Europa nimmt es ernst, weltraumgestützte Solarenergie Wirklichkeit werden zu lassen

Vorschläge für strahlende Sonnenenergie runter aus dem Weltall gibt es seit den 1970er Jahren, aber die Idee wurde lange Zeit als kaum mehr als Science-Fiction angesehen. Jetzt aber scheint Europa es ernst zu meinen, es Wirklichkeit werden zu lassen.

Weltraumgestützte Solarenergie (SBSP) beinhaltet den Bau massiver Anordnungen von Sonnenkollektoren im Orbit, um Sonnenlicht zu sammeln und dann die gesammelte Energie über Mikrowellen oder Hochleistungslaser zurück auf die Erde zu strahlen. Der Ansatz hat gegenüber terrestrischer Solarenergie mehrere Vorteile, darunter das Fehlen von Nacht und schlechtem Wetter sowie das Fehlen einer Atmosphäre, um das Licht von der zu dämpfen sa.

Aber die technische Herausforderung, die mit dem Bau solch großer Strukturen im Weltraum verbunden ist, und die Komplexität der beteiligten Technologien haben dazu geführt, dass die Idee bisher auf dem Reißbrett geblieben ist. Das will der Generaldirektor der Europäischen Weltraumorganisation, Josef Aschbacher, ändern.

Als langjähriger Verfechter der Technologie kündigte Aschbacher kürzlich Pläne für eine neue an Forschung und Entwicklung Programm rufen Sie uns an!ed Solaris, das den Grundstein für eine umfassende Rolle legen wirdlaus der Technologie später in diesem Jahrhundert. Der Vorschlag wird dem ESA-Rat, der die Finanzierungsentscheidungen für die Agentur trifft, bei einer Sitzung im November vorgelegt.

"Weltraumbasiert solar pStrom wäre ein wichtiger Schritt in Richtung COXNUMX-Neutralität und Energieunabhängigkeit für Europa“, er getwittert. „Wir haben bereits die wichtigsten Bausteine, aber lassen Sie mich klarstellen: Damit das Projekt erfolgreich ist, ist noch viel technologische Entwicklung und Finanzierung erforderlich.“

Der Zug folgt dem Veröffentlichung von zwei Berichten von der Agentur beauftragt, die Durchführbarkeit von SBSP durch das britische Beratungsunternehmen Frazer-Nash und das in Deutschland ansässige Unternehmen Roland Berger zu bewerten. Beide kamen zu dem Schluss, dass die Technologie bis Mitte dieses Jahrhunderts preislich mit anderen Formen der Elektrizität konkurrieren könnte, aber einige der Zahlen sind aufschlussreich.

Der Frazer-Nash-Bericht schätzt, dass die Forschung und Entwicklung Die Investitionen, die erforderlich sind, um einfach zu einem Prototyp eines SBSP-Satelliten zu gelangen, könnten sich auf 15.8 Milliarden Euro (15.8 Milliarden US-Dollar) belaufen. Der Bau des ersten betriebsbereiten Satelliten könnte etwa 9.8 Milliarden Euro kosten und weitere 3.5 Milliarden Euro für den Betrieb während seiner Lebensdauer. Je mehr Satelliten gebaut werden, desto billiger werden sie, prognostiziert der Bericht zur Verbesserung der Gesundheitsgerechtigkeit bis zum zehnten Satellit, Die Kapitalkosten sind auf 7.6 Milliarden Euro und die Betriebskosten auf 1.3 Milliarden Euro gesunken.

Aber angesichts der Tatsache, dass wahrscheinlich Dutzende dieser Satelliten benötigt werden, um eine angemessene Menge an Energie bereitzustellen, werden sich diese Kosten schnell summieren. Die Entwicklung und der Betrieb eines Arrays von 54 SBSP-Satelliten der „Gigawatt-Klasse“ würden dem Bericht zufolge 418 Milliarden Euro kosten, was durch 601 Milliarden Euro an Vorteilen aus Einsparungen bei der terrestrischen Energieerzeugung und CO2-Emissionen ausgeglichen würdes Reduktionen.

