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weltraumgestützte Solarenergiegewinnung

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Diese Art der Energiegewinnung macht sich die Tatsache zunutze, daß neben der generellen auch die zeitliche Verfügbarkeit der Sonneneinstrahlung im Weltraum wesentlich höher ist, als auf der Erde. Dafür gibt es drei Gründe:

  • Die Solarkonstante hat im Weltraum den Wert 1.37kW/m2, die Strahlung kann praktisch ungehindert von der Sonne zum Solarenergieerzeuger gelangen - die Erdatmosphäre reduziert den Wert auf der Erde auf nur 1kW/m2.
  • Im Weltraum gibt es kein Wettergeschehen, also keine Verringerung der pro Flächeneinheit eingestrahlten Leistung durch Wolken.
  • Während der irdischen Nacht kann keine direkte Solarenergienutzung stattfinden, ein weltraumgestütztes Solarkraftwerk in einer geostationären Umlaufbahn kann dagegen etwa 23 Stunden pro Tag genutzt werden, eine Stunde fällt aus, weil sich für diese Zeitspanne die Erde zwischen Sonne und Kraftwerk befindet, es also abschattet.

Die technische Realisierung zeigt in drei denkbare Entwicklungsrichtungen:

  • Über Folienspiegel gigantischen Ausmaßes könnte Sonnenlicht während der Nacht auf die Erde gelenkt werden, dort kann es dann zur Beleuchtung, zur ,,energetischen Ernährung`` von Pflanzen oder zur Beschickung von Solarzellen verwendet werden.
  • Alternativ kann man sich eine Gewinnung von Solarstrom direkt im Weltraum vorstellen, der über Solarzellenflächen produzierte Strom wird in einer Wandlereinheit in eine Energieform gebracht, die einen Transport der gewonnen Energie zur Erde ermöglicht. Dazu sind Mikrowellen und Laserlicht, also Strahlungsenergie, geeignet, weil sie die Atmosphäre durchdringen und geeignete ,,Sender`` und ,,Empfänger`` von der grundlegenden Technologie verfügbar sind. Vorteil der Solarzellen ist, daß sie Strom ohne bewegliche Teile erzeugen, woraus eine hohe Zuverlässigkeit des Systems resultiert. Der Umwandlungswirkungsgrad der Solarzellen mit etwa 15-20% für optimierte Systeme liegt allerdings deutlich unter dem Wirkungsgrad eines thermischen Solarkraftwerks.
  • Die dritte Alternative besteht darin, den Strom mit einem thermischen Solarkraftwerk zu erzeugen, also einer Spiegelfläche, die das Licht auf einen ,,Receiver`` fokussiert - analog zu dem terrestrischen solaren Turmkraftwerk. Der Energietransfer vom Kraftwerk zur Erdstation würde auf die gleiche Art realisiert wie bei dem photovoltaischen Kraftwerk. Vor- und Nachteil drehen sich im Vergleich zum photovoltaischen Solarkraftwerk um: Eine Turbine besitzt bewegliche Teile und unterliegt damit einem mechanischen Verschleiß, allerdings sind Wirkungsgrade im Bereich von etwa 40-50% für die Stromerzeugung denkbar.

Für den Gesamtwirkungsgrad dieses Systems ist die Erzeugung der Mikrowellen oder des Laserlichtes und deren Rückwandlung in elektrischen Strom von essentieller Bedeutung, die Gesamteffizienz über die Lebensdauer einer solchen Anlage wird entscheidend von dem Aufwand, die für das Kraftwerk benötigten Materialien in die entsprechende Umlaufbahn zu schaffen, beeinflußt.

Ausblick

Neue Transporttechniken wie eine Magnetkanone oder die Rohstofförderung und Produktion von Komponenten direkt auf dem Mond könnten eine drastische Verringerung der zum Transport eingesetzten Energie und damit der Investitionskosten bewirken. Damit ist ein solches Unternehmen nicht so waghalsig, wie es auf den ersten Blick aussieht. Dennoch werden bis zur Inbetriebnahme einer etwaigen Pilotanlage eher mehrere Jahrzehnte vergehen.


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