слоями полупроводника с разными типами проводимости, называется «P – N», переходом.  PN переход - Википедия.

Основные типы фотоэлементов. Это:  

Кремниевые. Делаются из пластинок кремния. И подразделяются на несколько типов.  

Кремниевые на монокристаллах. Самые дорогие, но имеют высокий КПД, 15 - 20%. И самые долговечные, в среднем, служат 25 лет. Недостатки монокристаллических солнечных батарей, в том, что они хорошо работают только при точной ориентации на солнце. Для чего нужны подвижные рамы, автоматически поворачивающиеся к солнцу. А так же снижают КПД при нагревании выше 25 градусов Цельсия, на 0,4 – 0,5% с каждым дополнительным градусом. Обычно, они используются в солнечных электростанциях.
Кремниевые, на поликристаллическим кремнии. Стоят дешевле, но их КПД немного ниже 12 - 15%. Срок эксплуатации без потери качества, 15 – 20 лет. Поликристаллические фотоэлементы не требуют точной ориентации на солнце, но так же снижают эффективность при повышенной температуре. Обычно используются в индивидуальных генераторах. Для снабжения энергией жилых домов, теплиц, и тому подобное.
Фотоэлементы на аморфном кремнии. Самые дешевые, но у них низкий КПД, 6 – 8%. И они не долговечны, служат несколько лет. Последние модификации солнечных батарей на аморфном кремнии, более долговечные, могут работать больше 10 лет. Батареи этого типа, хорошо работают при рассеянном свете и не снижают эффективности при высокой температуре. Обычно используются во вспомогательных генераторах малой мощности, таких как мобильные устройства для подзарядки ноутбуков или телефонов.  


Фотоэлементы не содержащие кремния:  

Фотоэлементы на теллуриде кадмия. Имеют КПД 10 – 12%, по цене сравнимы с кремниевыми солнечными панелями. Основной недостаток в токсичности входящего в их состав металла кадмия.  

Пленочные фотоэлементы на редкоземельных металлах. Как правило, в основу этих фотоэлементов входят, селенид индия - меди-галлия (CIGS) или селенид индия-меди (CIS). КПД элементов на редкоземельных металлах составляет в среднем 15 – 18%. У некоторых модификаций доходит до 30%. Фотоэлементы на редкоземельных металлах состоят из тонкой пленки, толщиной около 1 микромера, микроны. Их основные преимущества сочетание малого веса и высокой эффективности. Основной недостаток, высокая цена, которая в несколько раз превышает наиболее распространенные кремниевые элементы. Фотоэлементы на редкоземельных металлах, используются там, где нужна легкость и цена не имеет критического значения. В космосе, на электрическом транспорте, в переносных солнечных генераторах различных видов.  
Одно из преимуществ фотоэлементов на редкоземельных металлах, способность стабильно работать при высоких температурах 130 – 150 градусов Цельсия, без потери эффективности. Позволяют использовать их в комплексе с солнечными концентраторами. В которых зеркала концентрируют свет на фотоэлементах. Многократно увеличивая приток к ним солнечной энергии. Комплексы концентраторов и фотоэлементов выгодны тем, что концентраторы многократно увеличивают эффективность солнечных панелей. Но сами при этом, стоят дешево.    

Органические фотоэлементы. Делаются на основе проводящих ток органических веществ. Таких как, фуллерены, полифенилен, или фталоцианин меди. Основные преимущества органических фотоэлементов, это простота и низкая цена производства. Основной недостаток низкий КПД, около 5 – 7%. В последние годы, идет активный прогресс в развитии органических фотоэлементов, и на рынке начали появляться элементы с достаточной эффективностью 10 – 14% . Так, пленочные батареи немецкой фирмы Heliatek имеют КПД, до  - 13%. Официальный сайт:  https://www.heliatek.com/en/   Статья:  Heliatek - новый рекорд эффективности органических солнечных панелей 13,2% 
Статья.    Виды солнечных батарей.    
Википедия.  Солнечная батарея.    


Солнечные батареи с несколькими P – N переходами.  