Und es scheint, als ob diese Zahlen einigen ziemlich schweren Vorbehalten unterliegen. Der Roland Berger berichten erreichte ähnliche Kostenschätzungen für jeden SBSP-Satelliten, wenn man „erhebliche Fortschritte bei Schlüsseltechnologien und Herstellungsansätzen“ berücksichtigt. Aber als sie die Kosten auf der Grundlage der Annahme berechneten, dass wir minimale Fortschritte sehen, stieg der Preis von 8.1 Milliarden Euro auf 33.4 Milliarden Euro.

Es gibt viele Bereiche, in denen Fortschritte gemacht werden müssen. Zunächst einmal wären diese Satelliten um Größenordnungen größer als alles, was wir jemals zuvor im Weltraum gebaut haben; Der Roland Berger-Bericht schätzt, dass sie eine Gesamtfläche von etwa 15 Quadratkilometern (5.8 Quadratmeilen) haben würden, verglichen mit den 8,000 Quadratmetern (86,000 Quadratfeet) der Internationalen Raumstation.

Jeder Satellit wird wahrscheinlich wiegen 10 Mal mehr als die 450-Tonnen-ISS, so dass allein das Befördern der Rohstoffe in die Umlaufbahn eine fast 200-fache Steigerung der derzeitigen Startkapazität erfordern wird. Dort angekommen, müssen diese Strukturen von autonomen Robotern (im Gegensatz zu ferngesteuerten Robotern) zusammengebaut werden, was eine massive Verbesserung sowohl der Robotermanipulation als auch der KI erfordert.

Physische Verkabelung dieser Systeme miteinander wOuld laut Roland Berger-Bericht zu viel Startgewicht hinzufügen, so dass die rund zwei Millionen Komponenten, aus denen die Strukturen bestehen, wOuld drahtlos gesteuert und überwacht werden müssen. Das würde ein Sensor-Aktor-Netzwerk darstellen, das weitaus komplexer ist als alles, was wir bisher gebaut haben.

Die vielleicht größte Herausforderung wird jedoch die Steigerung der Effizienz sein drahtlose Energieübertragung System. Der Roland Berger-Bericht stellt fest, dass die United States Naval Research Laboratory hat es geschafft, Kilowatt Leistung über Entfernungen von etwa einer Meile zu übertragen, aber Gigawatt über Tausende von Kilometern mit hoher Effizienz durch den Weltraum zu strahlen, erfordert grundlegende Durchbrüche.

Besitzt das Solaris-Projekt grünes Licht erhält, wird es sich darauf konzentrieren, den Stand der Technik bei hocheffizienten Solarzellen, drahtloser Energieübertragung und Robotermontage im Orbit voranzutreiben. Das Programm ist auf eine Laufzeit bis 2025 ausgelegt. Zu diesem Zeitpunkt soll es hoffentlich genügend Informationen für die ESA geliefert haben, um zu entscheiden, ob es die vollständige Entwicklung fortsetzen möchte.

Angesichts des Ausmaßes der Herausforderung glauben einige jedoch, dass SBSP ein Zukunftsmodell ist, das kaum eine Chance hat, Wirklichkeit zu werden. Wie Ars Technica bemerkt, Elon Musk hat die Idee bekanntlich verspottet, und eine Analyse des Physikers Casey Handmer hat gezeigt, dass Übertragungsverluste, Wärmeverluste, Logistikal Kosten und die Strafe, die daraus entsteht, dass Sie Ihre Technologie bauen müssen, um die Strapazen des Weltraums zu überstehen, bedeuten, dass SBSP Tausende von Mal dauern wirds teurer als terrestrischer Solarstrom.

Aber die ESA ist nicht die einzige dank One dieser Idee nachgehen. Japan untersucht SBSP seit mindestens 2014 und seit kurzem ernsthaft das Vereinigte Königreich und China sind auf den Zug aufgesprungen.

Ob eine dieser Regierungen have den Mut haben, die Art von Ressourcen bereitzustellen, die erforderlich sind, um SBSP Wirklichkeit werden zu lassen bleibt abzuwarten, aber es scheint, dass sich ein Momentum aufbaut.

Bildquelle: ESA/Andreas Treuer