Solarsatelliten

[Hazard]

Guten Abend Forum,

ich möchte über das Thema Solarsatelliten sprechen.

In der Politik kocht das Thema über die Stromerzeugung und da frage ich mich doch, ob es sich dabei unabhängig von der Debatte über den menschengemachten Klimawandel um eine sinnvolle Investition handeln würde.

Ich stelle es mir so vor, dass die Welt zusammenlegt und ein System von Solarsatelliten im All stationiert. Vor einer Weile habe ich aufgeschnappt, dass Mikrowellen als Medium für den Transport der Energie zur Erde infrage kämen.

Wäre das nicht was? Alle legen zusammen und erhalten kostenlose Energie für immer als Gegenleistung. Erdgebundene Solaranlagen bringen das Problem der Erdrotation und des Wetters mit sich. Im All könnte man die Satelitten so positionieren, dass sie die ganze Zeit über bestrahlt werden und permanent Energie liefern.

Wie seht ihr das?

Gruß,
Hazard

[Feydaykin]

Mmh ja die große Idee der 70er Jahre.

Hast du dich schon etwas mehr mit dem Problemen beschäftigt?

https://space.nss.org/space-solar-power/

Kurzum im Klassischen Stil hast du das Problem das der TRansport Unheimlcih Teuer ist, die Verlustquoten durch zweifaches Umwandeln sind auch nicht zu Vernachlässigen bzgl Microwellenübertraung. Da bleibt je nachdem nicht soviel Bonus über.

In der jetzigen Zeit den Weltraum zu nutzen würde eher auf Spiegel hinaus laufen in Kombination mit Bodengebundenen Systemem. Wesentlich weniger Masse.

https://space.nss.org/media/Mirrors-in-Space-for-Electric-Power-at-Night-2012.pdf

Wäre das nicht was? Alle legen zusammen und erhalten kostenlose Energie für immer als Gegenleistung. Erdgebundene Solaranlagen bringen das Problem der Erdrotation und des Wetters mit sich. Im All könnte man die Satelitten so positionieren, dass sie die ganze Zeit über bestrahlt werden und permanent Energie liefern.

Ein paar kleine Überlegungen: 1 Kostenlos ist das Zeug niemals, denn diese Sats sind Aufwendig (Und du brauchst gar nicht so wenige) müssten Unterhalten werden etc. Also überall wo ein aufwand ist, ist nix Kostenlos.

Wenn du den Aufwand Erdgebundenr Anlange contra Orbitalen vergleichst, sind die Problem eher vernachlässigbar contra der etwas höheren Ausbeute die man im All hat, denn die wird gerne etwas aufgefressen wie schon erwähnt von den Umwandlungsprozessen.

Also wenn dich das Thema etwas interessiert habe ich dir schon 2 Links gegeben. Man findet recht viel Studien und Überlegungen zum Thema


Nur soviel rechne dir aus wenn der Kg Preis für den Orbit sagar nur bei 5000 Dollar liegen würde

[Suthriel]

Diese Idee geisterete hier auch schon mal im Forum rum. Da wurde auch noch ein anderer Einwand gebracht, und zwar, ob es in Zeiten unserer globalen Erwärmung weise ist, die Erde noch weiter durch solch eine Geschichte aufzuheizen bzw. noch mehr Energie auf die Erde zu pumpen, da diverse Strahlungsarten durchaus mit der Atmosphäre reagieren werden, und diese mit aufheizen.

Wenn, dann sollte man wohl auf eine Strahlungsvariante setzen, welche keine oder keine nennenswerte Wechselwirkung mit der Atmosphäre, insbesondere mit der Ozonschicht, hat. Das spräche wohl eher für Mikrowellenstrahlung als normale Spiegel, ausser wir haben Spiegel, die lediglich Mikrowellenstrahlung reflektieren können, und alles andere ignorieren.

Die Kostenfrage bleibt allerdings bestehen Herstellung und im All installieren dürfte davon den größten Teil verschlucken. Was Wartung angeht, müsste man mal schauen, wie oft Satelliten überhaupt so im Durchschnitt ausfallen und repariert werden müssen.

