Energieerzeugung außerhalb des Planeten - wie könnte diese Energie am besten auf dem Planeten bereitgestellt werden?

Ich persönlich würde hier einen anderen Weg gehen.

Das Senden von Energie durch diese gesamte Atmosphäre auf den Planeten wird enorme Verluste verursachen - die Idee "Kabel den Weltraumlift hinunter" wäre wahrscheinlich am machbarsten, wenn Sie Ihrer Zivilisation die Technologie geben wollen, einen zu bauen.

Aber: warum überhaupt? Die Energie, die für den bodengebundenen Einsatz erforderlich ist, wird von dem, was Ihre Zivilisation im Weltraum verbraucht, völlig in den Schatten gestellt, wenn sie Operationen im Asteroidengürtel (und ich nehme an, auch auf anderen Planeten) einrichten. Erze abbauen und raffinieren, Raumschiffe, Satelliten und so weiter herstellen, den Treibstoff für besagte Raumschiffe raffinieren … Verdammt, wenn Sie viel billigere (mehr als anderswo) Energie im Weltraum haben, würden wahrscheinlich Rechenzentren und Serverfarmen platziert werden dort auch (vorausgesetzt, es gibt eine effiziente Möglichkeit, die überschüssige Wärme ohne Atmosphäre loszuwerden).

Beachten Sie auch ein großes Problem bei der Nutzung von Energie, die im Weltraum auf der Erde gesammelt wird: Energie geht nicht verloren, sondern wird nur umgewandelt. Das heißt, alle "Verluste" beim Abstrahlen von Mikrowellen- oder Laserenergie UND die NICHT verlorene Energie, die später "verwendet" wird, werden am Ende in Wärme umgewandelt. Derzeit befindet sich der Planet auf einem bestimmten Temperaturniveau, bei dem er aufgrund seiner Temperatur ungefähr so ​​viel Energie abstrahlt, wie die Sonnenstrahlen ihm hinzufügen - wenn dort ein Ungleichgewicht besteht, steigt die Temperatur, bis ein neues Gleichgewicht erreicht ist (je höher die Temperatur , desto mehr Energie wird abgestrahlt - da ist auch viel komplizierteres Zeug drin, wie Treibhauseffekte und die genauen Formeln, aber für ein grundlegendes Verständnis sollte es funktionieren, es so zu sagen). Wenn Sie also ständig X Energiemenge aus dem Asteroidengürtel einbringen, die globale Temperatur wird dadurch um Y Grad steigen. Wenn Sie die – mehr oder weniger – direkt nutzbare Energie, die Sie einbringen, nicht kompensieren wollen, indem Sie die unkonzentrierte Energie, die die Sonne hinzufügt, mit riesigen Sonnenschutzsatelliten reduzieren oder Wolken aussäen, um mehr Sonnenlicht zu reflektieren, oder so, werden Sie auf große Probleme stoßen.

Natürlich könnte Ihre Geschichte genau dorthin führen - in diesem Fall empfehle ich Kombinationen der anderen Antworten. Besonders der Weltraumaufzug - nicht unbedingt als riesiges Kabel, sondern weil er auch die Beförderung Ihrer Weltraumbatterien zum Boden viel effizienter macht.

Wenn Sie nicht über die Materialwissenschaft für einen ausgewachsenen Weltraumaufzug verfügen, schauen Sie sich stattdessen Weltraumbrunnen an - im Grunde ein magnetisch gesteuertes Hin- und Rücksystem, das Behälter in den Weltraum schleudert und sie wieder auffängt, wenn sie wieder herunterkommen.

Da kommen mir ein paar Ideen in den Sinn:

Fokussierte elektromagnetische Strahlung

Etwas in der Art des in anderen Antworten erwähnten Mikrowellenkraftwerks. Haben Sie einen großen Maser (Mikrowellenlaser) auf Ihrem Erzeugungspunkt und richten Sie ihn auf einen abgelegenen Bereich der Erde, um ihn über ein großes Sammelfeld zu sammeln. Die Sammelstelle muss aufgrund von Strahlstreuungsproblemen groß sein, was eigentlich eine gute Sache ist, da durch die Verteilung der Leistung weniger Probleme mit atmosphärischer Absorption oder Schäden durch Todesstrahlen verursacht werden. Dies wird derzeit als die beste und praktikabelste Methode angesehen und wurde ziemlich gut untersucht, wobei viele Informationen über die Einzelheiten ihrer Funktionsweise verfügbar sind.

