effektive Energieversorgung

[Bynaus]

Es wird zunächst teuer sein, aber du unterschätzst die Entwicklung, die sich in diesem Gebiet ergeben wird. Stell dir vor, es gäbe weltweit nur vier Boeing 747: die Wartung würde enorme Kosten verschlingen, einzelne Flüge wären - ausser für Staaten - unbezahlbar. Genau diese Situation haben wir zurzeit in der Raumfahrt. Die Entwicklung von SBSP (Space Based Solar Power) wird diese Kosten enorm runter bringen - und dadurch bezahlbar werden. Zudem wird sich auch das Militär für solche Stationen interessieren, weil man damit Energie an beliebige Orte auf der Erdoberfläche transportieren kann: alles, was man dafür braucht, ist ein Mikrowellenempfänger. Und wenn das Militär mitmischelt, spielen Kosten oft keine so grosse Rolle...

Aber grundsätzlich ist die Menschheit immer von einer Energiequelle zur nächstgrösseren aufgestiegen, wenn die erste zur Neige ging. Die Solarenergie ist die grösste, noch nicht angezapfte Energiequelle, und nirgends sonst steht sie in dieser Intensität, 24 Stunden pro Tag, frei von irgendwelchen Nebenwirkungen und auch weitgehend geschützt vor terroristischen Angriffen zur Verfügung wie im hohen Erdorbit.

[Pyromancer]

Die Entwicklung von SBSP (Space Based Solar Power) wird diese Kosten enorm runter bringen - und dadurch bezahlbar werden. Zudem wird sich auch das Militär für solche Stationen interessieren, weil man damit Energie an beliebige Orte auf der Erdoberfläche transportieren kann:

Naja, Militärs, die Energie an jeden beliebigen Ort auf der Erdoberfläche transportieren können... viel Energie... ich weiß nicht, ob mir der Gedanke so behagt...

[irony]

Hallo liebe Leute,

ich schreibe gerade an einem Scince-Fiction Roman (sowas aber auch ), bin aber physikalisch nicht besonders versiert. Beim lesen einiger Threads hier hatte ich aber den Eindruck, dass mancher unter uns hier doch ganz schön Ahnung hat, oder zumindest eine solche gut Vortäuschen kann (kann ich aber nicht beurteilen, aus o.g. Grund )

Langer Rede kurzer Sinn, ich brauche eine Art der Energiegewinnung -, Energieübertragung (möglichst durch die Luft) plausibel erklärbar!!!

Danke im Voraus!

Für die Energieübertragung durch Luft wurde ich wegen der engen Bündelung von Strahlen Infrarot-Laser nehmen. Die Wellenlängen sollten zu den atmosphärischen Fenstern passen Atmosphärisches Fenster ? Wikipedia
Die Laserstrahlen verteilen ihre Energie zumindest nicht in alle Richtungen.

Zur Energiegewinnung bieten sich Solarzellen an, aber auch Erdwärme und Wasserkraft, kommt halt drauf an, wie futuristisch Dein Roman werden soll. Kernfusion ist vermutlich auch in den nächsten hundert Jahren über den Breakeven hinaus.

Wozu brauchst Du die Energie: Fabriken, Wohnanlagen, irgendwas Besonderes?

[HMS Fearless]

Es wird zunächst teuer sein, aber du unterschätzst die Entwicklung, die sich in diesem Gebiet ergeben wird. Stell dir vor, es gäbe weltweit nur vier Boeing 747: die Wartung würde enorme Kosten verschlingen, einzelne Flüge wären - ausser für Staaten - unbezahlbar. Genau diese Situation haben wir zurzeit in der Raumfahrt. Die Entwicklung von SBSP (Space Based Solar Power) wird diese Kosten enorm runter bringen - und dadurch bezahlbar werden.

Nun, die Kosten der Raumfahrt entstehen ja nicht nur wegen der Seltenheit der Flüge.
Der Materialaufwand pro Flug ist schon enorm hoch.
Für jedes Klo Nutzlast, welches du in 300 km Höhe befördern willst, brauchst du auch heute noch etwa 18 kg Treibstoff und jede Menge teure und nur einmal verwendbare Bauteile.

