Celle a combustibile per illuminare la notte lunare

Come sopravvivere in un ambiente senza acqua ne vento e senza la luce solare per settimane intere?
E’ una domanda che dovrà trovare risposta prima di tornare sulla Luna perchè in qualsiasi posizione si vorrà realizzare una base lunare ci saranno questi problemi.
La posizione prescelta è probabilmente al polo Sud lunare il quale potrà alleviare questo disagio il quale però rimarrà inevitabilmente un quesito da risolvere.
Mentre in alcuni luoghi della Luna la notte dura fino a 334 ore al polo questo periodo può essere ridotto fino a 100 ore circa, ma sorgeranno altri problemi, il Sole sarà sempre molto inclinato, sulla Luna non c’è aria per cui non ci si dovrà preoccupare dell’assorbimento atmosferico ma basterà una piccola duna o collina o cratere a oscurare i pannelli solari che riceveranno i raggi del Sole quasi orizzontali.
La soluzione potrebbe arrivare dalle celle a combustibile e in particolare da un derivato di un attuale modello studiato per un velivolo ad energia solare.
Nel 2005 l’ing. elettronico David Bents e il suo team del Glenn sono riusciti a realizzare per la prima volta un sistema chiuso a celle a combustibile.
Una cella a combustibile tradizionale utilizza ossigeno e idrogeno per produrre elettricità, producendo come scarto acqua, un sistema rigenerativo oltra a fare questo è in grado, fornendo energia elettrica, di ri-produrre ossigeno e idrogeno per elettrolisi partendo dall’acqua.
Basandosi su questo sistema il prototipo realizzato è completamente chiuso, nulla entra e nulla è scartato se non energia elettrica e calore con una vita teoricamente infinita senza mai essere rifornito.
Il funzionamento è quindi simile a quello di una batteria ricaricabile ma il vantaggio è, oltre alla durata, la capacità di immagazzinare dalle 4 alle 6 volte più energia a parità di peso.
Nell’estate 2005 questo sistema è stato testato in maniera continua e senza interruzioni per 5 giorni e 5 notti.
Ora si sta lavorando ad una versione migliorata e non ottimizzata per il volo atmosferico ma più specificatamente per la base lunare, il primo prototipo comincerà la fase di sviluppo nel 2008.

Sembrerebbe una buona idea a meno che non si voglia usare l’energia nucleare come nella base Luna di Spazio 1999

Credo proprio che se la NASA vorrà tornare sulla Luna per rimanerci, dovranno essere messe a punto molte nuove tecnologie, come è stato fatto durante il programma Apollo. Credo si stiano studiando anche dei pneumatici rivoluzionari.

Questa cosa non mi torna…
Le leggi della termodinamica non danno scampo…

Uhmm no, perchè?
Se ho dei pannelli che mi producono 100W e me ne servono 40 per il mantenimento della stazione, gli altri 60 posso utilizzarli per produrre idrogeno, visto che l’efficienza non sarà ideale nell’elettrolisi mettiamo di averne 55 realmente convertiti in idrogeno, anche l’efficienza delle celle a combustibile non sarà ideale per cui alla fine riotterrò 50W in potenza elettrica ritrasformando tutto l’idrogeno in acqua.
Quindi alla fine non è entrato ne uscito nulla se non il calore disperso e l’energia elettrica “aggiuntiva” per compensare la non idealità di elettrolisi e cella.
Mi sfugge qualche cosa o il conto può tornare?

Se esce calore allora il sistema non potrà essere “chiuso” ed andare avanti all’infinito senza essere rifornito; l’energia persa con il calore andrà sostituita con qualche rifornimento.
Inoltre le leggi della termodinamica non permetterebbero l’esistenza di macchine termiche con rendimento 100%.

Ovvio che le mie conoscenza di fisica sono un po’ (più di un po’) arrugginite e quindi posso benissimo sbagliarmi di brutto…

No, ma infatti il sistema non è chiuso nel senso “fisico” del termine, ma chiuso nel senso che non dovrà essere rifornito con acqua o idrogeno o ossigeno, ma una volta riempito continuerà ad usare le stesse risorse.
Fisicamente il sistema non è chiuso infatti deve entrare e uscire energia elettrica e il calore disperso.

direi che il “loop” è chiuso, cioè il sistema nel senso “sistemistico”, sbaglio?
scusate il gioco di parole! :stuck_out_tongue_winking_eye:

Anche se ogni tanto (qualche mese o qualche anno) dovesse essere rifornito mi sembra comunque un enorme passo avanti rispetto ai sistemi attuali. E sicuramente una strada da percorrere.