Недорогие фотоэлементы, распространенные на массовом рынке, имеют как правило один p – n переход. Но есть разновидности фотоэлементов с несколькими p – n переходами. Так называемые – «Многопереходные фотоэлементы».  Имеющие высокую эффективность, но и высокую цену.  
Фотоэлементы с несколькими p – n переходами, рассчитаны на последовательное поглощение нескольких спектров солнечного света, оптимальных для работы каждого отдельного перехода. Как правило, такие фотоэлементы, имеют три p – n перехода, работающих в красном, зеленом, и синем спектре.  
КПД многоперехдных фотоэлементов, доходит до 30 – 45%. По эффективности преобразования энергии, они сравнимы с двигателями внутреннего сгорания, или турбинными тепловыми генераторами. Но из-за высокой цены, многопереходные фотоэлементы не имеют широкого распространения. Они используются в основном в космосе, или в качестве генераторов, совместно с зеркальными солнечными концентраторами. В составе комплексов, концентатор – солнечная панель.    
Статья:   Установлен рекордный КПД для солнечных модулей — 41,4%  
 

Солнечные батареи с призмами.

Другая разновидность солнечных батарей повышенной эффективности, это солнечные батареи, в состав которых входят призмы, разлагающие солнечный свет на несколько спектров. И несколько разных разновидностей фотоэлементов, расположенных полосами, и поглощающих оптимальные для своей генерации спектры света. Фотоэлементы с призмами имеют высокий КПД. Но они слишком дороги для массового использования. Из-за призм, у них высокий вес. И они требуют точной ориентации на солнце. Возможно, в будущем, солнечные батареи с призмами станут дешевле и доступнее. Но сейчас они слишком дороги и не удобны для массового использования.    
Статья:  Фотоэлемент с призмой побил мировой рекорд КПД для солнечных батарей   
 

Линзовые солнечные панели.  

В составе солнечных панелей, так же иногда используются линзы. Дешевые пластиковые линзы работают как концентраторы. Концентрируя солнечный свет на небольших фотоэлементах. И за счет этого удается в десятки раз снизить площадь фотоэлементов. Линзовые солнечные батареи, требуют точной ориентации на солнце. Когда на рынке не было дешевых фотоэлементов, линзовые солнечные батареи считались альтернативным способом снизить стоимость солнечной энергии. Сейчас они не имеют массового распространения.  
Статья:  Линзовые солнечные панели. Плоские и сферические


Перовскитные фотоэлементы.  

Фотоэлементы на основе типа полупроводников «Перовскита», способного служить дешевой заменой кремния, считаются перспективной разновидностью массовых фотоэлементов будущего.  
Фотоэлементы на перовските значительно проще в производстве и дешевле кремниевых. Их основным недостатком считается низкий КПД. Но в последние годы, ученым удалось повысить их КПД до приемлемых значений,  и некоторые фирмы, ведут подготовку к началу их серийного производства.  
Фотоэлементы на перовските в 5 – 7 раз дешевле традиционных, кремниевых. Если они выйдут на массовый рынок. Их появление сделает революцию в солнечной энергетике. Солнечная энергетика станет ощутимо дешевле других источников энергии, станет массовой и широко распространенной. Станет одной из основ мировой энергетики.      
Статьи о перовскитных фотоэлементах.
1:  Перовскитные солнечные элементы    
2:  Российские ученые создали перовскитные солнечные панели с рекордным КПД
3: КПД перовскитных солнечных модулей удалось повысить до 66%  



Общие свойства фотоэлементов, в качестве преобразователей солнечного излучения в электрическую энергию, это:
 
Удобство в эксплуатации. Солнечные панели, технически простые устройства. В них нет движущихся частей, бывают только вспомогательные моторчики, поворачивающие панели по направлению к солнцу. А потому солнечные панели могут годами работать, почти не нуждаясь в ремонте и обслуживании.
У современных солнечных батарей не высокая эффективность и высокая цена. Солнечные электростанции, и индивидуальные энергетические установки окупают себя, в среднем за 5 – 12 лет. Экономически они малоэффективны. В настоящее время, фотоэлементы уже не являются вспомогательным источником энергии. Их часто используют в солнечных электростанциях. Или в качестве независимых, автономных источников энергии индивидуального использования. Но они еще не стали по настоящему массовыми. В то же время, солнечные батареи постоянно дешевеют. В области фото генерации появляются новые технологии. Если цены на фотоэлементы снизятся в 2 – 3 раза, фотоэлектрические генераторы, станут реальными конкурентами электростанций на ископаемом топливе. Начнется широкое распространение фотоэлектрических генераторов, и они станут одним из основных источников энергии в мировой энергетике.        
 