[blueflash]

Für jedes Klo Nutzlast, welches du in 300 km Höhe befördern willst, brauchst du auch heute noch etwa 18 kg Treibstoff und jede Menge teure und nur einmal verwendbare Bauteile.

Ach was, dann werden auf dem Mond eben Donnerbalken aus abgetrennten Oberstufen gebaut!

Im Ernst: natürlich kostet der Transport von der Erde weg erstmal eine Menge Energie, aber darum geht es ja: Da draussen gibt es mehr als genug vom dem Zeug! Oder anders: Für die Treibstoffprobleme findet sich schon ne Lösung.
Alles andere (Technik, Orga) findet sich dann eine Lösung, wenn es einen großen Markt gibt.

[Enas Yorl]

Es wird zunächst teuer sein, aber du unterschätzst die Entwicklung, die sich in diesem Gebiet ergeben wird. Stell dir vor, es gäbe weltweit nur vier Boeing 747: die Wartung würde enorme Kosten verschlingen, einzelne Flüge wären - ausser für Staaten - unbezahlbar. Genau diese Situation haben wir zurzeit in der Raumfahrt. Die Entwicklung von SBSP (Space Based Solar Power) wird diese Kosten enorm runter bringen - und dadurch bezahlbar werden.

Die Frage ist nur, wie schnell werden in der Zukunft die Transportkosten in den Orbit sinken? Und nicht nur wie schnell sie theoretisch sinken könnten, sondern wie schnell sie in der Realität sinken werden (da besteht ja bekanntlich, ein kleiner Unterschied ).
Die Produktionskapazität von terrestrischen Sonnenkraftwerken wird in den nächsten Jahrzehnten wohl erheblich zunehmen. Gerade der Nutzen von Solarthermischen Kraftwerken im mediterranen Raum, wird momentan bei Politik und Industrie noch unterschätzt. Und in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts, dürften die Fusionsreaktoren in der Energieerzeugung an Bedeutung gewinnen.
Worauf ich hinaus will, damit orbitale Sonnenkraftwerke eine Chance haben, muss der Transportpreis in den Orbit schnell genug sinken. Bevor die irdischen Sonnen- & Fusionskraftwerke den Markt beherrschen.

Zudem wird sich auch das Militär für solche Stationen interessieren, weil man damit Energie an beliebige Orte auf der Erdoberfläche transportieren kann: alles, was man dafür braucht, ist ein Mikrowellenempfänger. Und wenn das Militär mitmischelt, spielen Kosten oft keine so grosse Rolle...

Bietet aber auch ein großes politisches Konfliktpotential. Bei einer militärischen Energieversorgung mittels Mikrowellen z.B. für Europa würde sich Russland ganz schnell auf Schlips getreten fühlen. Ganz davon zu schweigen, das orbitale Sonnenkraftwerke für Militärs eigentlich nur bessere Tontauben sind.

Aber grundsätzlich ist die Menschheit immer von einer Energiequelle zur nächstgrösseren aufgestiegen, wenn die erste zur Neige ging. Die Solarenergie ist die grösste, noch nicht angezapfte Energiequelle, und nirgends sonst steht sie in dieser Intensität, 24 Stunden pro Tag, frei von irgendwelchen Nebenwirkungen ...

Als Elektroniker habe ich da in Bezug auf die Ausfallsicherheit, Wartung und Reparatur so meine Bedenken. Immerhin reden wir hier nicht von den 110 Kilowatt der ISS, sondern von Kraftwerken im 100 MW bis hin zum GW Bereich. Allein die Reparatur einer Hauptstromleitung mit Freischalten, Fehlersuche, Reparatur & Testen und das alles in Vakuum und Schwerelosigkeit. So schnell und einfach wie auf der Erde, wird das dort nämlich nicht ablaufen.
Was mich dazu noch interessieren würde. Hat sich eigentlich schon mal jemand Gedanken gemacht, wie solch große (und wohl recht fragile) Strukturen auf einen Koronalen Massenauswurf reagieren?

und auch weitgehend geschützt vor terroristischen Angriffen zur Verfügung wie im hohen Erdorbit.

Was wohl nicht auf eine irdische Empfangsstation zutrifft. Von der Front der radikalen Elektrosmog-Gegner ganz zu schweigen, die werden sich freuen.