[Feydaykin]

Diese Idee geisterete hier auch schon mal im Forum rum. Da wurde auch noch ein anderer Einwand gebracht, und zwar, ob es in Zeiten unserer globalen Erwärmung weise ist, die Erde noch weiter durch solch eine Geschichte aufzuheizen bzw. noch mehr Energie auf die Erde zu pumpen, da diverse Strahlungsarten durchaus mit der Atmosphäre reagieren werden, und diese mit aufheizen.

Äh was? Also in der Energiebilanz macht das nicht wirklich einen Unterschied. Also Sonnenlicht was sonst auf die Erde scheint, wird in Strom Umgewandelt und in Form von Microwellen wieder auf die Erde geschickt, und wieder in Strom Umgewandelt? Im Gegenzug wird weniger " Thermische Energie, Treibhausgase" frei welche durch die Sonnenenergie ersetzt würden...

Welche Strahlungart reagiert denn mit der Atmosphäre, und auf welche Weise?

Wenn, dann sollte man wohl auf eine Strahlungsvariante setzen, welche keine oder keine nennenswerte Wechselwirkung mit der Atmosphäre, insbesondere mit der Ozonschicht, hat. Das spräche wohl eher für Mikrowellenstrahlung als normale Spiegel, ausser wir haben Spiegel, die lediglich Mikrowellenstrahlung reflektieren können, und alles andere ignorieren.

Äh was? Normales Sonnelicht reagiert also mit der Atmosphäre/Ozonschicht mit negativen Effekten? Also Wenn ein Spiegel Sonnenlicht in die Atmosphäre lenkt ist das Schädlich? Natürliche Microwellenstrahlung auf die Erde spiegeln macht keinen Sinn.

Die Kostenfrage bleibt allerdings bestehen Herstellung und im All installieren dürfte davon den größten Teil verschlucken. Was Wartung angeht, müsste man mal schauen, wie oft Satelliten überhaupt so im Durchschnitt ausfallen und repariert werden müssen.

Nun alles was im größeren Stil im All stattfinden soll steht und fällt mit den Kosten für die ersten 200 Km in den Erdorbit.

[Suthriel]

Soweit ich mich zurück erinner, ging es damals bei diesem Einwand um die Absorption von Licht durch die Atmosphäre, denn "fast vollständig durchlässig" für Licht heisst immer noch nicht "vollständig durchlässsig" für Licht.
Insofern ist die Frage wohl, das Licht oder die Strahlung, welche zusätzlich auf die Erde reflektiert werden soll, wieviel wird davon von der Atmosphäre absorbiert? Gibt's da einen Bereich, der tatsächlich zu 100% durchkommt? Soweit mir bekannt, kommt wohl auch sichtbares Licht nicht vollständig durch... aber ich kann mich auch irren. Magst du mich da aufklären?

Ich meine, wenn ich mir das hier anschaue, dann scheint nach meiner Interpretation der zweiten Reihe selbst sichtbares Licht nur zu irgendwas um die 90% durchzukommen. Was passiert mit dem Rest?

https://de.wikipedia.org/wiki/Atmosph%C3%A4risches_Fenster

Lichtverschmutzung ist auch nicht unbedingt gern gesehen von Umweltschützern.

[pollux83]

Es gibt inzwischen auch Pläne, die mit Lasern anstatt Mikrowellen arbeiten würden. Kommt aber auf das Gleiche hinaus.

Zum Thema Atmosphärenabsorption. Wie die Grafiken zeigen absorbieren gewisse Verbindungen gewisse Wellenlängen. Die sollte man also nicht nutzen. Reflexion und Streuung sind weitere Effekte, die man beachten muss. Es sollte aber kein großes Problem sein eine Wellenlänge zu wählen, die zu fast 100 % den Erdboden erreicht.

Das größte Problem dieser Idee sind die Stationierung, Koordination und Wartung der Satelliten. Mit heutigen Mitteln wäre das noch viel zu aufwendig.

Und man könnte solche Satelliten bestimmt auch als Waffen einsetzen, was die Umsetzung noch unwahrscheinlicher macht.

