Space-Based Solar Power SBSP

Strom aus dem All ... eine schöne Idee, aber ökonomisch sinnlos wenn die Startkosten nicht sinken.

Im Moment macht es mehr Sinn, die Wüsten mit Solarzellen und solarthermischen Kraftwerken zuzustellen.

Strom aus dem All ... eine schöne Idee, aber ökonomisch sinnlos wenn die Startkosten nicht sinken.

Im Moment macht es mehr Sinn, die Wüsten mit Solarzellen und solarthermischen Kraftwerken zuzustellen.

Frühestens mit einem Weltraumlift würde ich die Kosten als ok bezeichnen, würde aber noch mindestens 20 Jahre dauern.

Eher sogar noch 40 Jahre bei den Problemen.

@ runner02

Sagen wir, in unserem gedachten Weltall ist nur ein Objekt: die Erde. Und du gibts Vollgas dagegen. Selbst wenn du 9999999999999999999999km von ihr wegbist und stehenbleibst, dann fällst du ganz langsam (und dann immer schneller) wieder auf sie zurück.
Schwerkraft hört nie auf, sie wird nur mit dem Abstand schwächer.

Es sei den man bewegt sich mit einer entprechenden Geschwindigkeit um das Opjekt, dann fällt man nicht zurück ,bleibt aber auch nicht an seinem Platz.

kleines Update:

China visiert um das Jahr 2020 erste Schritte zur Errichtung einer geosynchronen Solar-Raumstation in 36.000 km Höhe an.

Denn China plant, eine Raumstation in 36 000 Kilometern Höhe um die Erde kreisen zu lassen, die genau das tun soll, was Asimov in „Reason“ beschrieben hat. Ausgerüstet mit Solarmodulen, die sich über eine Fläche von fünf bis sechs Quadratkilometern erstrecken, soll Sonnenenergie eingesammelt und über Mikrowellen oder Laser auf die Erde geschickt werden, berichtet die chinesische Nachrichtenagentur Xinhua. Damit, so hoffen chinesische Wissenschaftler, könnte China eines Tages seine Energieversorgung decken. Es wäre das größte Raumfahrtprojekt aller Zeiten, größer als das Apollo-Projekt und die Internationale Raumstation ISS.

http://www.fr-online.de/raumfahrt/china-raumstation-energieversorgung-aus-dem-all,1473248,30378316.html
(8.4.2015)

klingt á la "nichts ist unmöglich" 

Ich möchte "da oben" kein Gerät haben, was einen gebündelten, ausrichtbaren was auch immer Strahl zur Erde schicken kann. Egal ob von Chinesen oder Amis. Nicht bei der derzeitigen politischen Lage.

naja. Ich denke, dass man den Lichtstrahl schon sehr gut leiten kann, zum Beispiel über Spiegel umlenken. Dann würden Abweichungen von Sekunden oder weniger gut ausgeglichen werden.

Aber ich schließe mich dir an! Ein Strahlenbündel auf die Erde zu richten, ... wenn da mal ein Satellit durchfliegt.

Eventuell könnte man die Energie anders nutzen, also nicht direkt als Strahl zur Erde. Vielleicht generell zur Treibstofferzeugung für Raumfahrzeuge. Eine Art Tankstelle im All. Dann bräuchten wir nur wieder eine App, die die Preise aller Tankstellen vergleicht.

Öhm, ganz kurz: ich glaube, ihr überschätzt die Wichtigkeit dieser Nachricht.
Denn was haben die Chinesen ganz konkret gemacht? Nix, sie haben lediglich verlautbart, dass sie das Konzept studieren, was auch die Amerikaner schon ausführlich getan haben. Der Artikel zieht dann die Verbindung zur zukünftigen Chinesischen Raumstation und packt es in einen Wortlaut, der dem Leser suggeriert, dass die Chinesen ernsthaft beabsichtigen, dieses Projekt anzugehen.