Tragbarer Stromspeicher

Für diese Art der Energieübertragung benötigen Sie Dinge mit sehr hoher Energiedichte , die Sie dann zur Erde transportieren. Dies wird im Allgemeinen aufgrund der hohen Transportkosten nicht sehr effektiv sein, insbesondere wenn Sie eine sanft kontrollierte Landung zum Transport benötigen es auf die Erdoberfläche, aber bei Materialien mit sehr hoher Energiedichte könnte es sinnvoll sein.

Die Spitze der Potenziale wäre hier, bezogen auf die Energiedichte, Antimaterie, man bräuchte eine viel energieeffizientere Methode zu ihrer Herstellung, als dies derzeit mit Teilchenbeschleunigern sowie anderen Technologien zur Speicherung, zum Transport und zur Energieerzeugung möglich ist existieren derzeit nicht, aber wenn Sie diese hätten, könnte eine Lieferung von ~ 3 Tonnen Antimaterie die menschliche Gesellschaft ein Jahr lang mit Energie versorgen ( 5,6 x 10 ^ 20 J / 9 x 10 ^ 16 J / kg = 6200 kg geteilt durch zwei für die normale Materie in der Reaktion = 3100kg).

Realistischere Optionen für Energieträger wären künstliche Kohlenwasserstoffe, die aus Materialien von Asteroiden und Kometen hergestellt werden, oder raffinierte Metalle wie Aluminium, das zur Stromerzeugung unraffiniert werden kann. Diese hätten eine ziemlich niedrige Energiedichte, was bedeutet, dass Sie einige sehr effiziente Methoden benötigen würden, um sie zur Erde zu transportieren, um sie überhaupt lebensfähig zu machen.

Eine möglicherweise nützliche Methode, abhängig von ihrer Verfügbarkeit im Asteroiden- oder anderen Weltraumbergbau, wäre Kernspaltung oder Fusionsbrennstoffe. Es wurde die Theorie aufgestellt, dass He3 an Orten im Weltraum vorhanden ist, die vom Sonnenwind erzeugt werden. Wenn wir Fusionsenergie entwickeln, die dieses oder andere exotische Isotope nutzen könnte, die im Weltraum leichter verfügbar sind, könnte ich den Abbau von Kernbrennstoff definitiv als rentabel ansehen.

In Bezug auf derzeit nutzbare Energiespeicher ist Uran wirklich nicht zu schlagen . Wenn Sie die gesamte gefährliche Raffination und Brennstoffverarbeitung im Weltraum durchführen, würde der Transport von raffiniertem Uranbrennstoff zur Erde eine sehr hohe Energietransportfähigkeit bieten.

Direkte Verbindung

Ganz unten auf der Liste der theoretischen Methoden steht einer meiner Favoriten, der Weltraumaufzug . Das ganze Problem scheint wirklich einfach zu sein, wenn man einfach eine Hochspannungsleitung über große Entfernungen vom Weltraum zur Erde verlegen kann!

Finden Sie drahtlose Energieübertragung und verwenden Sie eine vorhandene Technologie oder erfinden Sie eine, die zu Ihrer Arbeit passt.

Das Mikrowellenkraftwerk in SimCity verwendet Mikrowellen vom Satelliten zur Erde (mit Bild unten). In Wirklichkeit wird die Mikrowellen-Leistungsübertragung (MPT) 1964 zum Antrieb von Hubschraubern verwendet ( Experimental Airborne Microwave Supported Platform ) .

Laser scheinen auch möglich zu sein. NASA-Laserflugzeug (2003)

Die offensichtliche Antwort ist, so viel Raum wie möglich zu nutzen!

Es gibt relativ einfache Möglichkeiten, große Mengen an Metallen und anderen Materialien aus Asteroiden mithilfe von Weltraumgießereien herzustellen. Dies sind nur große thermische Fokussierungen der Sonnenenergie unter Verwendung einfacher Aluminiumspiegel, um die Asteroiden zu schmelzen. Fügen Sie eine kleine Zentrifugalkraft hinzu, und eine geschmolzene Kugel kann zur Reinigung nach Molekulargewicht getrennt und dann entweder zur weiteren Reinigung oder Rekombination verwendet werden.

