Wenn wir alle Länder mit sauberer Energie versorgen und sie überall auf der Welt bereitstellen, können wir
Nur 1,11 % des weltweiten Energieverbrauchs in2019 aus Solarenergie bezogen. Die Sonne hat ein enormes Energiepotenzial, daher suchen Forscher nach einer Möglichkeit, ihr volles Potenzial optimal zu nutzen.
Solarenergie ist auf den ersten Blick einfachund die offensichtliche Wahl. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen werden bei seiner Herstellung keine Treibhausgase freigesetzt, die die globale Erwärmung beschleunigen. Auch der Wettbewerb um Wasserressourcen und Territorien ist kein Problem.
Aus politischer Sicht ist Solarenergie eine der sichersten alternativen Energiequellen.Es gab große Konflikte um das Recht, über Öl- und Kohlereserven zu verfügen.In diesem Sinne ist Solarenergie universell, sie gehört allen und niemandem gleichzeitig.
Warum ist es nicht effizient, Sonnenenergie auf der Erde zu empfangen?
Laut NASA etwa 29 % der Sonnenenergievon der Erdatmosphäre zurückgeworfen und in den Weltraum gestreut. Darüber hinaus werden weitere 23 % der Sonnenenergie auf ihrem Weg durch die Atmosphäre von Wasserdampf, Ozon und Staub absorbiert. Immerhin erreichen nur 48 % der Sonnenenergie unseren Planeten.
Daher empfangen Sonnenkollektoren auf der Erdebestenfalls die Hälfte der Energie der ursprünglichen Menge. Aber es gibt immer noch ein Problem bei den Batterien selbst, ihr maximaler Wirkungsgrad liegt bei etwa 22%: Wir sprechen von Nicht-Laborbedingungen. Und am wichtigsten ist, dass Sonnenkollektoren nur tagsüber funktionieren. Daher müssen Sie eine Idee haben, Energie direkt von der Sonne zu erhalten, während Sie nicht auf der Erde sind.
Wie funktioniert Weltraum-Solarenergie?
Space Solar Power (SBSP) ist die Idee, Sonnenenergie im Weltraum mithilfe von Satelliten-Solarmodulen zu ernten.Nach Angaben der Europäischen Weltraumorganisation (ESA)Sonnenkollektoren außerhalb der Atmosphäre sind 11-mal intensiver.um eine riesige Menge an Energie bereitzustellen, die die Menschheit nicht einmal aufwenden kann.
Darüber hinaus sind Satellitenpanels nicht gefährdetschlechtes Wetter und Sonnenuntergang. Vom Weltraum aus können diese Geräte Energie an jeden Ort der Erde übertragen, sodass Sie die Satelliten nur in eine optimale Umlaufbahn bringen müssen.
Wie setzt man ein Solarpanel im Weltraum ein?
Um weltraumgestützte Solarenergie erschwinglich zu machen, sind zwei Haupttechnologien erforderlich.Erstens müssen Trägerraketen, die Materialien in den Weltraum bringen, kostengünstig und umweltfreundlich sein.Die meisten Raketen, die heute für den Transport von Nutzlasten verwendet werden, sind sehr teuer und umweltschädlichMehrere private Unternehmen, insbesondere SpaceX, entwickeln derzeitBillige wiederverwendbare Raketen.
Der zweite Punkt ist der Bau von Solarsatellitenin der Umlaufbahn. Um die erforderliche Energiemenge zu gewinnen, müssten Satelliten-Solarmodule viel größer sein als die ISS. Tatsächlich wird es ein riesiges Raumschiff sein. Andererseits sind Weltraumpaneele einfacher zu montieren als die ISS.
Was sind Solarsatelliten?
Laut Forschern des MinisteriumsUS-Energie gibt es zwei Arten von Satelliten, die geschaffen werden können, um Weltraumenergie zu sammeln. Beide Typen bestehen aus Sonnenkollektoren, Reflektoren und einem Sender. Reflektoren sind große Spiegel, die Strahlung auf kleine Platten – Kollektoren – richten, die dann Sonnenenergie in Mikrowellen- oder Laserenergie umwandeln, um sie zur Erde zu übertragen. Empfangsstationen auf der Erde werden Energie sammeln, speichern und verteilen.
- Satelliten mit Mikrowellenübertragung
Die größere dieser beiden Strukturen werden die Satelliten sein,Mikrowellen übertragen. Sie bestehen aus riesigen Solarreflektoren, die die Sonnenenergie zum Zentrum des Satelliten leiten, von wo sie dann in Form von Mikrowellen zur Erde übertragen wird. Satelliten, die Mikrowellensignale aussenden, werden die Erde im geostationären Orbit in einer Höhe von etwa 35.000 km umkreisen – das ist knapp ein Zehntel der Entfernung vom Mond.
Alle diese Konstruktionen werden jedochenorm. Allein die Solarreflektoren werden über 80.000 Tonnen wiegen und einen Durchmesser von bis zu 3 km haben. Dank ihrer schieren Größe könnten Mikrowellensatelliten Gigawatt Leistung erzeugen und die Großstädte der Welt mit Strom versorgen. Außerdem ist die Wellenlänge des elektromagnetischen Spektrums relativ groß, sodass die Energieübertragung von einem solchen Satelliten so schnell und intensiv sein wird, wie das Sonnenlicht die Erde erreicht.
Start, Montage und Betrieb von Satelliten,Übertragung von Mikrowellen - das alles ist sehr teuer. Ihr Wert wird auf mehrere Milliarden Dollar geschätzt. Aufgrund der Größe sind 40 bis 100 Starts erforderlich, um alle Materialien zu liefern. Darüber hinaus sollte die Größe der Empfangszentren auf der Erde auf die Größe von Satelliten im Weltraum skalierbar sein – etwa 3 bis 10 km im Durchmesser. Und so große Landstriche sind schwer zu erschließen und zu pflegen.
- Laser-Transmissions-Satelliten
Die zweite Art von Solarsatelliten sind lasergestützte Satelliten, dieUm Energie zurück zur Erde zu übertragen, werden sie indiodengepumpter alkalischer Laser.kann etwa die Größe eines Küchentisches haben und mit einem Wirkungsgrad von mehr als 50% Energie auf die Erde abstrahlen.
Laserstrahlsatelliten werden in Gruppen in eine etwa 400 km entfernte niedrige Erdumlaufbahn (LEO) gebracht, da sie klein sind.Die Herstellung solcher Geräte ist nicht so riskant und erfordert weniger Zeit als Satelliten, die Mikrowellensignale übertragen.Schätzungen der Kosten für lasergestützte Satelliten reichen von 500 Millionen bis 1 Milliarde US-Dollar.
Satelliten mit Laserübertragung sind weniger leistungsfähig: Jede Einheit wirderzeugen nur 1 bis 10 MW Leistung.Selbst wenn Sie viele Geräte gleichzeitig betreiben, können sie nicht mit der Leistung mithalten, die sie liefernUnd da die Leistung geringer ist, wird esSchwieriger ist es, Energie durch schwere Wolken und Regen zu übertragen.
Das Starten von Sonnenkollektoren in den Weltraum wird zur Lösung beitragennicht nur Energieprobleme, sondern auch soziale und politische Konflikte. Derzeit sind viele Länder von der Versorgung mit fossilen Brennstoffen abhängig, und die begrenzten Vorräte an Öl und Kohlenstoff verursachen ernsthafte internationale Konflikte. Solarenergie wird dazu beitragen, Energieunabhängigkeit zu gewährleisten. Außerdem kann diese Energie fast überall auf der Welt exportiert werden.
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