[Bynaus]

Und nicht nur wie schnell sie theoretisch sinken könnten, sondern wie schnell sie in der Realität sinken werden

Sicher - ich denke, Transportkosten und SBSP werden Hand in Hand gehen. Die ersten Stationen werden sehr teuer sein, doch ihr Bau wird eine Transportinfrastruktur finanzieren, die sonst nie entstanden wäre. Dies wiederum wird den Bau weiterer Stationen vergünstigen, worauf die Transportinfrastruktur weiter ausgebaut wird etc. So ist das bisher immer glaufen: Anfangs des 20. Jahrhunderts hätte sich wohl niemand träumen lassen, wie gewaltig Flughäfen und die ganze Infrastruktur rund ums Fliegen dereinst werden würden.

Und in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts, dürften die Fusionsreaktoren in der Energieerzeugung an Bedeutung gewinnen.

Da wäre ich mir zur Zeit alles andere als sicher. Fusionsreaktoren vom ITER-Kaliber sind gross und teuer - ohne Milliardensubventionen läuft auch da (wie bei Spaltungskraftwerken) nichts. Zudem brauchen diese Fusionsreaktoren Tritium, das aus Lithium gewonnen werden muss - womit wir einmal mehr eine begrenzte Ressource beackern müssten. Sonnenenergie aus dem Orbit ist hingegen praktisch unbegrenzt.

Ganz davon zu schweigen, das orbitale Sonnenkraftwerke für Militärs eigentlich nur bessere Tontauben sind.

Nicht unbedingt. Man kann die Kraftwerke weit genug von der Erde entfernt aufbauen (wird wegen dem Weltraumschrott wohl ohnehin nötig sein), so dass konventionelle Asat-Raketen sie nicht erreichen können - und sie notfalls mit Selbstverteidigungswaffen bestücken, Lasern etwa - Energie dafür ist ja genügend vorhanden...

Als Elektroniker habe ich da in Bezug auf die Ausfallsicherheit, Wartung und Reparatur so meine Bedenken.

Grosse Stationen werden wohl von Menschen mit starker robotischer Hilfe gewartet werden müssen. Aber anderseits hat das Vakuum / Schwerelosigkeit doch auch Vorteile: perfekter Isolator, einfaches Handling von schweren Ersatzkomponenten... Natürlich ist das alles nicht einfach und trivial, aber anderseits vergehen auch nocht Jahrzehnte (!) bis diese Technik wirklich zum Einsatz kommt.

Was mich dazu noch interessieren würde. Hat sich eigentlich schon mal jemand Gedanken gemacht, wie solch große (und wohl recht fragile) Strukturen auf einen Koronalen Massenauswurf reagieren?

Die Elektronik müsste man wohl schützen - aber ich gehe davon aus, dass man in Zukunft auch von der gegenwärtigen Wegwerfmentalität in der Satellitentechnik wegkommt (wegen der stetig steigenden Komplexität, den höheren Datendurchsatzraten werden die Satelliten gegenwärtig immer teurer) - man wird mehr reparieren (da sich das durch die gesunkenen Transportkosten auch tatsächlich lohnt) und für längere Zeiträume planen, so dass der Bau von Satelliten, die Sonnenstürme überstehen können, zu dieser Zeit Standard sein wird.

Von der Front der radikalen Elektrosmog-Gegner ganz zu schweigen, die werden sich freuen.

Ich sehe schon die Schlagzeilen...

[McWire]

Apropos Sonnenenergie

Wäre es eigentlich möglich aus dem Sonnenwind einen Nutzen zu ziehen?

Zwar sind das im Endeffekt nur geladene Partikel, vorallem Protonen, aber daraus ließe sich doch durchaus auch Energie gewinnen oder?

Die Idee die "Bynaus" vorgestellt hat, mit orbitalen Solarkraftwerken finde ich gut... hab schon in der 6. Klasse in der Schule mal so eine Idee bei einer Diskussion vorgeschlagen.
Allerdings mach ich mir da auch Sorgen wegen Sonnenstürmen und Mikrometeoriten, also der Ausfallsicherheit dieser Kraftwerke.
Wobei ein elektromagnetischer Schutzschild sicherlich mit den zu erwarteten Energiemengen betrieben werden könnte, der den Sonnenwind abhält.

