Solarstrom aus dem All auf die Erde strahlen? Lachen Sie nicht. Die Idee – einst als technisch und finanziell nicht umsetzbar abgeschrieben – wird von mehreren Ländern aktiv in Betracht gezogen, darunter die USA, China, Korea, Japan und Großbritannien. Auch die Europäische Weltraumorganisation ist beteiligt. Im Januar sagte die ESA, sie werde 13 der 85 Vorschläge finanzieren, die sie erhalten hatte, nachdem sie einen Aufruf zur Einreichung von Ideen im Zusammenhang mit weltraumgestützter Solarenergie (SBSP) veröffentlicht hatte.
Auf Ihrer Webseite, sagt die ESA: „Indem wir „in die Nähe der theoretischen Übertragungseffizienzen über elektromagnetische Wellen (50–60 %) kommen … könnten wir etwa 400 W Elektrizität pro Quadratmeter auf Empfängern auf der Erde erzeugen, was etwa dem Zwei- bis Dreifachen unserer Menge entspricht könnten von der gleichen Fläche terrestrische PV-Module erhalten.“ Einer der entscheidenden Faktoren für SBSP ist, dass es 24 Stunden am Tag in Betrieb ist, was bedeutet, dass – theoretisch – keine großen Batteriespeicheranlagen erforderlich wären und die von oben nach unten gestrahlte Energie jeden Tag den ganzen Tag über kontinuierlich wäre.
Das britische Ministerium für Unternehmens-, Energie- und Industriestrategie hat eine Studie von Frazer-Nash Consultancy in Auftrag gegeben, die im September 2021 veröffentlicht wurde. Betitelt Weltraumbasierte Solarenergie – den Weg zum Netto-Nullrisiko abbauen, die Studium identifizierten die folgenden Faktoren als Treiber für das erneute Interesse an SBSP.
- Ein neuer politischer Wille existiert jetzt, da Länder nach verschiedenen Technologien suchen, um ihre Volkswirtschaften zu dekarbonisieren und bis 2050 Netto-Null zu erreichen.
- Die Kosten für kommerzielle Weltraumstarts sind dramatisch gesunken, da private Unternehmen in den Markt eintreten.
- Neue hochmodulare Festkörper-Solarsatelliten-Designs wie SPS-Alpha und CASSIOPeiA wurden für die großvolumige kommerzielle Herstellung konzipiert. Auch das senkt die Kosten.
- Die Technologien, die erforderlich sind, um SBSP Wirklichkeit werden zu lassen, sind ausgereift. Dazu gehören hochkonzentrierte Photovoltaik (PV)-Module, drahtlose Stromübertragung und Weltraumrobotik.
- Die Länder sehen ihre Fähigkeit, unbegrenzt erschwingliche Energie aus dem Weltraum zu jedem Punkt auf dem Planeten zu liefern, als eine Möglichkeit, globalen Einfluss auszuüben, was durch die Tatsache belegt wird, dass nicht nur Großbritannien und Europa kürzlich ihr Interesse erneuert haben, sondern auch die USA, China, Japan und Südkorea.
Diese Studie ergab, dass die nivellierten Energiekosten aus weltraumgestützter Solarenergie niedriger als die der meisten konventionellen Wärmeerzeugungsquellen und nur geringfügig höher als die von Solar- und Windenergie wären.
Bildnachweis: UK.gov
Weltraumgestützte Solarenergie-Initiativen
Entsprechend Der Hügelerwartet China, bis 2028 einen Satelliten zu starten, der als Testumgebung für SBSP dienen wird. Basierend auf den Lehren aus diesem ersten Satelliten wird es etwa zwei Jahre später einen aktualisierten Satelliten starten. Nach einer Reihe von Upgrades hofft die chinesische Regierung, kommerziell erschwinglichen Strom von einer Raumstation nach unten schicken zu können das wird bis dahin genauso viel Energie produzieren als aktuelles Kernkraftwerk bis 2050. Chinas Chongqing Collaborative Innovation Research Institute for Civil-Military Integration hat Power-Beaming-Experimente durchgeführt und baut eine SBSP-Testanlage, berichtet die Zeitschrift für Erdöltechnologie.
Die US Air Force ist plant den Start einer eigenen „Power-Beaming“-Testmission – die es als Mittel sieht, um die entfernten Kampfbasen der Zukunft mit Strom zu versorgen – bis 2024, so Space.com. Wie so oft in den USA besteht der Anstoß für diese Forschung darin, Wege zu finden, um militärische Operationen voranzutreiben. Im katastrophalen Krieg im Irak wurden mehr Opfer von Menschen erlitten, die Treibstoff in vordere Operationsgebiete lieferten, als im eigentlichen Kampf.
