Welche Technologien werden in der Weltraumenergie eingesetzt
- Drahtlose Energieübertragung
Kabellos
Energie kann mittels Laser übertragen werdenStrahlung oder Mikrowelle mit unterschiedlichen Frequenzen, je nach Design des Systems. Welche Entscheidungen wurden getroffen, um sicherzustellen, dass die Strahlung nicht ionisierend übertragen wird, um mögliche Störungen der Ökologie oder des biologischen Systems der Energie erzeugenden Region zu vermeiden?
Die Obergrenze für die Emissionsfrequenz ist festgelegtdamit die Energie pro Photon keine Ionisierung von Organismen beim Durchgang durch sie verursacht. Die Ionisierung biologischer Materialien beginnt erst mit ultravioletter Strahlung und manifestiert sich dadurch bei höheren Frequenzen, sodass eine große Anzahl von Radiofrequenzen für die Energieübertragung zur Verfügung stehen wird.
- Laser
NASA-Forscher arbeiteten in den 1980er Jahren mitdie Fähigkeit, mit Lasern Energie zwischen zwei Punkten im Raum auszusenden. In Zukunft wird diese Technologie eine alternative Möglichkeit zur Energieübertragung im Weltraum sein.
Im Jahr 1991 begann das SELENE-Projekt, bei dem es um die Entwicklung von Lasern für die Weltraumenergie ging, einschließlich der Emission von Laserenergie an Mondbasen.
1988 schlug Grant Logan die Verwendung eines Lasers vorAuf der Erde platziert, um Raumstationen anzutreiben, könnte dies angeblich 1989 geschehen. Es wurde vorgeschlagen, Diamantsolarzellen bei 300 °C zu verwenden, um ultraviolettes Laserlicht umzuwandeln.
Daran hat das SELENE-Projekt weitergearbeitetKonzept, bis es 1993 nach zweijähriger Forschung und weitreichender Erprobung der Technologie offiziell geschlossen wurde. Grund für die Schließung: hoher Implementierungsaufwand.
- Sonnenenergie in Strom umwandeln
In der Weltraumenergie, in bestehenden Kraftwerken und bei der Entwicklung von Weltraumkraftwerken ist die einzige Möglichkeit zur effizienten Energiegewinnung der Einsatz von Photovoltaikzellen.
Eine Fotozelle ist ein elektronisches Gerät, das Photonenenergie in elektrische Energie umwandelt. Die erste auf dem externen photoelektrischen Effekt basierende Fotozelle wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Alexander Stoletov entwickelt.
Das energetisch effizienteste Gerät hierfür sind Halbleiter-Photovoltaik-Wandler (PVC), da es sich um eine direkte, einstufige Energiewende handelt.
Der Wirkungsgrad industriell hergestellter Fotozellen liegt im Durchschnitt bei 16 %, bei den besten Mustern bei bis zu 25 %. Unter Laborbedingungen wurde bereits ein Wirkungsgrad von 43 % erreicht.
- Empfangen von Energie aus Mikrowellenwellen, die von einem Satelliten ausgestrahlt werden
Es ist auch wichtig, die Wege zur Erlangung hervorzuhebenEnergie. Eine davon ist die Energiegewinnung mittels Rectennas. Rectenna ist ein Gerät, bei dem es sich um eine nichtlineare Antenne handelt, die die Energie des Feldes einer auf sie einfallenden Welle in Gleichstromenergie umwandelt.
Die einfachste Konstruktionsmöglichkeit kann ein Halbwellenvibrator sein, zwischen dessen Armen ein Gerät mit Einwegleitfähigkeit (z. B. eine Diode) installiert ist.
In dieser Ausführung des Designs ist die Antenne kombiniertmit einem Detektor, an dessen Ausgang bei einer einfallenden Welle eine EMF auftritt. Um die Verstärkung zu erhöhen, können solche Geräte zu Arrays mit mehreren Elementen kombiniert werden.
Vor- und Nachteile von Weltraumenergie
Kosmische Sonnenenergie ist die Energie, dieaußerhalb der Erdatmosphäre empfangen werden. Ohne Gasverschmutzung in der Atmosphäre oder in den Wolken fallen etwa 35 % der Energie, die in die Atmosphäre gelangt, auf die Erde.
Darüber hinaus wird durch die Wahl der richtigen OrbitalbahnSie können in etwa 96 % der Fälle Energie gewinnen. So erhalten Photovoltaikmodule in der geostationären Umlaufbahn der Erde in einer Höhe von 36.000 km im Durchschnitt achtmal mehr Licht als Module auf der Erdoberfläche, und sogar noch mehr, wenn sich das Raumschiff näher an der Sonne als an der Sonne befindet Oberfläche der Erde.