Man kann diese orbitalen Solarkraftwerke aber auch mit einem militärischen Zweck kombinieren, indem man sie mit Laser kombiniert, mit der man z.B. Asteroiden ablenken oder zerkleinern kann.

Die Invesititionen sind aber sehr enorm... wobei das ja bei der Kernfusion auch gilt.
Man sollte ich Zukunft eh mehrgleisig fahren:

Kernfusionskraftwerke in großen Ballungsräumen (z.B. Ostküste USA, Mitteleuropa, asiatische Küstengebiet, Japan)
Solaranlagen, Windkraftanlagen und Biomassekraftwerke in ländlichen Gegenden (z.B. Osteuropa, Russland, mittlerer Westen der USA)
Orbitale Solarkraftwerke (zusätzlich zu den anderen, vorallem für abgelegene Gebiete und zur Ergänzung für die Industrie und anderer Großabnehmer)

[1 von 1]

Ich hab mal irgendwo gelesen (leider keine Quelle), dass der gesammte Energiebedarf der Erde durch Wellenkraftwerke erzeugt werden könnte. Da der Tiedenhub aufgrund des Mondes bis auf weiteres (irgendwann is er ja wech;-) weiterhin stattfinden wird

bitte da nicht den Tidenhub mit den Oberflächenwellen durcheinanderbringen

Zu den Gezeitenkraftwerken hatten wir(Kommilitonen und ich) uns auch mal einen lustigen Kraftwerkstyp ausgedacht:
-ein riiichtig großer Schwimmer(hohler Betonwürfel)
-im inneren dieses Schwimmers mehrere Seilwinden(deren Seilenden im Meeresboden verankert sind) die mit starken Rückstellfedern verbunden sind und einem Getriebe mit hoher Übersetzung(das wiederum an einem Generator hängt)
->hebt die Flut den Schwimmer an wird die Seilwinde gedreht und damit der Generator
->kommt dann die Ebbe wider dreht die Rückstellfeder die Seilwinde zurück und dreht den Generator damit ebenfalls

Alternativ kannst du für den Energietransport ja auch die Quantenteleportation verschränkter Photonen etwas weiterspinnen, z.B. dass Moleküle-Eigenschaften transportiert werden und durch die Informationsbestimmung vor Ort zur Reaktion angeregt werden:

bitte nicht(in der Richtung weiterspinnen), das ist Unsinn(Quantenteleportation überträgt weder Infos noch Energie)


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
1 von 1 schrieb nach 5 Minuten und 38 Sekunden:

Für die Energieübertragung durch Luft wurde ich wegen der engen Bündelung von Strahlen Infrarot-Laser nehmen. Die Wellenlängen sollten zu den atmosphärischen Fenstern passen Atmosphärisches Fenster ? Wikipedia
Die Laserstrahlen verteilen ihre Energie zumindest nicht in alle Richtungen.

dafür müssen sich deren Wirkungsgrade aber noch deutlich verbessern

[irony]

dafür müssen sich deren Wirkungsgrade aber noch deutlich verbessern

Energieübertragung durch Luft ist ja nicht so einfach. Eine Stromleitung ist damit ja nicht gemeint. Wie sieht es statt mit einem Laser mit einem Maser aus?
Oder wie stellst Du Dir eine gezielte Übertragung vor?

[Enas Yorl]

Sicher - ich denke, Transportkosten und SBSP werden Hand in Hand gehen. Die ersten Stationen werden sehr teuer sein, doch ihr Bau wird eine Transportinfrastruktur finanzieren, die sonst nie entstanden wäre. Dies wiederum wird den Bau weiterer Stationen vergünstigen, worauf die Transportinfrastruktur weiter ausgebaut wird etc. So ist das bisher immer glaufen: Anfangs des 20. Jahrhunderts hätte sich wohl niemand träumen lassen, wie gewaltig Flughäfen und die ganze Infrastruktur rund ums Fliegen dereinst werden würden.