Das ist schon klar. Aber da sich die Menschheit vermutlich eher dezimiert als zusammenrauft, muß man bei solchen Meldungen schon besorgt sein. Auch wenns noch 50 Jahre dauern würde - es ist ein mit Mitteln der Raumfahrt lösbares Problem. Und wohl noch nicht mal das Schwierigste.

kleines Update:

China visiert um das Jahr 2020 erste Schritte zur Errichtung einer geosynchronen Solar-Raumstation in 36.000 km Höhe an.

Zitat

Denn China plant, eine Raumstation in 36 000 Kilometern Höhe um die Erde kreisen zu lassen, die genau das tun soll, was Asimov in „Reason“ beschrieben hat. Ausgerüstet mit Solarmodulen, die sich über eine Fläche von fünf bis sechs Quadratkilometern erstrecken, soll Sonnenenergie eingesammelt und über Mikrowellen oder Laser auf die Erde geschickt werden, berichtet die chinesische Nachrichtenagentur Xinhua. Damit, so hoffen chinesische Wissenschaftler, könnte China eines Tages seine Energieversorgung decken. Es wäre das größte Raumfahrtprojekt aller Zeiten, größer als das Apollo-Projekt und die Internationale Raumstation ISS.

http://www.fr-online.de/raumfahrt/china-raumstation-energieversorgung-aus-dem-all,1473248,30378316.html
(8.4.2015)

klingt á la "nichts ist unmöglich" 

Den Xinhua-Artikel gibt es hier: http://news.xinhuanet.com/english/2015-03/30/c_134109115.htm

Chinese scientists are mulling the construction of a solar power station 36,000 kilometers above ground.

Nun da ist die Frankfurter Rundschau wohl enthusiastisch etwas weiter vorausgeeilt, als die chinesischen Wissenschaftler. 

He also points out that the space solar power station could become economically viable only when the efficiency of wireless power transmission, using either microwave or laser radiation, reaches around 50 percent.

Der Punkt wird gerne bei den optimistischen Artikel unterschlagen, schön das Xinhua das nicht tut. Kennt dazu jemand Daten, mit was für einer Effizienz bei so einer Energieübertragung aus dem Orbit zu rechnen ist?

Das wäre laut einem Artikel auf Spiegel Online mit einem Wirkungsgrad von 60% zu rechnen (Mirkrowellen). Per Laserstrahl unbekannt geringer.
Aber McFire und hannibal haben meiner Meinung schon nicht ganz unrecht. Denn egal wie realisierbar es dann mal sein wird, die Weltpolischen Zustände werden nicht besser werden! Und das dann irgendein Psycho, solch eine eigendlich tolle Konstruktion, dann wieder mal wieder zur Waffe zweckentfremdet - und wenn es nur Terror-Hacker sind - möchte ich auch nicht.

Das wäre laut einem Artikel auf Spiegel Online mit einem Wirkungsgrad von 60% zu rechnen (Mirkrowellen).

Ich nehme einmal an, das es sich um den Artikel "Drahtlose Energie: Laser beamt Strom durch die Luft" handelt? http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/drahtlose-energie-laser-beamt-strom-durch-die-luft-a-266937.html
Vom Spiegel halte ich bei Themen aus Technik und Wissenschaft nicht allzu viel.

Man wandelt also den Gleichstrom der Solarzellen in Mikrowellen um, sendet diese zur Empfangsstation, und muss dann die empfangene Energie in eine für das Stromnetz kompatible Spannung transformieren.

- Mikrowellenerzeugung (Wirkungsgrad von Magnetrone bis zu 80%)
- Senden und Empfanden der Mikrowellen (Absorption durch die Atmosphäre, Streuverluste, Wirkungsgrad der Sende- und Empfangsantennen)
- Transformation der empfangenen GHz-Strahlung in Netzspannung (Wirkungsgrad ?)
- Faktoren wie das Abwärmemanagement im Erdorbit, Wettereinflüsse & Co, lassen wir einmal außen vor.

Wir haben es hier also mit zwei energetischen Transformationsprozessen zu tun, plus einem Sende- und Empfangsvorgang. Hierbei einen Wirkungsgrad von 60% zu erreichen, kommt mir sehr optimistisch gerechnet vor.

Ich hatte eigentlich gehofft, das jemand nachvollziehbare Daten für so ein Konzept hat.

