Kürzlich machte eine japanische Abhandlung über das Strahlen von Energie aus einer Solaranlage auf dem Mond zur Erde per Laser und Mikrowelle die Runde in den Medien. Würde dies oder irgendein weltraumgestütztes Energiesystem einen Nettoanstieg der atmosphärischen Temperaturen verursachen? Für diesen Laien scheint es, als würde ein solcher Plan Energie in die Atmosphäre pumpen, die sonst nicht da gewesen wäre. Wäre dies ein echtes Problem oder würde die "saubere" Natur der Quelle dies ausgleichen?
Ja, da sie es auf den Mond gebracht haben, würde es die Gesamtenergie oder "Wärme", wie Sie es nennen, auf der Erde ablagern. Um einen kleinen Betrag. 17 Zehe ist ungefähr . Die gesamte Sonneneinstrahlung auf der Erde von der Sonne in einem Jahr beträgt ca . Der (unglaubliche) 400 km breite Streifen von Sonnenkollektoren auf dem Mond würde dem Energieeintrag der Erde also 0,01 % Energie hinzufügen.
Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Durchschnittstemperatur der Erde erhöht würde, je nachdem, welche anderen Aktivitäten sie kompensiert und wie die hinzugefügte Energie dissipiert wird.
Beachten Sie, dass die Kernenergie auch zur Sonneneinstrahlung beiträgt.
Ja. Jedes System, das Energie aus dem Weltraum zur Erde strahlt, wird der Erde Wärme hinzufügen. Die meisten aktuellen Pläne sehen Solarenergiesatelliten ("Powersats") vor, die sich in einer geostationären Umlaufbahn in etwa 36.000 km Höhe befinden. Das Sonnenlicht, das sie abfangen, hätte sonst die Erde verfehlt, sodass die Energie, die sie abstrahlen, sonst nicht Teil des Wärmehaushalts der Erde gewesen wäre.
Wenn Sie Stromerzeugungssysteme bewerten, stellt sich die Frage nach Größe und Vergleich mit anderen Energiesystemen, sowohl der gelieferten Wärme als auch der Gesamtauswirkung auf die Umwelt. Trotz der Wärme, die sie hinzufügen, schneiden Powersats im Vergleich zu anderen Stromerzeugungssystemen sehr gut ab.
Ich muss auf Spekulationen und Meinungen zur Energiepolitik eingehen, aber ich kann einige spezifische Hintergrundinformationen einholen, wenn sie angefordert werden. Da keine Powersat-Systeme getestet wurden, ist alles darüber bis zu einem gewissen Grad Spekulation.
Wie bereits erwähnt, soll die Beamed Power Demonstration von JAXA einen End-to-End-Wirkungsgrad von nur 22 % haben, aber die Forscher hoffen, irgendwann 80 % an jedem Ende zu erreichen. Irgendwo zwischen 20 % und 50 % der Mikrowellenenergie, die die Erde erreicht, erzeugt also keine elektrische Energie, sondern erzeugt stattdessen Abwärme, hauptsächlich an der Rectenna. Die Atmosphäre ist für die verwendeten Mikrowellenfrequenzen sehr transparent, so dass nur sehr wenig Energie direkt an die Luft verloren geht, wenn sie die Atmosphäre durchquert.
Dies schneidet im Vergleich zu den meisten derzeit verwendeten Stromerzeugungskonzepten gut ab. Kohle-, Erdgas- und Kernkraftwerke erzeugen alle mehr Abwärme als Strom. Eine gute Referenz ist diese: http://www.mpoweruk.com/energy_efficiency.htm
Noch wichtiger ist, dass die mit fossilen Brennstoffen betriebenen Pflanzen auch Kohlendioxid freisetzen, ein Treibhausgas, das dazu führt, dass die Erdatmosphäre Wärme speichert, anstatt sie zurück in den Weltraum zu strahlen.
In absteigender Reihenfolge der Umweltschäden haben Sie also Kohle (ca. 50 % Abwärme, plus CO2-Freisetzung), Erdgas (ca. 60 % Abwärme, aber weniger CO2), Kernkraft (ca. 60 % Abwärme, aber kein CO2), Space Solar Strom (20 % - 50 % Abwärme und kein CO2), Wind (keine Abwärme) und terrestrische Solarenergie (wandelt etwa 25 % des einfallenden Sonnenlichts in Strom um, nicht in Wärme). Wasserkraft ist ein eigener Sonderfall, weil sie keine Abwärme oder CO2 im herkömmlichen Sinne erzeugt, aber durch andere Mechanismen schwere Umweltschäden verursacht. Wind und terrestrische Sonne sind aus Sicht der Abwärme großartig, aber es wird unmöglich sein, unseren Energiebedarf in den kommenden Jahrzehnten nur damit zu decken. (Das schweift von Ihrer Frage und der Energiepolitik ab. Ich kann in Kommentaren oder PM weiter diskutieren, wenn Sie möchten.)
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein Powersat-System im Versorgungsmaßstab weniger Abwärme pro Megawattstunde an das Netz gelieferter Elektrizität hinzufügen würde als die meisten aktuellen Stromerzeugungssysteme im Netzmaßstab und keine Treibhausgase. Wenn wir die technischen Herausforderungen meistern und die Kosten vergleichbar mit der Kernenergie erreichen können, dann wäre dies der zweifellose Gewinner für „grüne“ Energie in großem Maßstab.
Solarstromsatelliten „SPS“ oder „Powersats“ bleiben ein aktives Gebiet der Forschung und Entwicklung. Schauen Sie sich Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Space-based_solar_power an, aktuelle Arbeiten von JAXA http://spectrum.ieee.org/green-tech/solar/how-japan-plans-to-build-an -orbital-solar-farm und viele andere Quellen. Die beste Konfiguration für ein Powersat-System wird noch evaluiert und diskutiert. Die meisten vorgeschlagenen Systeme verwenden Mikrowellen, um Energie von einem Powersat zu strahlen, der sich in einer geostationären Umlaufbahn befindet. Es gibt auch Systemvorschläge, die die Leistung von einer niedrigeren Umlaufbahn ausstrahlen, die Sendergröße verringern und die Effizienz verbessern, jedoch mit anderen Systemkompromissen.
Woher kommt diese "Wärme" im Prinzip?
Jeder Solarbereich, der Energie sammelt, fängt Photonen ab, die Elektronen anregen, die in Mikrowellen umgewandelt werden, die auf die Erde gestrahlt werden. Zufällige Moleküle, die durch den Strahl angeregt werden, vibrieren und erzeugen Wärme.
Jeder Schritt auf dem Weg hat Effizienzverluste.
All diese Photonen wären wahrscheinlich ohnehin auf der Erde eingeschlagen. Stattdessen wird in jeder Phase im hohen Orbit Wärme abgestrahlt, bevor ein kleiner Teil der Energie als Wärme in der Atmosphäre verloren geht.
Also ich würde sagen, es lohnt sich nicht einmal, sich Sorgen zu machen.
Blake Walsh