[Feydaykin]

Soweit ich mich zurück erinner, ging es damals bei diesem Einwand um die Absorption von Licht durch die Atmosphäre, denn "fast vollständig durchlässig" für Licht heisst immer noch nicht "vollständig durchlässsig" für Licht.

Ja und? Wo wäre das ein Problem ausser beim Wirkungsgrad?

Insofern ist die Frage wohl, das Licht oder die Strahlung, welche zusätzlich auf die Erde reflektiert werden soll, wieviel wird davon von der Atmosphäre absorbiert? Gibt's da einen Bereich, der tatsächlich zu 100% durchkommt? Soweit mir bekannt, kommt wohl auch sichtbares Licht nicht vollständig durch... aber ich kann mich auch irren. Magst du mich da aufklären?

Nochmals in wiefern ist das Wichtig? Hast du dich mit dem Konzept beschäftigt? Und wo ist da jetzt die große Reaktion mit der Atmosphäre? Microwellen als Meidum hat man ganz bewusst gewählt um die Problematik mit Wolkendecken zu umgehen.

Ich meine, wenn ich mir das hier anschaue, dann scheint nach meiner Interpretation der zweiten Reihe selbst sichtbares Licht nur zu irgendwas um die 90% durchzukommen. Was passiert mit dem Rest?

Reflektiert? Albdeo? Und inwiefern ist das relevant für die Solarsatelliten, und bis eben auf 10% Verlust bei der Soletta?

Lichtverschmutzung ist auch nicht unbedingt gern gesehen von Umweltschützern.

Lichtverschmutzung wird wohl das Essetiell Problem sein dem sich die Meschheit in den nächstne 50 Jahren stellen muss. Auch hier erstmal die Studien lesen, hatte ich verlinkt, worum es denn geht.

Es gibt inzwischen auch Pläne, die mit Lasern anstatt Mikrowellen arbeiten würden. Kommt aber auf das Gleiche hinaus.

Halte ich für Riskante und im Wirkungsgrad niedriger, wenn man auch wohl die Flächenaufwand am Boden verringert.

Reflexion und Streuung sind weitere Effekte, die man beachten muss. Es sollte aber kein großes Problem sein eine Wellenlänge zu wählen, die zu fast 100 % den Erdboden erreicht.

Bei Microwellen ja sowieso gegebne. Beim Spielel reflektiert man einfach das gesamte Spektrum am Sonnlicht. So Gewinnen die Erdgebundenen Stationen eben mehr Stunden ausreichende Lichtausbeute.

Und man könnte solche Satelliten bestimmt auch als Waffen einsetzen, was die Umsetzung noch unwahrscheinlicher macht.

So bestimmt ist das eher nicht. Was willst du machen, einen "Todestrahl" Basteln? Da muss man schon von anfang an das Richtige einbauen.

Beim Spiegel fällt das eh weg.

[Suthriel]

Also manchmal stellst du dich wirklich wie ein Troll an -.-´ Ich hatte einen Einwand erwähnt, in dem es um zusätzliche Erwärmung der Erde bzw. der Atmosphäre durch solche umgeleiteten Strahlen geht, woraufhin du mit deinem "Äh was" Kommentar reagiert hast.

Die Grafik weist den Verlust als Absorption und Streuung auf, also nicht etwa vollständig zurück ins All reflektiert, sondern teils woandershin umgeleitet (das kann durchaus ins All zurück sein, oder einfach nur in andere Ecken der Erde) und teils eben von der Atmosphäre selbst absorbiert.
Was macht die Atmosphäre mit dem absorbierten, und nicht reflektierten oder gestreuten Teil? Heizt der sie auf? Kühlt der sie? (wohl kaum) Die Energie verpufft ja nicht einfach und löst sich in Wohlgefallen auf. Daher habe ich dich gefragt, was mit den grob 10% Verlust so passiert.
Der gestreute Teil hat die Chance, wieder ins All zurück zu gelangen, der Teil der irgendwo anders auf die Erde knallt, wird aber sicher auch irgend eine Reaktion hervor rufen. Leistet der auch seinen Teil zur Erderwärmung?