Mikrowellenerzeugung*Senden*Empfangen*Trafo
0,8*0,6*0,6*0,9= optimistische 26% Wirkungsgrad

Warum sollte Solarenergie aus dem All noch mal so viel besser sein?!

Hallo Sensei,

da gibt es mehr Aspekte zu beachten, u.a. Verfügbarkeit der Leistung (quasi ständig) und Menge der auffangbaren Leistung (da oben ist viel Platz und viel Sonne) usw ... Wirkungsgrad ist da nur eine Kenngröße, die man durch andere ausgleichen kann und in der Summe mehr "Leistung" (oder Nutzen) hat.

Es ist ein Rechenexempel. Was ist günstiger?

Stromerzeugung im All und Transfer zur Erde? Der Wirkungsgrad an sich ist unwichtig, die interessante Kenngröße ist Preis/kWh beim Verbraucher. Der Wirkungsgrad hat allerdings einen sehr starken Einfluß auf den Preis.

Oder Stromerzeugung auf der Erde? Dazu großräumige Verbundnetze und Speicherung. Meine Idealvorstellung wäre Stromerzeugung entlang der Wüstengürtel auf der gesamten Erde und weltumspannende Verbundnetze. Aber das scheitert an politischer Unstabilität in den entsprechenden Regionen.

Elon Musk ist der Überzeugung, die Lösung ist dezentrale Speicherung in immer besseren, immer billigeren Batterien. Mir fällt es schwer, das als Lösung anzusehen.

Das es nur die eine Seite der Rechnung ist sollte ja jedem klar sein.

Die andere wäre die gegenüberstellung der Globalstrahlung in Mitteleuropa übers Jahr gemittelt (rund 130 W/m²) und die Strahlungskonnstannte im erdnahen Weltraum (1367 W/m²). Auch hier alles nur grob über den Daumen gerechnet, ignorieren von Faktoren dass einerseits auch ein Erdorbit durch den Erdschatten führt und anderer seits die meisten erdgebunden PV Anlagen nicht nachgefürt  werden.

Trotzdem ist man da mit einem Faktor 10 für den Gewinn von Weltraum- zu erdgebundenen PV schon in der richtigen Größenordnung.

Mit dem Wert von Oben verrechnet dürfte eine Solaranlage im Weltraum 40% mehr kosten als eine am Boden (Bodenanlage incl speicher, Weltraumanlage incl Transport, Sende und Empfangsanlagen..).
Lass es 20% oder 80% mehr sein. Es geht um die Größenordnung. Und da glaub ich nicht dass sich diese preise in den nächsten 100 Jahren verwirklichen lassen.

@Führerschein: Ich glaub nicht dass Musk denkt dass die vorgestellten Lithiumspeicher die letztendliche Lösung sein werden. Es wird ein Baustein von vielen sein.
Und selbst bei diesem Baustein glaub ich nicht dass man für dezentrale stationäre Speicher langfristig auf LI-Ionen Akkus setzen sollte. Da gibt es wesentlich besser Konzepte für.

@Führerschein: Ich glaub nicht dass Musk denkt dass die vorgestellten Lithiumspeicher die letztendliche Lösung sein werden. Es wird ein Baustein von vielen sein.
Und selbst bei diesem Baustein glaub ich nicht dass man für dezentrale stationäre Speicher langfristig auf LI-Ionen Akkus setzen sollte. Da gibt es wesentlich besser Konzepte für.

Wir werden das hier nicht ausdiskutieren können, weil OT für den Thread und fürs Forum. Aber ein Hinweis. Daimler setzt auch auf Li-Ionen Akkus für den gleichen Zweck. Batteriepacks für die Stromspeicherung zuhause.

http://www.motoring.com.au/news/2015/mercedes-benz/benz-to-power-houses-too-51508

Ich glaube aber auch, daß es für große zentrale Speicher andere Lösungen geben wird.

Vermutlich wird das eher etwas in der Art werden, wie dieses Max-Planck-Institut erforschen soll.

