Соберу в одном месте прикидки расчетов затрат электроэнергии

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

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

Реакция
CO2+4H2->CH4+2H2O

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

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА СЖИЖЕНИЯ КИСЛОРОДА

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

Для заправки Spaceship требуется 860 тонн кислорода.

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

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

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА СЖИЖЕНИЯ МЕТАНА

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

Для заправки Spaceship требуется 240 тонн метана.

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

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

РАСХОД ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ДОБЫЧУ ЛЬДА

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

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

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

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

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

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