Es klingt wie Science-Fiction: Riesige Solarkraftwerke, die im Weltraum schweben und enorme Mengen an Energie auf die Erde ausstrahlen.
Deckung unseres Energiebedarfs mit Solarkraftwerken im Weltraum. Diese Idee wurde lange Zeit vom russischen Wissenschaftler entwickelt Konstantin Ziolkowski In den 20er Jahren war es eine Inspiration für Schriftsteller.
Ein Jahrhundert später machen Wissenschaftler jedoch große Fortschritte, um diese Idee Wirklichkeit werden zu lassen. Die Europäische Weltraumorganisation ESA hat das Potenzial dieser Bemühungen erkannt und ist es jetzt versuchen zu finanzieren diese Projekte. Er sagt voraus, dass die erste industrielle Ressource, die wir aus dem Weltraum erhalten werden, „abgestrahlte“ Energie sein wird. Werden wir Solarkraftwerke im Weltraum haben?
Die Einsätze sind sehr hoch
Der Klimawandel ist die größte Herausforderung unserer Zeit. Von steigenden globalen Temperaturen bis hin zu sich ändernden Wettermustern sind die Auswirkungen des Klimawandels bereits auf der ganzen Welt zu spüren. Die Bewältigung dieser Herausforderung erfordert radikale Veränderungen in der Art und Weise, wie wir Energie erzeugen und verbrauchen.
Technologien für erneuerbare Energien haben sich in den letzten Jahren dramatisch entwickelt, mit höherer Effizienz und geringeren Kosten. Eines der Haupthindernisse für ihre Absorption ist jedoch die Tatsache, dass sie keine konstante Energieversorgung zulassen. Die Parks Windräder und Sonnenenergie nur, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint, aber wir brauchen jeden Tag 24 Stunden am Tag Strom. Letztendlich brauchen wir eine Möglichkeit, Energie in großen Mengen in Windparks oder Solaranlagen zu speichern. Dies ist der notwendige Schritt, bevor wir auf erneuerbare Quellen umsteigen können, die unseren Energiebedarf decken.
Solarkraftwerke: Vorteile des Weltraums
Ein möglicher Weg, dies zu umgehen, wäre die Erzeugung von Sonnenenergie aus Solarkraftwerken im Weltraum.
Diese Lösung hat viele Vorteile: Ein Weltraum-Solarkraftwerk könnte umkreisen, um 24 Stunden am Tag Energie von der Sonne zu gewinnen. Die Erdatmosphäre absorbiert und reflektiert auch einen Teil des Sonnenlichts, sodass Solarzellen über der Atmosphäre mehr Sonnenlicht empfangen und mehr Energie erzeugen.
Wie baue ich sie?
Eine der wichtigsten Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, ist das Zusammenbauen, Starten und Bereitstellen derart großer Strukturen. Ein einzelnes Solarkraftwerk könnte eine Fläche von gleich haben 10 Quadratkilometer, was 1.400 Fußballfeldern entspricht. Die Verwendung von Leichtbaumaterialien wird entscheidend sein, da die größten Ausgaben die Kosten für den Start von Solarkraftwerken in den Weltraum wären.
Eine vorgeschlagene Lösung besteht darin, einen Schwarm von Tausenden kleiner Satelliten zu entwickeln, die sich zu einem einzigen großen Solargenerator verbinden und konfigurieren. Im Jahr 2017 haben Forscher aus dem California Institute of Technology habe ich skizziert Projekte für ein modulares Solarkraftwerk, bestehend aus Tausenden von ultraleichten Solarzellen.
Sie zeigten auch einen Prototyp einer Fliese mit einem Gewicht von nur 280 Gramm pro Quadratmeter, ein Gewicht, das mit dem von Papier vergleichbar ist.
Solarkraftwerke im Weltraum: jüngste Entwicklungen
Neuere Forschungen zu Solarkraftwerken berücksichtigen Fertigungsmechanismen wie den 3D-Druck.
An der University of Liverpool werden neue Fertigungstechniken erforscht, um ultraleichte Solarzellen auf Sonnensegel zu drucken. Ein Sonnensegel ist eine faltbare, leichte und hochreflektierende Membran, die den Druckeffekt der Sonnenstrahlung nutzen kann, um ein Raumfahrzeug ohne Treibstoff anzutreiben. Insbesondere wird untersucht, wie Solarzellen in Sonnensegelstrukturen eingebaut werden können, um große brennstofffreie Solarkraftwerke zu schaffen.
Diese Methoden würden es uns ermöglichen, Solarkraftwerke im Weltraum zu bauen. Stellen Sie Einheiten dieses Typs von der Internationalen Raumstation oder der zukünftige Umlaufbahnstation Rund um den Mond könnte uns auch helfen, unseren Satelliten mit Energie zu versorgen.
Die Möglichkeiten enden hier nicht
Apropos Mond: Wir sind derzeit auf die Materialien der Erde angewiesen, um Solarkraftwerke zu bauen, aber Wissenschaftler evaluieren die Nutzung von Ressourcen aus dem Weltraum. Wie regulieren Sie es, worüber ich in diesem gesprochen habe? Mein Beitrag für Beppe Grillos Blog.
Eine weitere große Herausforderung wird es sein, Energie zur Erde zu schicken. Geplant ist, Strom aus Solarzellen in Energiewellen umzuwandeln und diese mittels elektromagnetischer Felder zu einer Antenne auf der Erdoberfläche zu übertragen. Die Antenne wandelt die Wellen dann wieder in Strom um.
Forscher unter der Leitung der Japan Aerospace Exploration Agency haben bereits Entwürfe entwickelt und ein Umlaufsystem demonstriert, das er sollte dazu in der Lage sein.
Auf diesem Gebiet gibt es noch viel zu tun, aber das Ziel ist es, Solarkraftwerke im Weltraum in den kommenden Jahrzehnten Realität werden zu lassen.
Wann genau?
Forscher in China haben ein System namens entwickelt Omega, die bis 2050 einsatzbereit sein sollen.
Dieses Solarkraftwerk sollte unseren Energiebedarf decken können. Das chinesische Projekt wird in der Lage sein, zwei Gigawatt Strom mit maximaler Leistung in das terrestrische Netz einzuspeisen, eine enorme Menge.
Um mit Sonnenkollektoren auf der Erde so viel Energie zu erzeugen, wären mehr als sechs Millionen Einheiten erforderlich.
Kleinere solarerzeugende Satelliten, wie sie zur Antrieb von Mondrovern entwickelt wurden, könnten bereits vor 2050 einsatzbereit sein.
Kurz gesagt: Auf der ganzen Welt widmet die Wissenschaft Zeit und Mühe der Entwicklung von Solarkraftwerken im Weltraum.