Dieses Projekt soll ja in einem etwas größeren Umfang Licht umleiten, da darf man doch schon mal nach möglichen Nebenwirkungen fragen. Besonders, wenn eine der Varianten dieses Projektes das Licht nicht nur einfach umlenkt, sondern schon im All bündelt und als etwas stärkeren Strahl nach unten schickt. In klein kommt mir da eine Lupe in den Sinn, in etwas größer die Solarkraftwerke (oder auch schon Parabolspiegel), deren Lichtstrahlen regelmäßig Vögel pulverisieren, die das Pech haben, durch deren gebündelte Strahlen zu fliegen.

https://www.welt.de/vermischtes/article132549207/Zisch-und-wieder-faellt-ein-Vogel-tot-vom-Himmel.html

Die Berichte über den grausamen Vogeltod sind in US-Medien und Blogs zahlreich, und auch reich an unschönen Details – begleitet von Zischgeräuschen und kleinen Rauchwolken, würden die Vögel oft im Minutenabstand vom Himmel fallen, heißt es. Die Mitarbeiter, die dem Vogelsterben hilflos gegenüberstünden, hätten sogar schon einen Begriff dafür geprägt: Sie nennen die sterbenden Tiere „streamers“, zu deutsch etwa „Luftschlange“, weil die brennenden Vögel kleine Streifen, ähnlich den Kondensstreifen am Himmel, in der Luft hinterlassen würden, schreibt die US-Nachrichtenagentur Associated Press.

[Feydaykin]

Also manchmal stellst du dich wirklich wie ein Troll an -.-´ Ich hatte einen Einwand erwähnt, in dem es um zusätzliche Erwärmung der Erde bzw. der Atmosphäre durch solche umgeleiteten Strahlen geht, woraufhin du mit deinem "Äh was" Kommentar reagiert hast.

Natürlich weil sich mir nicht Erschließt in wiefern dadurch die Erde signifikant erwärmt werden sollte Schon mal Angeschaut was so Täglich an Energie auf die Erde einstrahlt? Wie wird das jetzt Mehr wenn von diesem Licht jetzt im Orbit Strom erzeugt wird bzw in Microwellen umgewandelt wird?

Die Grafik weist den Verlust als Absorption und Streuung auf, also nicht etwa vollständig zurück ins All reflektiert, sondern teils woandershin umgeleitet (das kann durchaus ins All zurück sein, oder einfach nur in andere Ecken der Erde) und teils eben von der Atmosphäre selbst absorbiert.

Also muss ja Aborbiert werden bzw ein andere Trägermedium muss erhitzt werden. Aber auch hier wo ist jetzt der Unterschied ob das Sonnenlicht so durchscheint oder vorher umgewandelt wird?

Was macht die Atmosphäre mit dem absorbierten, und nicht reflektierten oder gestreuten Teil? Heizt der sie auf? Kühlt der sie? (wohl kaum) Die Energie verpufft ja nicht einfach und löst sich in Wohlgefallen auf.

Sie sinkt immer auf ein niedrige Nivau. Schon mal daran gedacht das die Erde Energie Abstrahlt? Aber auch hier ist die Menge entscheidend, und da warte ich immer.

er gestreute Teil hat die Chance, wieder ins All zurück zu gelangen, der Teil der irgendwo anders auf die Erde knallt, wird aber sicher auch irgend eine Reaktion hervor rufen. Leistet der auch seinen Teil zur Erderwärmung?

Echt? Sonnenlicht was auf die Erde knallt macht was? Heizt den Boden auf. Ist für die Sonneneinstrahlung so ein großes Phänomen?

Und dann bitte mit der Globalen Erwärmung nachschauen was die Ursache im großen Stil ist. Das PRoblem ist eher das die Wärme durch die Atmosphäre schlechter Entweicht.

https://www.youtube.com/watch?v=5ijfVTLZFVE

Dieses Projekt soll ja in einem etwas größeren Umfang Licht umleiten, da darf man doch schon mal nach möglichen Nebenwirkungen fragen.

Dadurch steigt aber die Gesamtstrahlenmenge der Erde auf ein Jahr nicht wirklich, durch Punktelles Umkenen des Lichtes...