Тепловые генераторы, работающие от солнечных концентраторов, зеркал концентрирующих свет.

Солнечное излучение можно превратить в электрический ток, не только при помощи прямой генерации электрического тока в фотоэлементах. Но и через тепловые машины, источником тепла для которых служит сконцентрированный зеркалами солнечный свет.    


Механические генераторы, работающие от солнечного тепла, близкие аналоги традиционных тепловых машин, таких как паровые двигатели или турбинные генераторы электростанций.  

Только они работают не от химического тепла, сгорания топлива, а от тепла солнечного света.  
Тепловые солнечные генераторы, могут быть гибридными. Работать как от солнца, так и от сгорания топлива. В этом одно из их преимуществ. Так как солнечная энергия не постоянная. Она зависит от времени суток и погодных условий. Гибридные источники тепла, могут работать стабильно и постоянно. Когда есть солнце, работать от концентраторов, когда прямых солнечных лучей нет, работать от горючего. Горючим может служить как традиционное топливо, уголь, газ, нефть, так и недорогое возобновляемое топливо, такое как гранулы из растительной клетчатки, или дрова.  
Машины для преобразования тепловой энергии в электрическую, бывают двух основных типов. Поршневые двигатели и турбины.    

Турбинные генераторы. Широко применяются в тепловых электростанциях, или силовых установках крупных кораблей. Они удобны для мощных, промышленных генераторов.  

Поршневые, паровые двигатели. Раньше были распространены в паровозах. Сейчас применяются в паровых двигателях с замкнутым циклом рабочего тела, двигателях «Стирлинга». Генераторы Стирлинга, это многотопливные тепловые генераторы, способные потреблять практически любой вид горючего. Но так же они могут работать и от сконцентрированного солнечного света.  

Комплексы из солнечных концентраторов и генераторов Стирлинга, удобны для маломощных электростанций или генераторов индивидуального использования. Гибридные генераторы на солнечном свете и органическом топливе, могут быть удобными в сельской местности. Так там достаточно свободного пространства для солнечных концентраторов, и есть много отходов фермерского хозяйства, таких как солома или шелуха, из которых можно делать дешевое твердое топливо. В виде гранул или брикетов. Такие гибридные генераторы, могут работать полностью на возобновляемых источниках энергии, солнце и растительной биомассе. Но при необходимости, могут переходить на ископаемое топливо.  
   
Статьи о концентраторных электростанциях и генераторах:  

1:  В Марокко запустили крупнейший в мире концентратор солнечной энергии    
2:  В США была запущена крупнейшая в мире солнечная электростанция башенного типа  
3: Солнечные стирлинги дают бой альтернативной энергетике

     
 

Экономическая эффективность солнечной энергетики.    