Die Frazer-Nash-Studie stellte fest, dass „ein 180-Millionen-Dollar-Verteidigungsforschungsprogramm unter der Leitung von Northrop Grumman und dem US Air Force Research Lab (AFRL) zur Entwicklung und Demonstration von Technologien, einschließlich leichter Sandwich-PV/RF-Module und leichter ausziehbarer Spiegel, im Rahmen des SSPIDR (Space Solar-Power Incremental Development and Research) Project“, ist im Gange. Das US Naval Research Lab hat auch mit dem Raumflugzeug X-37B Experimente zur Energiegewinnung und -umwandlung im Weltraum durchgeführt. Die NASA hat eine eigene Studie in Auftrag gegeben.
Das Vereinigte Königreich hat erklärt, dass zwei SBSP-Systeme gezeigt haben, dass das Abstrahlen von Energie aus dem Weltraum technisch möglich ist. Das von Mankins Space Technology in den USA entwickelte SPS-Alpha ist ein solches System. Das andere ist CASSIOPeiA (Constant Aperture, Solid State, Integrated, Orbital Phased Array), das von der International Electric Company in Großbritannien entwickelt wurde. Beide sind modulare Solid-State-Designs, die in Massenproduktion hergestellt werden können.
Ein aktueller Artikel in Forbes stellten fest, dass Mikrowellenstrahlsysteme bis zu 1 GW Energie an terrestrische Empfänger übertragen könnten, genug, um eine große Stadt mit Strom zu versorgen, während Lasersysteme 1 bis 10 MW pro Satellit erzeugen und daher ein Netzwerk von Hunderten von Satelliten erfordern würden.
Das wegnehmen
Wenn Sie bereit sind, dieses jüngste Wiederaufleben des Interesses an weltraumgestützter Solarenergie als eine weitere wilde und verrückte Idee abzutun, die keine Hoffnung hat, jemals irgendwohin zu gelangen – tun Sie es nicht. Denken Sie daran, dass die Kosten für Solarmodule um 99 % gesenkt wurden, seit sie zum ersten Mal erhältlich waren. Die ersten LED-Leuchten waren so schwach, dass niemand dachte, dass sie für irgendetwas Nützliches gut sein würden. Windkraftanlagen von vor 40 Jahren sehen im Vergleich zu den enormen Bauwerken, die heute in Betrieb genommen werden, wie Spielzeug aus.
Sag niemals nie, mit anderen Worten. Es gibt natürlich Probleme. Winzige Asteroiden und Weltraumstaub könnten die Satelliten verwüsten. Sonnenwinde könnten Mikrowellenstrahlen von den Empfangsgeräten am Boden ablenken. Reparaturen und Wartung im Weltraum sind schwierig und teuer. Das Zeitalter der unbegrenzten Energie aus dem Weltraum steht eindeutig nicht vor der Tür. Aber es ist auch nicht etwas, das Jahrhunderte entfernt ist.
Die große Herausforderung besteht darin, die Nationen der Welt davon abzuhalten, sich gegenseitig in die Luft zu jagen, während wir auf die Segnungen der weltraumgestützten Solarenergie warten. Nicht nur das, die Auswirkungen eines sich erwärmenden Planeten werden weiterhin Umwälzungen in der menschlichen Gesellschaft hervorrufen. Es ist zum Beispiel sinnlos, riesige Strommengen in den amerikanischen Südwesten zu beamen, wenn es kein Wasser gibt, das es den Menschen ermöglicht, in Phoenix, Las Vegas und Südkalifornien zu leben. Vielleicht gibt es für Menschen wichtigere Probleme, für die Menschen Lösungen finden müssen, als weltraumgestützte Solarenergie.
John Mankins ist ein ehemaliger NASA-Wissenschaftler, der in den 1990er Jahren an der Spitze der Erforschung von SBSP stand, bevor die Idee aufgegeben wurde. Er ist auch die Person hinter dem SPS-Alpha SBSP-System, das von der britischen Regierung geprüft wird. Er sagt Forbes, „Es gibt immer das Thema Geopolitik. Denn wenn Sie sich auf einer äquatorialen Umlaufbahn befinden, einer geostationären Erdumlaufbahn, können Sie viel von der Erde unter sich sehen. Für mich ist es eine Herausforderung, sich vorzustellen, wie es jemals zu einer Einigung kommen könnte, so etwas zuzulassen.“
Vielleicht könnte etwas Forschung darüber, wie Menschen kooperativ auf einem nachhaltigen Planeten zusammenleben können, genauso wichtig sein – wenn nicht sogar wichtiger – als zu lernen, wie man Solarenergie von Satelliten im Weltraum überträgt.
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