Mikrowellenerzeugung*Senden*Empfangen*Trafo
0,8*0,6*0,6*0,9= optimistische 26% Wirkungsgrad

Ja, und das nur sehr optimistisch gerechnet.  Allein schon das etwa 20% der vom Solarkraftwerk erzeugten Energie als Abwärme im Orbit anfällt, macht gewaltige Radiatoren notwendig. Ich bezweifle das dieses Konzept so jemals konkurrenzfähig sein kann.

Oder Stromerzeugung auf der Erde? Dazu großräumige Verbundnetze und Speicherung. Meine Idealvorstellung wäre Stromerzeugung entlang der Wüstengürtel auf der gesamten Erde und weltumspannende Verbundnetze. Aber das scheitert an politischer Unstabilität in den entsprechenden Regionen.

Ich gehe eher davon aus, das sich hier beim Energieexport aus ertragreichen Wind und Sonnenregionen hauptsächlich das Power-to-Gas Konzept durchsetzt. Der Wirkungsgrad sinkt zwar durch die Speicherung in Wasserstoff oder Methan, aber speziell bei Methan lässt sich die Energie weltweit mit vorhandener Infrastruktur vermarkten. Für den Kunden wäre es auch einfacher Vorratshaltung zu betreiben, und Probleme durch lokale politische Instabilitäten dadurch zu minimieren, das man solche Anlagen global breit streut.

Ich gehe eher davon aus, das sich hier beim Energieexport aus ertragreichen Wind und Sonnenregionen hauptsächlich das Power-to-Gas Konzept durchsetzt. Der Wirkungsgrad sinkt zwar durch die Speicherung in Wasserstoff oder Methan, aber speziell bei Methan lässt sich die Energie weltweit mit vorhandener Infrastruktur vermarkten. Für den Kunden wäre es auch einfacher Vorratshaltung zu betreiben, und Probleme durch lokale politische Instabilitäten dadurch zu minimieren, das man solche Anlagen global breit streut.

Ja, das ist auch eine interessante Variante. Vor 30 Jahren hatte ich auf Wasserstoff gehofft und die globale Wasserstoffwirtschaft am Horizont gesehen. Inzwischen glaube ich eher an Methan, wegen besseren Möglichkeiten für Transport und Lagerung.

Ich bleibe dabei, daß ein globales Stromnetz als Basis besser wäre, aber es ist nunmal politisch auf lange Zeit nicht realistisch.

Vielleicht fällt den klugen Köpfen an Instituten wie den MPIs noch etwas ganz neues ein. Der Power-to-Gas-Ansatz bedeutet aber "Methanwirtschaft", und die gibt es schon. Viele heizen zu Hause mit Methan, andere kochen damit. Einige wenige betanken damit sogar ihre Autos, und Strom kann man auch produzieren - wenngleich die entsprechenden Kraftwerke zurzeit als unwirtschaftlich gelten und reihenweise stillgelegt werden. Die Speicherkapazität in Deutschland beträgt so um die 180 Tage. Das ist Größenordnungen von den 8 Stunden entfernt, die Pumpspeicherkraftwerke bieten.

Nicht unbedingt neu, aber hier noch nicht diskutiert: https://www.cnbc.com/2019/03/15/china-plans-a-solar-power-play-in-space-that-nasa-abandoned-long-ago.html

China strebt zum Thema Solarkraftwerke die Technologieführerschaft im All an.

Der Plan umfasst dabei anfänglich den Aufbau eines Testgeländes im eher spärlicher besiedelten Bishan District von Chongqing mit über 130.000m² Fläche für ca. $15 Millionen. Die Konstruktion des Testgeländes wird ca. 1-2 Jahre dauern. Dort will man anschließend 4-6 Testballons auf 1000m Höhe steigen lassen, diese miteinander verbinden und die eingesammelte Sonnenenergie mittels Mikrowellen zum Testgelände übertragen. Funktioniert alles wie geplant, wird es weitere optimierte Starts geben.

Quelle: https://www.forbes.com/sites/scottsnowden/2019/03/05/china-plans-to-build-the-worlds-first-solar-power-station-in-space/#3a81f3d35c94

Laut Pang Zhihao vom CAST hat ein geostationär geparktes Kraftwerk den Vorteil einer zu 99% zuverlässigen/konstanten Energieversorgung bei dem sechsfachen der Sonnenenintensität irdischer Solarkraftwerken.