Средняя стоимость солнечной энергии, в настоящее время, в среднем, находится в диапазоне от 1 до 5 долларов за ватт генерируемой мощности. Соответственно 1 – 5 тысяч долларов за киловатт. 1 – 5 миллион за мегаватт. Или 1- 5 миллиардов долларов за гигаватт. Такая стоимость генерации сравнима с традиционными электростанциями, на ископаемом топливе, или атомной энергии. Солнечные электростанции рентабельные, но имеют длительные сроки окупаемости, 5 – 12 лет. Они способны конкурировать с традиционными источниками энергии, но не являются сверхприбыльными, не могут создать ажиотажный спрос и быстро занять рыночную нишу традиционной энергетики.  
Автономные солнечные генераторы, включают не только сами генераторы, но и устройства для аккумуляции энергии. Аккумуляторы электрического тока, или тепловые аккумуляторы, для промышленных, концентраторных, электростанций. Электрические аккумуляторы, увеличивают стоимость малых, автономных, генерирующих систем. Поэтому солнечные панели, выгодно использовать в качестве вспомогательного источника энергии. Или в комплексе с другими, автономными генераторами. Например, иметь в доме комплекс из солнечных генераторов, ветряных генераторов и тепловых генераторов, Стирлинга, или двигателя внутреннего сгорания.  
Сейчас в области солнечных генераторов различных типов, идет активный прогресс. Солнечные генераторы быстро развиваются и дешевеют. Сейчас, стоимость генерации недорогими фотоэлементами около 70 – 90 центов за ватт. Если цена генерации солнечными генераторами снизится до 50 – 30 центов за ватт, и ниже. Солнечные генераторы начнут активно вытеснять другие источники энергии, переходя из разряда вспомогательных, в разряд основных.  
Сейчас, устанавливать полностью автономные, солнечные энергетические системы в индивидуальных домах, дорого. Но вспомогательные солнечные генераторы, небольшой мощности, иметь не дорого и удобно. Солнечные генераторы, при современных ценах, выгодны для оснащения мобильных домов, на колесной или плавучей базе. Небольшие переносные солнечные панели, достаточно дешевы для рядовых потребителей. И удобны в качестве источников энергии для электронных приборов, смартфонов или ноутбуков. Или легкого электротранспорта, такого как электрические самокаты, легкие электрокары, или электрические лодки.

Возобновляемое биологическое топливо.  

Биотопливо, так же является источником энергии космической эры. В отличие от солнечной энергии его ресурсы ограничены. Так как биотопливо это продукт накопления солнечной энергии растительными организмами. А объемы растительной биомассы на земле ограничены. И их промышленное использование так же должно ограничиваться, чтобы не наносить ущерб экосистеме.  
Принципы организации промышленной деятельности космической эры, предполагают не только развитие высоких технологий в разных сферах. Но и максимальное использование доступных, местных ресурсов, в разных сферах. В сфере энергетики, таким легко доступным, местным, ресурсом для земли, является топливо биологического происхождения.  
Биологическое топливо, это в основном углеводы растительного происхождения, такие как «Целлюлоза», из которой состоят скелеты растений. Крахмала, или сахара, который растения накапливают в качестве запаса питательных веществ. Или продукты химической переработки этих углеводов. Так же возможно использование в качестве топлива растительных жиров.    


Основные разновидности биотоплива это:  

Твердое биотопливо. Самая простая и древняя разновидность которого, это дрова, или брикеты соломы, которые служили горючим с глубокой древности. Сейчас твердое биотопливо в основном используют в виде гранул, состоящих из измельченной, сухой растительной клетчатки. Топливные гранулы «Пеллеты», делают в основном из отходов переработки древесины, и отходов сельского хозяйства, таких как солома, шелуха, или лузга. Гранулированное твердое биотопливо отличается повышенной калорийностью и удобством для автоматических систем подачи. Пеллеты сыпучие, их удобно перевозить, или подавать из бункеров в печи в автоматическом режиме. Гранилированное, твердое биотопливо, самое дешевое и массовое. Его основной недостаток, в том, что его нельзя использовать в качестве горючего для транспорта.  
Но твердое топливо можно переводить в газообразную форму, при помощи устройств «Газогенераторов». Принцип работы которых, в сжигании твердого топлива с недостатком воздуха. В результате чего, образуется смесь азота, угарного газа и водорода, достаточно калорийная для питания моторов. И на топливных гранулах, могут работать перспективные машины с паровыми двигателями.  

Этиловый спирт. Производимый из растительных продуктов с высоким содержанием сахара или кархмала. В основном, отходов переработки сахарного тростника или зерна. Используется в качестве моторного топлива в развивающихся странах с теплым климатом, и хорошо развитой аграрной индустрией. В основном в латинской Америке.    

Биодизель. Растительное масло, из некоторых высокопродуктивных масличных культур, таких как Рапс, используется для производства «Биодизеля». Биодизель, в основном производится и используется в Европе.  

Недостатки современных разновидностей моторного биотоплива, в том, что на их производство идут продукты, которые можно использовать для питания людей. Спирт который производится из не съедобных отходов, так же широко используется в медицине и промышленности. И сжигать его довольно расточительно, с точки зрения экономии мировых, пищевых, ресурсов.  