Ein zusätzlicher Vorteil ist die Tatsache, dass es im Weltraum keine Probleme mit dem Gewicht oder der Korrosion von Metallen aufgrund der fehlenden Atmosphäre gibt.
Andererseits ist der größte Nachteil der PlatzbedarfEnergie ist ein hoher Kostenfaktor. Das zweite Problem bei der Erstellung eines IPS sind große Energieverluste während der Übertragung. Bei der Übertragung von Energie an die Erdoberfläche gehen mindestens 40-50 % verloren.
Die wichtigsten technologischen Probleme der Weltraumenergie
Laut einer amerikanischen Studie aus dem Jahr 2008 gibt es fünf große technologische Herausforderungen, die die Wissenschaft bewältigen muss, um Weltraumenergie leicht verfügbar zu machen:
- Photovoltaik und elektronische Komponenten müssen bei hohen Temperaturen mit hoher Effizienz arbeiten.
- Die drahtlose Übertragung von Energie muss genau und sicher sein.
- Weltraumkraftwerke müssen kostengünstig herstellbar sein.
- Beibehaltung einer konstanten Position der darüber liegenden StationEnergieempfänger: Der Druck des Sonnenlichts drückt die Station von der gewünschten Position weg, und der Druck der auf die Erde gerichteten elektromagnetischen Strahlung drückt die Station von der Erde weg.
Wer wird Energie aus dem Weltraum gewinnen
- China
China will das erste Land werden, das ein Solarkraftwerk in einer erdnahen Umlaufbahn stationiert. Die Anlage soll dazu dienen, die gesammelte Energie zu sammeln und zur Erde zu übertragen.
Die Struktur ist für den Standort geplantEine geostationäre Umlaufbahn in einer Höhe von 35.786 Kilometern, in der es ständig über einem ausgewählten Punkt auf der Erde bleiben kann, sagte Long Lehao, Chefdesigner der chinesischen Raketen der Serie Langer Marsch-9.
Das Projekt sieht den Bau im Orbit vorgroße Sonnenkollektoren. Der Vorteil des Kraftwerks wird die Möglichkeit eines nahezu konstanten Bezuges von Sonnenenergie sein, unabhängig von den Wetterbedingungen. Es ist geplant, mit Lasern oder Mikrowellen Energie auf die Erde zu übertragen.
Die Energie der Sonnenstrahlen wird in elektrischen Strom umgewandelt und dann mit Mikrowellen oder Laserstrahlung auf die Erde übertragen.
Bis 2030 soll ein vollwertiges Kraftwerk der Megawatt-Klasse in die Umlaufbahn gebracht werden. Chinesische Wissenschaftler wollen bis 2050 eine kommerzielle Station der Gigawatt-Klasse im Orbit bauen.
- Japan
Informationen über Japan haben höchstwahrscheinlich an Relevanz verloren. Allerdings gab das Land 2009 bekannt, dass es mit dem Bau eines Weltraumkraftwerks beginnen würde.
An einem Projekt im Wert von 21 Milliarden US-Dollar teilnehmenim Auftrag der Unternehmen Mitsubishi Electric und IHI. Im Laufe von vier Jahren mussten sie spezielle Geräte für den Transport von Platten in eine stationäre Umlaufbahn von 36.000 Passagieren entwickeln und bauen. km, Montage von Paneelen und Übertragung von Elektrizität zur Erde mit minimalen Verlusten. Allerdings haben sie sich wahrscheinlich aus irgendeinem Grund entschieden, das Projekt nicht umzusetzen.
- Russland
Die wichtigste wissenschaftliche Einrichtung von Roskosmos ist TsNIIMashhat die Initiative ergriffen, russische Weltraum-Solarkraftwerke (KSPS) mit einer Leistung von 1-10 GW mit drahtloser Stromübertragung an Bodenverbraucher zu errichten.
TsNIIMash weist darauf hin, dass amerikanische und japanische Entwickler den Weg beschritten haben, Mikrowellenstrahlung zu nutzen, die heute viel weniger effektiv zu sein scheint als Laserstrahlung.
Projekt der FSUE NPO im.Lavochkin geht von der Verwendung von Sonnenkollektoren und strahlenden Antennen auf einem System autonomer Satelliten aus, das durch ein Pilotsignal von der Erde gesteuert wird. Verwenden Sie für die Antenne den kurzwelligen Mikrowellenbereich bis hin zu Millimeter-Funkwellen. Dies wird es möglich machen, schmale Strahlen im Raum mit minimalen Größen von Generatoren und Verstärkern zu bilden. Kleine Generatoren werden auch Empfangsantennen um eine Größenordnung kleiner machen.
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