Ich denke, im Weltraum könnte man die gleiche Art von hitzebeständigen Keramikfliesen herstellen, die wir beim Space Shuttle verwendet haben, um es vor dem Wiedereintritt zu schützen. Sie sollten in der Lage sein, sehr große Stahlkanister (in Tankfahrzeuggröße) zum Beispiel für hochkomprimierte, verflüssigte Gase, Wasserstoff und Sauerstoff, problemlos herzustellen. Transportiere diese zur Erde, abgeschirmt durch Kacheln und mit einer Fallschirm-Wasserung, und verwende sie als Brennstoff, um elektrische Generatoren anzutreiben. Sie brennen sauber, und die Behälter sind ungiftig und können vielleicht in Formen konstruiert werden, die für sich genommen sogar nützlich sind. Um es klar zu sagen, ich spreche nicht von ein paar, sondern von einer Produktionslinie von Millionen von ihnen pro Jahr oder wie viele die Erde (oder ein Land) braucht.

Zwei Weltraumaufzüge.

Drei, wenn Sie dreiphasig senden möchten. (obwohl angesichts der Entfernungen AC wahrscheinlich eine sehr schreckliche Idee ist, Lichtgeschwindigkeit und alles.)

Stellen Sie sich vor, Sie müssten mehrere Gigawatt nach Manhattan bringen. Sie verwenden die Queensboro Bridge als einen Dirigenten und die Brooklyn Bridge als den anderen. Keine Eisenbahnen, eine Isolationszone für einen sicheren Übergang, die Struktur ist der Leiter . Kapiert?

Sie können jeden Weltraumaufzug mit mehreren Megavolt im Vergleich zueinander und die Hälfte im Vergleich zur Erde mit Energie versorgen. Isolieren Sie die Tageslicht von der Verankerung.

Führen Sie keine Eisenbahn zum Weltraumaufzug, sondern verlangen Sie, dass die Menschen die letzten 10 km in gummibereiften Fahrzeugen kommen. Wenn sie die große isolierende Schürze überqueren, werden sie auf ein paar Megavolt vorgespannt, ohne es zu merken. So wie ein Lineman an Hochspannungsleitungen unter Spannung arbeiten kann, wenn er jeweils nur eine davon berührt.

Es gibt im Grunde nichts Besonderes an den Weltraumaufzügen, außer dass ihre Strukturen elektrisch verbunden sind, um sicherzustellen, dass sie Strom gut transportieren.

Der Grund, dies nicht mit einem Weltraumlift zu tun, ist, dass die benötigte Spannung ziemlich hoch wäre und eine beträchtliche Isolierung erforderlich wäre, um die beiden "Drähte" zu trennen. Dies würde es viel schwieriger machen, die Struktur selbst als beide Leiter zu verwenden, was es notwendig machen würde, einen Leiter und eine Isolierung als nutzloses Eigengewicht zu tragen. Jeder Isolationsfehler könnte einen Lichtbogen erzeugen, der den Weltraumlift beschädigen und durchtrennen könnte. Verwenden Sie zwei Weltraumaufzüge und Sie machen einen Endlauf um diese Probleme herum.

Das ist kein Todesstrahl

Fast jede andere Form der Energieübertragung wäre sehr schädlich, wenn sie missbraucht würde. Nicht das. Es gibt nicht wirklich eine Möglichkeit, es zu bewaffnen. **

** als Kraftübertragungsverfahren. Dies sagt nichts über die Verwundbarkeit von Weltraumaufzügen im Allgemeinen aus .

Drahtlose Stromversorgung hat Probleme – bemerkenswertes Wetter – und außerdem wird sie im Wiki behandelt

Was Sie versuchen könnten, ist etwas direkter: Metalle veredeln, sie an die Erdoberfläche schicken und verbrennen. Da Sie sich im Asteroidengürtel befinden, gibt es jede Menge Magnesium- und Aluminiumsilikate, die zu Aluminium bzw. Magnesium veredelt werden können, mit welcher Energie auch immer verfügbar - Solarenergie rund um die Uhr macht dies einfach. Sie können dann große Blöcke dieser Metalle in eine Umlaufbahn bringen, die sich mit der der Erde schneidet; Einen Landemechanismus zu arrangieren mag schwierig sein, aber nicht unmöglich - es ist nicht so, dass Sie eine sanfte Landung brauchen. Dann pulverisieren und verbrennen Sie das Metall einfach in Kraftwerken.