Die Masse eines solchen Solarkraftwerks könnte dabei bis zu 1000t betragen (deutlich schwerer als die 400t der ISS), wobei unklar ist auf welche Leistungsklasse hier Bezug genommen wird (GW?). Innerhalb der nächsten 10 Jahre möchte man die Tests zur Hochenergieübertragung abgeschlossen haben, ca. 2030 möchte China mit dem Aufbau eines Prototypen eines MW-Solarkraftwerks im All beginnen und noch vor 2050 die GW-Grenze erreichen
Quelle: https://www.smh.com.au/world/asia/plans-for-first-chinese-solar-power-station-in-space-revealed-20190214-p50xtg.html

Kann man von halten was man möchte, aber wenigstens fangen sie jetzt schon mal mit dem Bauen eines Testgeländes an.
Außerdem denkt die Volksrepublik weiterhin sehr langfristig.

Wie eng müßte man solchen Microwellen"strahl" bündeln, damit die Kosten des Empfangsantennen Areals nicht den Nutzen übersteigen? Wie stark ist dann die Energie pro m² ? Wie schädlich ist das dann für Menschen, wenn der Strahl mal spazieren geht durch irgendeine Havarie in der Steuerung des Satelliten?
Ich denk mal, das sind Berechnungen, für die auch ohne Test der Anlage schon jetzt alle Fakten vorhanden sind.

Das Thema Space-Based Solar Power (SBSP), also die Erdoberfläche aus dem All mit Energie zu versorgen, gab es in den 80ern schon mal, rund um das Space-Shuttle als "enabler"... und ist dann eingeschlafen. Jetzt, mit neuen Technologien und Startmöglichkeiten, scheint man wieder verstärkt an den Konzepten zu arbeiten:

• https://spacenews.com/nasa-to-reexamine-space-based-solar-power/
• https://indico.esa.int/event/399/
• https://spacenews.com/china-aims-for-space-based-solar-power-test-in-leo-in-2028-geo-in-2030/
• https://spacenews.com/chinese-university-completes-space-based-solar-power-ground-test-facility/

NASA untersucht das Thema mit neuen Studien. Hier geht es um die Reife heutiger Technologien und die Machbarkeit damit. Man erwartet immer noch hohe Kosten, sieht das aber nicht pauschal als Ausschlussargument. NASA betont auch umfassend "policy" zu thematisieren. Beim IAC in Paris wollen sie Ergebnisse zeigen.
ESA fördert auch Untersuchungen, neben den technischen Konzepten und den Technologien geht es um die erwartete Wirtschaftlichkeit in unserer heutigen Welt.
China setzt ggf. ein Entwicklungsprogramm auf. Ein Konzept sieht in-Orbit-Demonstrationen vor:

• 400km LEO, 10kW, 2028
• 36000km GEO, 1MW, 2030
• ab 2035 10MW
• ab 2050 2GW im Orbit

Bei diesen Leistungsdaten geht man von "kilometergroßen" Strukturen zur Erzeugung (Solarzellen) und Übertragung (Mikrowellen, Laser) im Orbit aus.


Edit tomtom: Threads zusammengelegt

ESA fördert auch Untersuchungen, neben den technischen Konzepten und den Technologien geht es um die erwartete Wirtschaftlichkeit in unserer heutigen Welt.

Die ESA hatte Anfang des Jahres zwei unabhängige Studien zur Kosten/Nutzen-Analyse in Auftrag (bei  Frazer-Nash(UK) und Roland Berger/OHB (G)) gegeben, dessen Ergebnisse nun vorliegen.

Energie wird immer teurer und für das Netto-Null-Ziel von Emissionen soll diese Technologie interessant machen. Die Machbarkeit ist aber noch unklar.

https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/SOLARIS/Cost_vs._benefits_studies

Airbus möchte sich gerne mit dem Thema weiter beschäftigen und demonstriert die Energieübertragung zwischen zwei Stationen über 36 Meter hinweg.

https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2022-09-solar-power-beams-a-step-towards-cleaner-energy