Orbitale Solarenergie: Solarkraftwerke im All

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  Quantumrun-Vorausschau
• 20. März 2023

Die wachsende Sorge um ökologische Nachhaltigkeit hat das Interesse an der Suche nach erneuerbarer Energie erhöht. Solar- und Windenergiesysteme haben sich als beliebte Wahl erwiesen; Ihre Abhängigkeit von großen Flächen und optimalen Bedingungen schränken jedoch ihre Wirksamkeit als alleinige Energiequellen ein. Eine alternative Lösung ist das Sammeln von Sonnenlicht im Weltraum, das eine konsistente Energiequelle ohne die Einschränkungen durch Land- und Wetterbedingungen bieten könnte.

Kontext der orbitalen Solarenergie

Ein orbitales Solarkraftwerk in einer geostationären Umlaufbahn hat das Potenzial, während seiner gesamten Betriebsdauer rund um die Uhr eine konstante Sonnenenergiequelle bereitzustellen. Diese Station würde durch Sonnenenergie Energie erzeugen und sie mit elektromagnetischen Wellen zurück zur Erde übertragen. Die britische Regierung hat sich zum Ziel gesetzt, das erste derartige System bis 24 einzurichten, und erwägt, die wiederverwendbare Raketentechnologie von Space X einzusetzen, um dieses Projekt zu verwirklichen.

China hat bereits damit begonnen, mit der Energieübertragung über große Entfernungen durch elektromagnetische Wellen zu experimentieren. Unterdessen hat die japanische Weltraumbehörde JAXA einen Plan, der frei schwebende Spiegel beinhaltet, um das Sonnenlicht zu bündeln und die Energie über 1 Milliarde Antennen und Mikrowellentechnologie zur Erde zu leiten. Es gibt jedoch Bedenken darüber, wie sich der vom Vereinigten Königreich verwendete Hochfrequenz-Funkstrahl zur Energieübertragung auf die terrestrische Kommunikation und die Verkehrssteuerung auswirken würde, die von der Verwendung von Funkwellen abhängen.

Die Implementierung eines Orbitalkraftwerks könnte dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren und Energiekosten zu senken, aber es gibt auch Bedenken hinsichtlich seiner Baukosten und der potenziellen Emissionen, die während seines Baus und seiner Wartung entstehen. Darüber hinaus ist, wie von JAXA hervorgehoben, auch die Koordination der Antennen für einen fokussierten Strahl eine große Herausforderung. Die Wechselwirkung von Mikrowellen mit Plasma erfordert ebenfalls weitere Untersuchungen, um ihre Auswirkungen vollständig zu verstehen. 

Störende Wirkung 

Solarenergie-Raumstationen können die weltweite Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zur Stromerzeugung verringern, was möglicherweise zu einer erheblichen Verringerung der Emissionen führt. Darüber hinaus kann der Erfolg dieser Operationen die öffentliche und private Finanzierung von Raumfahrttechnologien erhöhen. Sich auf ein einzelnes oder mehrere Orbitalkraftwerke zu verlassen, erhöht jedoch auch die Risiken, die mit System- oder Komponentenausfällen verbunden sind. 

Die Reparatur und Wartung eines Orbitalkraftwerks würde wahrscheinlich den Einsatz von Robotern erfordern, da es für Menschen schwierig und kostspielig wäre, Wartungsaufgaben unter rauen Weltraumbedingungen durchzuführen. Die Kosten für Ersatzteile, Materialien und Arbeit, die zur Durchführung von Reparaturen erforderlich sind, wären ebenfalls ein wesentlicher zu berücksichtigender Faktor.

Im Falle eines Systemausfalls können die Folgen weitreichend und erheblich sein. Die Kosten für die Reparatur dieser Weltraumkraftwerke und ihre Wiederherstellung der vollen Betriebskapazität wären hoch, und der Stromausfall könnte zu vorübergehenden terrestrischen Energieknappheiten in ganzen Regionen führen. Daher ist es entscheidend, die Stabilität und Zuverlässigkeit solcher Systeme durch gründliche Tests und Qualifizierung von Komponenten sowie durch die Implementierung robuster Überwachungs- und Wartungsverfahren sicherzustellen, um potenzielle Probleme zu erkennen und proaktiv anzugehen.

Auswirkungen der orbitalen Solarenergie

Weitere Auswirkungen der orbitalen Solarenergie können Folgendes umfassen:

• Autarkie bei der Energieerzeugung von Ländern, die solche Stationen nutzen.
• Breiterer Zugang zu Elektrizität, insbesondere in ländlichen und abgelegenen Gebieten, was die Lebensqualität verbessern und die soziale Entwicklung fördern kann.
• Reduzierte Kosten im Zusammenhang mit der Energieerzeugung und -verteilung, was zu einer Verringerung der Armut und einer Steigerung des Wirtschaftswachstums führt.
• Die Entwicklung der orbitalen Solarenergie führt zu komplementären Fortschritten in der Weltraumtechnologie und zur Schaffung neuer Hightech-Arbeitsplätze in Technik, Forschung und Fertigung.
• Die Zunahme von Arbeitsplätzen im Bereich saubere Energie führt zu einer Abkehr von den traditionellen Rollen fossiler Brennstoffe, was möglicherweise zu Arbeitsplatzverlusten und der Notwendigkeit von Umschulung und Personalentwicklung führt.
• Verstärkte Kooperation und Zusammenarbeit zwischen Ländern sowie verstärkter Wettbewerb um technologische Fortschritte auf diesem Gebiet.
• Die Einführung von Solarenergie im Orbit führt zur Schaffung neuer Vorschriften und Gesetze rund um die Nutzung des Weltraums und den Einsatz von Satelliten, was möglicherweise zu neuen internationalen Vereinbarungen und Verträgen führt.
• Größere Verfügbarkeit von Land für Wohn-, Gewerbe- und Landwirtschaftszwecke.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie können Länder besser zusammenarbeiten, um Initiativen für erneuerbare Energien wie diese zu unterstützen?
• Wie können potenzielle Unternehmen in diesem Bereich Weltraumschrott und andere mögliche Probleme reduzieren?