Besonders, wenn eine der Varianten dieses Projektes das Licht nicht nur einfach umlenkt, sondern schon im All bündelt und als etwas stärkeren Strahl nach unten schickt.

Na das Ameisenbrenngals wird schon etwas schwerer zu Bauen. Aber nur soviel Wenn du mit einer Lupe Sonnenlicht bündelst? Steigt dann die Gesamtenergiebilanz?

in etwas größer die Solarkraftwerke (oder auch schon Parabolspiegel), deren Lichtstrahlen regelmäßig Vögel pulverisieren, die das Pech haben, durch deren gebündelte Strahlen zu fliegen.

Tja das ist schlecht für die Vögel, aber bestimmt nicht die Artenbedrohung schlechthin.

Und wie erwähnt, das Projekt mal durchlesen, und dann kann der findige ja Ausrechnen wie Große und wie ein Spiegel geformt sein muss für den "Todesstrahl" der auch noch am Boden ankommt.

Nur mal so als Ansatz


Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) strahlt die Sonne permanent mehr als 120.000 Terawatt auf die Erdoberfläche.


Meinst du die Spiegel ändern an der Gesamtstrahlungsumme dermaßen viel? Sofern das Licht denn überhaupt zusätzlich ins System geleitet wird

[pollux83]

So bestimmt ist das eher nicht. Was willst du machen, einen "Todestrahl" Basteln? Da muss man schon von anfang an das Richtige einbauen.

Beim Spiegel fällt das eh weg.

Ich kenne nur die Varianten, die die Energie oben per Solaranlage schließlich in Mikrowellen oder eben einen Laserstrahl umwandeln und dann konzentriert zur Erde senden.

https://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article4327885/Sonne-soll-bereits-im-Weltall-angezapft-werden.html

Also ja, das kommt einem "Todesstrahl" sehr nahe.

Bei der Spiegelvariante hast du das Problem, dass du viel nicht nutzbare Strahlung mitschickst, von der Fokussierung ganz zu schweigen.



Eine gesteigerte Erwärmung sehe ich als kleines Problem, da man dadurch die Energieproduktion aus anderen Quellen spart. (Also keine Wärmeproduktion von dieser Seite mehr)
Die Solarkonstante beträgt übrigens 1367 W/m², wobei natürlich nur ein kleiner Teil davon genutzt werden kann, und der weltweite Stromverbrauch rund 21 Billionen kWh.

[Suthriel]

Eine gesteigerte Erwärmung sehe ich als kleines Problem, da man dadurch die Energieproduktion aus anderen Quellen spart. (Also keine Wärmeproduktion von dieser Seite mehr)
Die Solarkonstante beträgt übrigens 1367 W/m², wobei natürlich nur ein kleiner Teil davon genutzt werden kann, und der weltweite Stromverbrauch rund 21 Billionen kWh.

Naja, das andere Kraftwerke abgeschaltet werden, die dann keine Abwärme mehr erzeugen, stimmt schon. Nur müsste man dazu erstmal die Wirkungsgrade der Solarsatelliten bzw der Empfangsanlagen auf der Erde betrachten, und schauen, wie viel tatsächlich runtergeschickt werden muss, um eine bestimmte Energiemenge am Ende nutzen zu können.

Im englischen Wikipedia zu diesen Projekten gibt's ein etwas älteres Bild, welches die Laservariante mit der Mikrowellenvariante vergleicht:

https://en.wikipedia.org/wiki/Space-based_solar_power

Also von jeweils 20kW (soviel sollte wohl ein Modul bereit stellen), könnten mit der Mikrowellenvariante rund 5,1 kW tatsächlich genutzt werden, entspricht 25,5% (oder 74,5 % Verlust). Bei der Laservariante waren es wohl sogar nur 0,632 kW = 3,16% oder 96,84% Verlust.

