Какова типичная потребность в энергии и углеродный след космического запуска?

Сколько парниковых газов выделяется на кг запущенного в космос, какая еще энергия нужна? В рамках этого вопроса давайте проигнорируем энергию, заложенную во всех механизмах, и просто посмотрим на ракетное топливо (имеется в виду как окислитель, так и восстановитель) - тогда нам нужно будет рассмотреть три вещи. Во-первых, мы должны быть в состоянии найти четкую цифру для выпущенных С О 2 :

  • Сгорание самого топлива

Для двух других звеньев производственной цепочки нам потребуются данные о потреблении энергии, поскольку фактический углеродный след сильно зависит от фактического метода производства.

  • производство топлива из первичных ресурсов
  • (возможно) сжатие и охлаждение газообразного топлива
Просто чтобы добавить возможный источник газов GH, вклад также может быть связан с топливом в SRB. Например два Ариана 5. Сколько парниковых газов образуется при сжигании твердотопливных ракет?
Если вы заинтересованы в производстве парниковых газов, основной фактор — это водяной пар, за которым следует метан. CO2 вносит лишь незначительный вклад в общий парниковый эффект.

Ответы (1)

Большинство современных ракет работают на жидком кислороде и жидком водороде, который вступает в реакцию с водяным паром. В этой реакции нет углерода, поэтому выход монооксида углерода и диоксида углерода в реакции равен нулю.

Что касается выброса CO 2 при производстве жидкого кислорода и жидкого водорода: они производятся путем расщепления воды на кислород и водород посредством электролиза с последующим сжатием. Для этого есть разные способы, но все они требуют большего или меньшего количества электроэнергии. След CO 2 в значительной степени зависит от того, как эта энергия создается. Когда вы используете энергию из регенеративных ресурсов или ядерной энергии, можно было бы запустить ракету с полностью нейтральным выбросом CO2.

Некоторые другие способы разделения воды на составляющие ее компоненты (водород в качестве топлива и кислород в качестве окислителя) представляют собой процесс прямого солнечного разделения воды , в котором солнечная энергия напрямую используется для получения водорода из воды без прохождения промежуточной стадии электролиза:

  • Фотоэлектрохимическое расщепление воды — в этом методе используются полупроводниковые электроды в фотоэлектрохимической ячейке для преобразования энергии света в химическую энергию водорода. По сути, существует два типа фотоэлектрохимических систем: в одном используются полупроводники или красители, а в другом используются растворенные комплексы металлов.
  • Фотобиологические - они включают в себя генерацию водорода из биологических систем с использованием солнечного света. Некоторые водоросли и бактерии могут производить водород при подходящих условиях. Пигменты водорослей поглощают солнечную энергию, а клеточные ферменты действуют как катализаторы для расщепления воды на водород и кислород.
  • Высокотемпературные термохимические циклы - в этих циклах используется солнечное тепло для производства водорода путем расщепления воды с использованием термохимических стадий.
  • Газификация биомассы - при этом используется тепло для преобразования биомассы в синтетический газ, богатый водородом.

Ни один из них не требует дополнительной электроэнергии, а их выбросы углерода равны нулю. Сюда не входит электроэнергия, используемая для сжатия и охлаждения криогенных топлив Lox/LH2 . Однако в случае использования электролиза с использованием более низкой теплотворной способности водорода электрическая энергия, необходимая для производства одного кг водорода, составляет 51 кВтч при КПД электролизера 65%.

Но все еще используются более старые конструкции, в которых первая или даже все ступени работают на жидком кислороде и керосине, например, российский Союз, который снабжает МКС. Керосин имеет след CO 2 около 2,5 кг на литр . «Союз-2» сжигает около 82 тонн керосина за один запуск . При плотности топлива РП-1 0,81–1,02 г/мл получается примерно 67–84 тонны CO 2 на запуск корабля «Союз 2-1Б» (с использованием 4 ускорителей).

На самом деле, наиболее распространенной парой жидкого топлива для ракет-носителей был керосин (РП-1) и жидкий кислород. Керосин легко воспламеняется в аэрозоле, но это единственная его опасность, в отличие от более неприятных видов топлива, таких как гидразин (на самом деле лужу керосина довольно трудно поджечь). LOX относительно недорог, и, хотя он криогенен и вызывает коррозию металлов, он не такой сильный окислитель, как некоторые другие, которые мы придумали (ирония судьбы). Эта пара заправляла «Сатурн-5», некоторые запуски «Джемини» и практически все российские космические корабли от последнего «Союза» до спутника.
А как же бустеры?
Какова типичная потребность в энергии и углеродный след космического запуска?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v