Синтетическое жидкое горючее. Производимое из дешевой растительной клетчатки, могло бы стать хорошей альтернативой спирту и биодизелю из съедобного растительного масла. Но современные технологии производства синтетического бензина из растительной биомассы слишком дорогие и не имеют массового распространения. Сейчас, разрабатываются перспективные технологии, прямой перегонки растительной клетчатки в моторное топливо, при нагревании с катализаторами. Или прямое преобразование клетчатки в вещества подобные бензину при помощи генетически модифицированных микроорганизмов. Но эти технологии еще не вышли на массовый рынок.  

Жир водорослей. Выращивание водорослей с высоким содержанием жира, считается одним из альтернативных методов производства биологического горючего. Водоросли быстро растут и удобны для промышленной культивации. Жир водорослей это высококалорийное и универсальное топливо, по своим свойствам похожее на нефть. Жир можно использовать как топливо для дизеля, авиационных турбин, топок судов, электростанций или котельных. Или перерабатывать в бензин, аналогично переработке нефти.  

Основные преимущества биологического топлива, в том, что оно дешево, возобновляемо, экологично и широко распространено. Основные недостатки в ограниченности его ресурсов. Мировых ресурсов биотоплива слишком мало чтобы оно могло стать основой топливно энергетической индустрии будущего. Это направление может быть только вспомогательным.  
 

Ветряные генераторы.  

Генерация электричества за счет энергии ветра, является одним из бестопливных, чистых, источников энергии. Из возобновляемых, легкодоступных, источников энергии, ветряная энергия самая малоэффективная и сильно зависящая от погодных условий. Ветряные генераторы выгодны только в регионах с постоянными ветрами. В регионах, где нет постоянных сильных ветров, ветро генераторы не рентабельны.  

Средний срок окупаемости ветряных генераторов составляет от 2, до 10 лет. С экономической точки зрения наиболее рентабельные небольшие, маломощные, «Домашние», ветряные генераторы. Так как они имеют низкую стоимость, не требуют установки фундамента, и дорогого обслуживания. Соответственно у них малый срок окупаемости, около 2 – 5 лет. Для энергообеспечения дома, всегда лучше купить несколько маломощных ветряных генераторов, мощностью около 1000 ватт, чем один мощный, на 5 – 10 тысяч ватт.
 
Ветро генераторы в среднем уступают по эффективности солнечным или биотопливным источникам энергии. Но их эффективность зависит от конкретных условий. Так в северных регионах, на открытой местности, где мало солнца, но много ветра, солнечные генераторы, могут быть эффективны. И могут играть роль основных, бестопливных источников энергии. Но в большинстве случаев, ветрогенераторы хороши как резервные источники энергии. И могут работать в комплексных системах независимого энергоснабжения, вместе с солнечными и тепловыми генераторами.  
В перспективе, новый промышленный уклад, может снизить стоимость ветряных генераторов и повысить их рентабельность. За счет производства самых тяжелых деталей, стоек и роторов на мобильных микро предприятиях. Из местных ресурсов, песка или каменистого грунта. Ветро генераторы, состоящие из волокнистой керамики и минеральной ткани, производимые рядом с местом установки, будут стоить дешевле.  


Энергетика космической эры, и ее вероятная эволюция, от настоящего времени до цивилизации космического уровня.  

В энергетике космической эры, основную долю будет занимать солнечная энергия. Атомные ректоры новых поколений,  топливом для которых будет обедненный уран, будут занимать второстепенную позицию. Примерно такую же, как какую атомная энергетика занимает сейчас, по отношению к ископаемому топливу. Сейчас атомная энергетика занимает 10% в мировой энергетике, в будущем, возможно, ее доля вырастет до 30%. Возобновляемое биологическое топливо, так же будет занимать вспомогательную позицию. Но индустрия биотоплива будет активно развиваться. Термоядерная энергетика, слишком сложная и дорогая. Она не сможет активно развиваться в ближайшие десятилетия. Возможно через 50 лет, появятся чистые реакторы синтеза не выделяющие нейтронов. И тогда чистые термоядерные реакторы смогут стать одной из основ мировой энергосистемы и космических транспортных систем.    