Mit einer automatisierten Raffinerie im Asteroidengürtel und damit einem stetigen Strom von Metall-„Ziegeln“ haben Sie eine kontinuierliche Energiequelle.

Spiegel

Die Erde erhält bereits Energie aus dem All. Der Fusionsofen im Zentrum des Sonnensystems versorgt die Erde mit 174 Petawatt Leistung. Es hat das Potenzial, viel mehr zu leisten, die Gesamtleistung beträgt rund 400 Septawatt Leistung, weit mehr, als ich jemals auf die zerbrechliche Oberfläche unseres winzigen Planeten gebeamt haben möchte.

Die naheliegenden Möglichkeiten, mehr Sonnenenergie auf die Erde zu lenken, sind Linsen und Spiegel; Große Objektive können schwer sein, daher sind Spiegel eine vernünftige Wahl. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Solarstrom zu beziehen. Die bekanntesten sind Sonnenkollektoren, aber wenn Sie eine große Menge Strom an einen kleinen Ort leiten, möchten Sie vielleicht Salzschmelzegeneratoren. Salzschmelzegeneratoren haben zwei Vorteile. Erstens sind sie in der Lage, Strom zu speichern, sodass Sie Bedarfsschwankungen bewältigen können. Zweitens ist geschmolzenes Salz viel besser als geschmolzene Sonnenkollektoren.

Die Spiegel könnten in der Mitte ein Steuermodul haben. Das Modul könnte einen vertikalen und einen horizontalen Satz solarbetriebener Räder haben. Drehen der Räder in eine Richtung dreht den Spiegel in die andere. Dies würde es uns ermöglichen, die reflektierte Energie zu lenken.

Plausibilität

Oft geht es in der Zukunft nicht um neue Technologien, sondern um die Verbilligung bestehender Technologien. Kein bekanntes Material ist stark genug für einen Weltraumaufzug. Vielleicht werden in der Zukunft neue Materialien entdeckt, die zum Bau eines Weltraumaufzugs verwendet werden könnten. Andererseits wurde vorhergesagt, dass wir in allen Plastikhäusern leben könnten ... Ich denke, wir können es jetzt, aber warum sollten wir das wollen? Ohne einen Weltraumaufzug sind wir auf verschiedene Formen des Strahlens von Energie auf die Erde beschränkt, und das Reflektieren von Energie zu bestehenden Solarkraftwerken scheint ein schrittweiser Schritt zu sein.

All diese Technologien könnten heute hergestellt werden. Spiegel ins Weltall zu bringen wäre heute unerschwinglich teuer, aber vermutlich werden die Preise sinken, wenn die Industrieproduktion ins All verlagert wird.

Manchmal braucht man keinen Strom in Form von Elektrizität. Wenn in einem Schmelzwerk etwas geschmolzen werden muss, könnte konzentrierte Solarenergie ausreichen. Ein Unzufriedener, der sich über Energiepreise beschwert? Seien Sie zur Abwechslung großzügig und beamen Sie ein kostenloses Terawatt direkt auf ihr Dach. Im Prinzip könntest du ein ausgeklügeltes System zum Aufladen schicker Lazcannons haben und sie deinen Schlägern leihen. Sicher, Sie könnten der machthungrige Anführer eines futuristischen Megakonzerns sein, der die Weltherrschaft anstrebt. Das bedeutet nicht, dass Ihr CFO Sie unbezahlbare Prototypen an Ihre inkompetenten Lakaien austeilen lässt … nicht, wenn es kostengünstigere Möglichkeiten gibt, Ihre Opposition zu verdampfen.

Jemand dachte an einen Wolkenkratzer, der an einem geostationären Asteroiden hängt. Mit der aktuellen Technik ist das nicht möglich. Ich werde die SE-Frage dazu verlinken. Sie könnten diese Art von Weltraumobjekt verwenden, um alles, was Sie wollen, unter kontrollierten Bedingungen zurück zur Erde zu transportieren.