Quali sarebbero i vantaggi di un sistema chiuso?
Io vedrei meglio un sistema “aperto” che utilizzi ossigeno e acqua comune, in base alle esigenze presenti e future (decidendo, nel caso serva accumulare più energia, di usare una maggiore quantità di ossigeno e idrogeno).
Inoltre basterebbe poco per “chiudere i rubinetti” e rendere il sistema “chiuso”, nel senso in questione.
Chiaramente si ha una maggiore complessità, se non altro perché questo sistema deve essere integrato con la struttura della base lunare e un sistema semi-automatico di gestione.

Cavolo ma è incredibile come una parola possa creare mille incomprensioni diverse… :smiley:
Anche in questo caso non penso si intenda “chiuso” dal punto di vista di immodificabile ma semplicemente che potrà effettuare un intero ciclo senza disperdere o consumare ossigeno, idrogeno e acqua… non che non sia possibile rabboccare, ampliare o modificare la gestione…

Non ho ben capito cosa intendi con “che utilizzi ossigeno e acqua comune”.

Sinceramente della discussione sul “chiuso” non ho letto quasi nulla, mi sono fermato al significato nel tuo post originale:
“Basandosi su questo sistema il prototipo realizzato è completamente chiuso, nulla entra e nulla è scartato se non energia elettrica e calore con una vita teoricamente infinita senza mai essere rifornito.”
Al che mi chiedevo: presentare questa caratteristica mi ha fatto concludere (probabilmente errando) che il suo funzionamento nominale sia appunto chiuso, facendo uso di acqua/H2O2 propri, prevedendo chiaramente la possibilità di utilizzare questi elementi contenuti in una serie di serbatoi “comuni”, utilizzabili da altre apparecchiature.
Quindi mi chiedo: ma non sarebbe più vantaggioso usare un sistema che, in funzionamento nominale, faccia uso dei serbatoi detti sopra?
Il senso del mio post non è verso la critica, ma verso una discussione aperta: ho espresso un quesito che mi è passato per la testa e volevo sentire cosa ne pensassero altri utenti del forum. :slight_smile:

Si si ci mancherebbe :wink:

Si ma non penso che l’idea dei serbatoi sia scartata, il prototipo “chiuso” serviva a dimostrare che non c’era deficit fra gli ingressi e le uscite fra combustibili e prodotti. Che poi vengano collegati a serbatoi comuni o a qualsiasi altra fonte penso sia logico, ma l’intento era quello di far capire che non avrebbero intaccato le riserve per produrre energia elettrica :wink:

Se ho capito bene è il concetto di costruire una “batteria ricaricabile” sigillata che si carica con il Sole e permette di prelevare energia in modo costante riducendo a zero la manutenzione e la necessità di interventi esterni.
Dal sole prendo “200” (o 210 per compensare le perdite per la legge della termodinamica) per il 50% del tempo e dal sistema prendo “100” per il 100% del tempo.
Oltretutto le reazioni chimiche di quel tipo riescono ad immagazzinare una quantità notevole di energia che mi permette di considerare un periodo di 100% di tempo molto lungo, come i 28gg circa della rotazione lunare… :wink:

Esatto, funzionerebbe esattamente come una batteria collegata ad un impianto, e come attualmente fa la ISS nei periodi d’ombra, il vantaggio è nella maggiore efficienza dell’idrogeno nell’immagazzinare energia, rispetto ai metodi più tradizionali, e al grosso risparmio in peso sia del sistema in se e sia perchè lo stesso oggetto può funzionare sia da generatore che da “immagazzinatore”. Soprattutto in ambienti spaziali, dove, se il “deposito” è in ombra, la dispersione termica è veramente piccola per la bassa temperatura dello spazio esterno, aumentando ancora di più la resa.

:kissing_heart: Io mi chiedo come mai nessuno ci avesse pensato prima, visto che le due tecnologie sono disponibili separatamente da decenni. Evidentemente, nel combinare elettrolisi e celle a combustibile devono esserci state delle sfide tecnologiche che solo ora si è stati in grado di superare. Tiro a indovinare, ma una di queste potrebbe essere la separazione dell’idrogeno e dell’ossigeno, che se mescolati formano una miscela esplosiva in grado di autoinnescarsi con una semplice scarica statica.

Si penso anche io ci fossero dei limiti tecnologici a combinare le due cose… soprattutto in campo aerospaziale dove non si può certo imbarcare un sistema da una tonnellata…

Forse anche il fatto che sulla Luna c’è gravità, anche se poca.
Probabilmente semplifica le cose.