Ok, das ist der Gesamtverlust, der Verlust zwischen Satellit und Endnutzer ist geringer:
- Mikrowelle von rund 12 kW Strahl runter auf 5,1kW für Endnutzer = 42,5%, klingt schon besser
- Laser dennoch von einem 1,9 kW strahl runter auf 0,632 kW für den Endnutzer = 33,3 % nutzbar

Ich schätze, das wird sich in größeren Mengen dann doch noch unter anderem wärmetechnisch bemerkbar machen, sofern sich die Werte nicht mittlerweile verbessert haben :/

[Feydaykin]

[QUOTE][Ich kenne nur die Varianten, die die Energie oben per Solaranlage schließlich in Mikrowellen oder eben einen Laserstrahl umwandeln und dann konzentriert zur Erde senden.
https://www.welt.de/wissenschaft/wel...ft-werden.html
Also ja, das kommt einem "Todesstrahl" sehr nahe.
/QUOTE]

Ja, aber dann muss der Sender der Station schon so konfiguriert sein das man einen "Harten" Microwllenstrahl" senden möchte. und die Antenne auf ziele jenseits der Emfangsstation bringt. Recht umständliche Variante für Waffen.

Bei der Spiegelvariante hast du das Problem, dass du viel nicht nutzbare Strahlung mitschickst, von der Fokussierung ganz zu schweigen.

Dewegen die Studie, Der Spiegel bzw die Spiegel dienen dazu die Solarkraftwerke auf Erden zu steigern, vor allem Morgens und Abends zusätzlich Licht zu generieren.

Riesen Vorteil im Vergleich zu einem Solar Power Satelliten sind das Richtig schöne Leichtbaugeschichten, die Kritishen Teile sind alle auf der Erde.

Die Solarkonstante beträgt übrigens 1367 W/m², wobei natürlich nur ein kleiner Teil davon genutzt werden kann, und der weltweite Stromverbrauch rund 21 Billionen kWh.

TJa, wie erwähnt die Erwärmung ist vernachlässigbar durch "Zusatzsonnenlicht" Spielgeln. Bei der Mircowllenvariante fällt eh nix ab.

Wie erwähnt en Blick wieviel Terrawatt täglich durch die Sonne ins "System" gepumpt werden zeigt recht deutlich das diese "Umweltfaktor" bis auf weiteres zu vernachlässigen wäre

Naja, das andere Kraftwerke abgeschaltet werden, die dann keine Abwärme mehr erzeugen, stimmt schon. Nur müsste man dazu erstmal die Wirkungsgrade der Solarsatelliten bzw der Empfangsanlagen auf der Erde betrachten, und schauen, wie viel tatsächlich runtergeschickt werden muss, um eine bestimmte Energiemenge am Ende nutzen zu können.

Wieviel Terrawattt "Abwärme" erwartest du denn? Wir reden ja über Umgewandeltes Licht was sonst "normal" in die Energiebilanz der Erde eingeflossen wäre..

Entscheidnet für dich ist der Umwandlungsgrad So gesehen müssten von den Microwellen ich bin mal optimistisch 125% gesendet werden für 100 % Strom

Ich sehe aber immer noch nicht dein Problem weil eigentlich nicht wirklich "Zusätzliche " Energie in das System Erde eingeführt wird, zumindest nicht in nenenswerten Mengen.


ur ein halbes Milliardstel der von der Sonne abgestrahlten Energie trifft auf die Erde. Dieser winzige Anteil entspricht in einem Jahr der Menge von 1.500.000.000 Terrawattstunden (TWh). Der jährliche Weltgesamtenergieverbrauch beträgt dagegen "nur" ca. 100.000 TWh.

[Feydaykin]

Ich schätze, das wird sich in größeren Mengen dann doch noch unter anderem wärmetechnisch bemerkbar machen, sofern sich die Werte nicht mittlerweile stark verbessert haben :/

Wie kommst du drauf wenn von 100% Sonnenlicht auf Erden-- die 25% in Form von Elekrischer Energie wieder umgewandelt werden.?

Und ich warte immer noch wie du das denn zu den Billionen Terrawattstunden der normalen Sonneneinstrahlung ins Verhältnis setzen willst?

Anbei ist deine Berechnung dann etwas zu weit. Entscheidend ist erstmal Microwave to Output Power, und das ist immerhin ein Wirkungsgrad von 85% (Damals schon).

Also bei allen Kritikpunkten bzgl Space based Solar Power, ist mir das Argument das könnte die Atmosphäre erhitzen nie untergekommen, Auch in keiner Studie dazu.