Das Vereinigte Königreich könnte ein 16 Milliarden Pfund teures Solarkraftwerk im Weltraum bauen. So würde es funktionieren

Die britische Regierung ist Berichten zufolge erwägen ein 16-Milliarden-Pfund-Vorschlag zum Bau eines Solarkraftwerks im Weltraum.

Ja, Sie haben richtig gelesen. Weltraumgestützte Solarenergie ist eine der Technologien, die von der Regierung vorgestellt werden Net Zero Innovationsportfolio. Es wurde neben anderen als potenzielle Lösung identifiziert, um Großbritannien dabei zu helfen, bis 2050 Netto-Null zu erreichen.

Aber wie würde ein Solarkraftwerk im Weltraum Arbeit? Welche Vor- und Nachteile hat diese Technologie?

Weltraumgestützte Solarenergie beinhaltet das Sammeln von Sonnenenergie im Weltraum und deren Übertragung auf die Erde. Obwohl die Idee an sich nicht neu ist, haben jüngste technologische Fortschritte diese Aussicht machbarer gemacht.

Das weltraumgestützte Solarenergiesystem umfasst einen Solarenergiesatelliten – ein riesiges Raumschiff, das mit Sonnenkollektoren ausgestattet ist. Diese Panels erzeugen Strom, der dann drahtlos durch hochfrequente Funkwellen zur Erde übertragen wird. Eine Bodenantenne, Rectenna genannt, wird verwendet, um die Funkwellen in Strom umzuwandeln, der dann in das Stromnetz eingespeist wird.

Ein weltraumgestütztes Solarkraftwerk im Orbit wird 24 Stunden am Tag von der Sonne beschienen und könnte daher kontinuierlich Strom erzeugen. Dies stellt einen Vorteil gegenüber terrestrischen Solarstromanlagen (Anlagen auf der Erde) dar, die nur tagsüber und wetterabhängig Strom produzieren können.

Der weltweite Energiebedarf wird voraussichtlich um steigen fast 50 Prozent Bis 2050 könnte weltraumgestützte Solarenergie der Schlüssel sein, um den weltweit wachsenden Bedarf zu decken Energie Sektor und Bekämpfung des globalen Temperaturanstiegs.

Einige Herausforderungen

Ein weltraumgestütztes Solarkraftwerk basiert auf einem modularen Design, bei dem eine große Anzahl von Solarmodulen von Robotern im Orbit zusammengesetzt werden. Der Transport all dieser Elemente in den Weltraum ist schwierig, kostspielig und wird die Umwelt belasten.

Das Gewicht von Solarmodulen wurde als frühe Herausforderung identifiziert. Dies wurde jedoch durch die Entwicklung von behoben Ultraleichte Solarzellen (ein Solarpanel besteht aus kleineren Solarzellen).

Weltraumgestützte Solarenergie wird vor allem aufgrund von Fortschritten bei Schlüsseltechnologien als technisch machbar angesehen, darunter leichte Solarzellen, drahtlose Energieübertragung, und Weltraumrobotik.

Wichtig ist, dass die Montage von nur einem weltraumgestützten Solarkraftwerk viele Starts erfordern wird. Obwohl weltraumgestützte Solarenergie darauf ausgelegt ist, die COXNUMX-Emissionen langfristig zu reduzieren, sind mit Weltraumstarts erhebliche Emissionen und Kosten verbunden.

Raketen sind derzeit nicht vollständig wiederverwendbar, obwohl Unternehmen dies mögen Space X arbeiten daran, dies zu ändern. Die Möglichkeit, Startsysteme vollständig wiederzuverwenden, würde die Gesamtkosten weltraumgestützter Solarenergie erheblich senken.

Wenn es uns gelingt, ein weltraumgestütztes Solarkraftwerk erfolgreich zu bauen, steht auch sein Betrieb vor einigen praktischen Herausforderungen. Sonnenkollektoren könnten beschädigt werden durch Weltraumschrott. Ferner werden Paneele im Weltraum nicht durch die Erdatmosphäre abgeschirmt. Intensiverer Sonneneinstrahlung ausgesetzt zu sein bedeutet, dass sie wird sich verschlechtern schneller als die auf der Erde, was die Energie, die sie erzeugen können, verringert.

Das Effizienz der drahtlosen Energieübertragung ist ein weiteres Thema. Die Übertragung von Energie über große Entfernungen (in diesem Fall von einem Solarsatelliten im Weltraum zur Erde) ist schwierig. Basierend auf der aktuellen Technologie würde nur ein kleiner Bruchteil der gesammelten Sonnenenergie die Erde erreichen.

Pilotprojekte laufen bereits

Das Weltraum-Solarenergieprojekt in den USA entwickelt hocheffiziente Solarzellen sowie ein für den Einsatz im Weltraum optimiertes Umwandlungs- und Übertragungssystem. Die USA Marineforschungslabor testete 2020 ein Solarmodul und ein Stromumwandlungssystem im Weltraum. Inzwischen hat China Fortschritte bei ihren angekündigt Bishan-Weltraum-Solarenergiestation, mit dem Ziel, bis 2035 ein funktionierendes System zu haben.

In Großbritannien wird eine weltraumgestützte Solarenergieentwicklung im Wert von 17 Mrd. GBP (einschließlich Betriebskosten) nach jüngsten Erkenntnissen als tragfähiges Konzept angesehen Bericht der Frazer-Nash-Beratung. Das Projekt soll mit kleinen Versuchen beginnen und 2040 zu einem betriebsbereiten Solarkraftwerk führen.

Der Solarsatellit hätte einen Durchmesser von 1.7 Kilometern und ein Gewicht von rund 2,000 Tonnen. Die terrestrische Antenne nimmt viel Platz ein; ungefähr 6.7 Kilometer mal 13 Kilometer. Angesichts der Nutzung von Land in ganz Großbritannien ist es wahrscheinlicher, dass es vor der Küste platziert wird.

Dieser Satellit würde 2 Gigawatt Leistung nach Großbritannien liefern. Obwohl dies ein beträchtlicher Betrag ist, ist es ein kleiner Beitrag zur Erzeugungskapazität des Vereinigten Königreichs rund 76 Gigawatt.

Angesichts der extrem hohen Anfangskosten und der langsamen Kapitalrendite würde das Projekt erhebliche staatliche Ressourcen sowie Investitionen von Privatunternehmen erfordern.

Aber mit fortschreitender Technologie werden die Kosten für den Weltraumstart und die Herstellung stetig sinken. Und der Umfang des Projekts wird eine Massenfertigung ermöglichen, was die Kosten etwas senken dürfte.

Ob weltraumgestützte Solarenergie uns helfen kann, bis 2050 Netto-Null zu erreichen, bleibt abzuwarten. Andere Technologien, wie vielfältige und flexible Energiespeicherung, Wasserstoff und Wachstum in Systeme für erneuerbare Energien werden besser verstanden und können leichter angewendet werden.

Trotz der Herausforderungen weltraumgestützte Solarenergie ist ein Vorläufer für spannende Forschungs- und Entwicklungsmöglichkeiten. In Zukunft dürfte die Technologie eine wichtige Rolle in der globalen Energieversorgung spielen.

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

Bild-Kredit: NASA, gemeinfrei, über Wikimedia Commons

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• Quelle: https://singularityhub.com/2022/03/18/a-solar-power-station-in-space-heres-how-it-would-work-and-its-potential-benefits/