Das setzt aber voraus das Staaten (oder -gemeinschaften) anfangen, diese Infrastruktur aufzubauen. Die heutigen Energieversorger werden das ganz sicher nicht tun, jedenfalls nicht ohne massive staatliche Subventionen (was quasi ein Blankoscheck wäre). Vielleicht haben die Politiker der Zukunft ja mehr für technologische Visionen übrig, aber heutzutage kann ich die nicht entdecken.

Sonnenenergie aus dem Orbit ist hingegen praktisch unbegrenzt.

Unbegrenzt ja, aber ob sie mit den irdischen Solarkraftwerken bei den Produktionskosten pro Watt konkurieren können, da habe ich so meine Zweifel. Ich habe bis heute vernünftigen Daten zur Effizienz des Energietransfers aus dem Orbit finden können. Dabei hängt im Grunde das gesamte Konzept davon ab, wenn jemand solche Daten hat soll er sie doch bitte posten.

Nicht unbedingt. Man kann die Kraftwerke weit genug von der Erde entfernt aufbauen (wird wegen dem Weltraumschrott wohl ohnehin nötig sein), so dass konventionelle Asat-Raketen sie nicht erreichen können - und sie notfalls mit Selbstverteidigungswaffen bestücken, Lasern etwa - Energie dafür ist ja genügend vorhanden...

Sorry, aber das ist ein bisschen dünn. Wenn die Europäer ein solches Kraftwerk bauen, kann man sich wohl darauf verlassen das z.B. die Russen mit entsprechenden Killersatelliten mitziehen. Dafür braucht es keine Sprengkörper, kinetische Waffen reichen da völlig aus.

Grosse Stationen werden wohl von Menschen mit starker robotischer Hilfe gewartet werden müssen. Aber anderseits hat das Vakuum / Schwerelosigkeit doch auch Vorteile: perfekter Isolator, einfaches Handling von schweren Ersatzkomponenten... Natürlich ist das alles nicht einfach und trivial, aber anderseits vergehen auch nocht Jahrzehnte (!) bis diese Technik wirklich zum Einsatz kommt.

Nun die Isolation von Strom, hat man auf der Erde schon sehr lange zuverlässig gelöst. Und das Handling von schweren Bauteilen, hat man auf der Erde ziemlich gut im Griff. Dafür kann man den Raumanzug mit der Sonnenbrille oder den Regenmantel tauschen.
Natürlich kann man den Betrieb solcher Anlagen im Orbit in den Griff bekommen. Aber die Frage ist doch, lohnt sich das auch finanziell?

Die Elektronik müsste man wohl schützen - aber ich gehe davon aus, dass man in Zukunft auch von der gegenwärtigen Wegwerfmentalität in der Satellitentechnik wegkommt (wegen der stetig steigenden Komplexität, den höheren Datendurchsatzraten werden die Satelliten gegenwärtig immer teurer) - man wird mehr reparieren (da sich das durch die gesunkenen Transportkosten auch tatsächlich lohnt) und für längere Zeiträume planen, so dass der Bau von Satelliten, die Sonnenstürme überstehen können, zu dieser Zeit Standard sein wird.

Kilometer große Anlagen im Sonnensturm, würde mich interessieren wie stark sich die dabei elektrisch aufladen? Ich könnte mir vorstellen, das sich dabei recht hübsche optische Effekte ergeben (aus sicherer Entfernung natürlich).

[1 von 1]

Energieübertragung durch Luft ist ja nicht so einfach. Eine Stromleitung ist damit ja nicht gemeint. Wie sieht es statt mit einem Laser mit einem Maser aus?
Oder wie stellst Du Dir eine gezielte Übertragung vor?

einen besseren Weg habe ich auch nicht parat, nur haben die effizientesten Hochleistungslaser meinem letzten Kenntnisstand nach nur einen Wirkungsgrad von 10-15% und davon geht noch einmal der Wirkungsgrad des (Energie)Aufnahmegerätes ab.
->wenn die nicht besser werden ist das keine Option

meine Frage wäre eher wozu in der Geschichte die Energieübertragung durch die Luft gebraucht würde(um zu sehen ob es da nicht bessere Lösungen gäbe)

[Bynaus]

@Enas Yorl:

Das setzt aber voraus das Staaten (oder -gemeinschaften) anfangen, diese Infrastruktur aufzubauen. Die heutigen Energieversorger werden das ganz sicher nicht tun, jedenfalls nicht ohne massive staatliche Subventionen (was quasi ein Blankoscheck wäre). Vielleicht haben die Politiker der Zukunft ja mehr für technologische Visionen übrig, aber heutzutage kann ich die nicht entdecken.