Основной источник энергии способный в близкой перспективе заменить ископаемое топливо, обеспечить энергетические ресурсы для нового промышленного рывка и перехода человечества на космический уровень, это солнечная энергия. Она исходит от бесплатного чистого источника, ее ресурсы неисчерпаемы. В отличие от атомной энергии, солнечные генераторы, бывают не только промышленными, но так же малыми и мобильными, удобными для децентрализованной индустрии нового уклада.    
Для приблизительных оценок ресурсов солнечной энергии для земли, можно привести пример. Для полного обеспечения земной энергетики, при современном уровне технологий, нужна солнечная электростанция занимающая площадь Франции. В пустынных регионах, таких как пустыни северной и центральной Африки, Азии и северной Америки, свободно помещаются десятки участков, имеющих площадь Франции. Логично предположить, что при снижении цены на солнечную энергию, пустынные регионы в экваториальных и субэкваториальных широтах, будут застроены солнечными электростанциями. И превратятся в глобальные кластеры энергетики и промышленности. Способные обеспечить рост энергетики и производства в десятки раз выше современного. Это не считая малых, и индивидуальных солнечных генераторов, равномерно распространенных по всей планете. И солнечных генераторов водного и воздушного (Дирижабли), базирования. Суммарное поступление солнечной энергии на землю в 4 тысячи раз превышает потребности современной энергетики. Ресурсов солнечной энергии для нового промышленного рывка, который будет сопровождать переход человечества на новый промышленный уклад, на земле достаточно.  

С началом массовой индустриализации космоса, солнечная энергетика будет переходить в космическое пространство. Где ее ресурсы по земным меркам совершенно неисчерпаемы. И позволяют обеспечить энергией индустриализацию близких к солнцу участков солнечной системы, от Меркурия, до основного пояса астероидов.  

Строительство орбитальных солнечных электростанций начнется одновременно со строительством других элементов космической транспортно индустриальной инфраструктуры. В космосе, солнечный свет, можно собирать в мощные потоки, при помощи концентраторов, состоящих из тонкой зеркальной пленки, микронной толщины. Такая пленка дешевая и легкая. В условиях космоса, отсутствия тяжести и ветра, можно строить гигантские площади из сверхтонких зеркальных концентраторов, имеющих высокую производительность при малой массе. Сконцентрированный солнечный свет, можно преобразовывать в электричество при помощи тепловых генераторов, или специальных фотоэлементов, имеющих высокий КПД и рассчитанных на работу при высокой температуре.  

Выработанную на орбитальных станциях энергию, можно транспортировать на землю в виде микроволновых лучей. Поставляя ее в нужные регионы без длинных линий электропередачи, нефтеналивных танкеров, или труб для транспортировки нефти и газа, тысячекилометровой длинны.  
Децентрализованная, массовая солнечная энергетика, состоящая из малых генераторов, будет развиваться одновременно с промышленными солнечными электростанциями. Технологический прогресс, будет приводить к постоянному совершенствованию солнечных батарей, и других индивидуальных солнечных генераторов. Будет уменьшаться их стоимость, расти их КПД. На рынке будут распространяться тонкопленочные солнечные батареи, удобные в глобальной торговле, так как их можно продавать почтовыми посылками.  

Современная индустрия индивидуальных солнечных батарей и солнечных электростанций малой мощности, это прямой предшественник децентрализованной солнечной энергетики космической эры. Сейчас децентрализованная солнечная энергетика занимает малую долю в энергетике, земли доли процента. Но, тем не менее, это уже сложившаяся массовая индустрия.    
Современные индивидуальные системы энергоснабжения, мощностью от нескольких киловатт, до десятков киловатт, на солнечных генераторах. Способные обеспечивать энергией дома. По экономической выгоде, сейчас находятся на одной ступени с централизованным энергоснабжением. Они выгодны, но имеют слишком длительный срок окупаемости, 5 – 7 лет. Сейчас солнечные батареи проходят ценовой барьер, который сделает их из экзотического способа энергоснабжения массовым. Стоимость солнечных батарей постоянно снижается, с 2006 по 2016, за десять лет, она снизилась с 3,50 $ до 0,7$ за ватт генерируемой мощности. И за 2017 год снизилась до 0,49$ за ватт. Сейчас на середину 2018 года приближается к 0,42$ за ватт. После снижения цены в 2 – 3 раза, индивидуальные солнечные генераторы, станут выгоднее централизованного энергоснабжения, и начнется их активное, повсеместное распространение.  
В будущем, развитие нового промышленного уклада. Легких, мобильных производственных микро предприятий, так же будет стимулировать развитие индивидуальных солнечных энергетических систем. Так как автономный источник энергии позволит микро предприятиям работать независимо от электрических сетей. Сделает их более независимыми в работе. Современный аналог микро предприятия будущего, это 3Д принтер, работающий от переносных солнечных панелей. Или микро цех, размещенный в трейлере работающий от солнечных панелей на крыше и стенах.  