Wenn es sich um Sonnenenergie handelt, könnten Sie optische Fasern verwenden, um sie vom Asteroiden zur Oberfläche zu transportieren, oder Sie könnten sogar einen hochenergetischen Laserstrahl durch eine Vakuumröhre schicken, bis er den Boden erreicht.

Andere Materialien wie Uran, die Sie von den Asteroiden abbauen, könnten mit einem Aufzug nach unten geschickt werden.

Das Gebäude könnte aus einigen hochfesten Materialien hergestellt werden, und man könnte argumentieren, dass die Fortschritte bei Graphen oder Kohlenstoffnanoröhren die Herstellung meterlanger defektfreier Strukturen aus diesen Materialien ermöglicht haben.

Etwas sicherer, als einen Strahl direkt auf einen Punkt auf dem Planeten zu richten.

Skalieren Sie vorhandene drahtlose Energieübertragungsmechanismen. Möglicherweise benötigen Sie etwas Handwavium, um das Magnetfeld für einen solchen Energietransport über große Entfernungen ausreichend konzentriert zu halten.

Energie im Weltraum erzeugen. Senden Sie Elektrizität durch eine zylindrische Drahtspule, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Errichte eine Drahtspule auf der Erde. Richten Sie die Zylinder aufeinander aus. Das Magnetfeld der Weltraumspule induziert einen elektrischen Strom in der erdgebundenen Spule.

Also könnte jemand über dem Hörer stehen und absolut in Ordnung sein**

Flugzeuge könnten über uns hinwegfliegen und es wäre in Ordnung***

Ein Meteor, der die weltraumgestützte Spule trifft und sie leicht neu ausrichtet, wäre absolut in Ordnung ****

** Solange sie keine Gürtelschnalle aus Stahl haben. Wenn sie das tun, bekommen sie einen sehr tödlichen Wedgie.

*** Solange nichts aus Eisen an Bord ist. Nicht sicher, ob die Elektronik gebraten würde.

**** Am besten kein Bügeleisen in der Nähe des Empfängers haben.

Aus Wikipedia: Landwirtschaft, Bergbau, Fertigung und Bauwesen verbrauchen etwa 37% der gesamten 15 TW (Gesamtenergieverbrauch der Erde).

Nun, landwirtschaftliche Produkte sind massenintensiv, daher glaube ich nicht, dass es jemals einen kostengünstigen Weg geben wird, sie zurück zur Erde zu bringen (außer vielleicht für einen bereits gebauten Weltraumaufzug). Außerdem verbraucht die Landwirtschaft CO2 zur Herstellung von Nahrungsmitteln, also muss es eine CO2-Quelle in der Nähe geben. Eine Herunterportierung von Fleisch oder Alkohol wäre günstiger (da weniger masseintensiv als Getreide), aber trotzdem ist der Wert gering. Nun, Bergbau und Raffination ... schmutzige und energieintensive Arbeit. Man könnte die Asteroiden abbauen - aber um sie zurück zur Erde (oder in die Erdumlaufbahn) zu bringen, muss man große Energieeinbußen überwinden. Null g bietet auch einige einzigartige Möglichkeiten (wie Legierungen von Komponenten mit unterschiedlichen Dichten). Auch hier benötigt die Atomkraft keine nukleare Abschirmung in alle Richtungen (nur Aufprallabschirmung), wenn man bedenkt, dass die Erdumlaufbahn ziemlich leer ist.

Ich sehe also keine große Notwendigkeit, Energie auf die Erde zu strahlen – nur um energieintensive Operationen in den Orbit zu verlagern (wie zum Beispiel den Bau von Sonnenkollektoren). Dies setzt erstens voraus, dass wir bereits Ressourcen im Orbit haben, und zweitens, dass eine zuverlässige, kostengünstige „Downporting“-Technologie existiert.

Atmosphären der Gasriesen. Bauen Sie ein methanbetriebenes Schiff mit einer Jupiter-Schaufel, genug Energie, um die Menschheit oder die Weltraumforschung für die nächsten Milliarden Jahre oder länger anzutreiben.