Es ist auch noch sehr früh - SBSP ist ein Projekt für das zweite Viertel des 21. Jahrhunderts (wie auch zB der Weltraumlift). Es braucht Zeit, bis solche Ideen an Fahrt gewinnen.

Man kann es auch so betrachten: wenn die Menschheit langfristig ins All will / soll, dann muss sich das irgendwie lohnen. Satelliten lohnen sich, Weltraumtourismus wird sich lohnen - doch wer bezahlt für Marsmissionen (oder gar darüber hinaus, Callisto, Titan...)? Diese wird es erst geben, wenn sich eine massive, kommerzielle Weltraumtransport-Infrastruktur entwickelt hat. Und diese wiederum lässt sich nur aufbauen, wenn sie benutzt wird, von Projekten, die für ihre Kosten aufkommen können: SBSP ist so ein Projekt, der Transport von wertvollen Metallen von erdnahen Asteroiden (oder, vielleicht, Helium-3 vom Mond) zur Erde ist so ein Projekt.

Unbegrenzt ja, aber ob sie mit den irdischen Solarkraftwerken bei den Produktionskosten pro Watt konkurieren können, da habe ich so meine Zweifel.

Im Moment nicht - wegen den hohen Transportkosten. Wenn diese deutlich geringer ausfallen, dann spielt es keine grosse Rolle, ob man einen 1x1 km grossen S olarzellenpark in einer abgelegenen Wüste oder im Weltraum baut: bloss hat man im Weltraum 24 h Sonne, kaum Wartung und eine sehr viel höhere Einstrahlung (1367 Watt / m^2).

Wenn die Europäer ein solches Kraftwerk bauen, kann man sich wohl darauf verlassen das z.B. die Russen mit entsprechenden Killersatelliten mitziehen. Dafür braucht es keine Sprengkörper, kinetische Waffen reichen da völlig aus.

Ja, und? Deswegen müssen diese Kraftwerke keine Tontauben sein. Ausserdem glaube ich nicht, dass die Russen die Fähigkeit und den Willen haben, die Infrastruktur aufzubauen, die es für SBSP braucht. Den haben höchstens die USA.

EDIT: http://nextbigfuture.com/2009/02/wel...lar-space.html

[HiroP]

Wenn die Europäer ein solches Kraftwerk bauen, kann man sich wohl darauf verlassen das z.B. die Russen mit entsprechenden Killersatelliten mitziehen. Dafür braucht es keine Sprengkörper, kinetische Waffen reichen da völlig aus.

Eine solche Anlage ließe sich leicht gegen Angriffe mit Killersatelliten oder Raketen schützen. Dazu braucht es ein modernes CIWS und schon ist man gegenüber diesem Kaliber auf der sicheren Seite.

Anders sähe es natürlich bei kleinem Zeug aus. Da wäre ein Solarkraftwerk vermutlich genauso anfällig wie jede andere Raumstation auch.

[irony]

einen besseren Weg habe ich auch nicht parat, nur haben die effizientesten Hochleistungslaser meinem letzten Kenntnisstand nach nur einen Wirkungsgrad von 10-15% und davon geht noch einmal der Wirkungsgrad des (Energie)Aufnahmegerätes ab.
->wenn die nicht besser werden ist das keine Option

meine Frage wäre eher wozu in der Geschichte die Energieübertragung durch die Luft gebraucht würde(um zu sehen ob es da nicht bessere Lösungen gäbe)

Das Wozu war auch meine Frage. Wird sehr viel Energie gebraucht, und für was?
Aber mit welchem Wirkungsgrad wärst Du denn zufrieden? 50 Prozent kann man in einer SF-Geschichte sicher noch glaubwürdig vertreten.

Ansonsten kannst Du durch das Medium Luft auch mechanische Energie übertragen, in dem du große Steine schleuderst