Легкие и переносные солнечные генераторы, служащие вспомогательными источниками энергии, для подзарядки электронных приборов, таких как ноутбуки или сотовые телефоны. Или индивидуального электрического транспорта, такого как электро самокаты, велосипеды, или мини картинги. Сейчас выгодны, и удобны для индивидуальных потребителей. Их цена не высока, но они добавляют свободы и удобства в жизни, позволяя пользоваться электронными приборами и легким электротранспортом независимо от централизованных электрических сетей.    



В этом посте я перечислил основные типы энергетики космической эры.

Малозначимые с точки зрения энергетики космической эры, альтернативные источники энергии, такие как гидроэлектростанции современного типа, приливные электростанции или геотермальную энергию упоминать не стал. Так как у них нет потенциала, чтобы стать основой глобальной энергосистемы космической цивилизации. Они слишком локальные. Привязанные к определенной местности и у них слишком ограниченные ресурсы.  

Перечисленные в посте источники энергии, с высокой вероятностью будут составлять глобальную энергосистему космической цивилизации.
Доминирующее место в энергетике космической эры занимает солнечная энергетика. Солнце неисчерпаемый источник энергии, как для индустрии земли, так и для будущей индустрии солнечной системы.

Современная солнечная энергетика, в том числе и индивидуальные генераторы, это прямой предшественник энергетической индустрии космической эры. Работающий на основе тех же принципов и технологий, на которых будет работать глобальная энергетика космической цивилизации. Это фундамент, на котором будет развиваться солнечная энергетика космической цивилизации.  

Перечисленные в посте источники энергии, являются предшественниками глобальной энергосистемы космической цивилизации. Используя их для себя, люди могут становиться участниками индустрии космической эры в энергетической сфере. Получать для себя блага и преимущества, которые дает независимое энергообеспечение. И своим участием вносить вклад в переформатирование современной, земной, энергетики на стандарты энергетики космической цивилизации.

 
The concept of an easy-to-manufacture thermonuclear reactor, UW, is 10 times cheaper than previously known counterparts.

May increase the chances of accelerated development of thermonuclear energy in the land industry.
And the creation of powerful orbital tugs with thermonuclear engines. Facilitate industrial transport links within the solar system.

Accelerating the development of fusion reactors. One of the main areas of energy and transport of space civilization.

www.washington.edu/news: https://www.washington.edu/news/2014/10/08/uw-fusion-reactor-concept-could-be-cheaper-than-coal/




Концепция простого в производстве термоядерного реактора, UW, в 10 раз дешевле ранее известных аналогов.

Может увеличить шансы на ускоренное развитие термоядерной энергетики в промышленности земли.
И создание мощных орбитальных буксиров с термоядерными двигателями. Облегчающих промышленное транспортное сообщение в пределах солнечной системы.

Ускоряя развитие термоядерных реакторов. Одного из основных направлений энергетики и транспорта космической цивилизации.

Термоядерный реактор от UW может быть дешевле угольной электростанции. Hi news: https://hi-news.ru/research-development/termoyadernyj-reaktor-ot-uw-mozhet-byt-deshevle-ugolnoj-elektrostancii.html?fbclid=IwAR02FpajG2HWWsNG99csHdDTFQhCJjh0y7_C0jesFe1edtG6fRcDdlnwLIM