Da unsere Weltbevölkerung bis 2050 auf 8,9 Mrd. prognostiziert wird und unser Energiebedarf bis 2030 um 44 % steigen soll, ist es unausweichlich, sich mit der Frage zu beschäftigen, wie dieser Mehrverbrauch kompensiert werden kann. Diese Belegarbeit wird sich mit Weltraumsolarkraftwerken auseinandersetzen, welche ich bereits in meinem Vortrag für „Europäische Weltraumpolitik bis 2050“ ansprach.
Das Advanced Concept Team (ACT) führt unter der ESA ein akademisches Netzwerk mit verschiedenen Hochschulen, zum Austausch von Informationen und zur internationalen Zusammenarbeit. Die europäische Weltraumagentur schreibt dazu verschiedenste Themen zur aktuellen und zukünftigen Forschungen aus, worauf sich die Hochschulen bewerben können. Die Themengebiete sind mannigfaltig. Von künstlicher Intelligenz, über Robotik bis hin zu Energiesystemen ist alles vertreten. Die Weltraumsolarkraft, bzw. SBSP (Solar Based Satellite Power) fällt dabei unter die Rubrik der zu erforschenden Energiesysteme der ESA. Auf dieses Projekt werde ich später tiefer eingehen.
2010 erschien in den Medien ein Artikel darüber, dass die japanische Weltraumagentur ein 15 Mrd. $ Projekt begann, um einen SBPS (Solar Based Power Satellite) in der geostationären Umlaufbahn, bis 2020 in Betrieb zu nehmen. Im Vergleich zum Bau eines Kernkraftwerkes, erscheinen SBPS günstig. Denn die Kosten für die Installation eines Reaktors belaufen sich auf etwa 20 Mrd. €. Es gibt dabei jedoch zusätzlich einen nicht zu vernachlässigen öffentlichen Finanzierungsanteil von gescheiterten Projekten, wie dem WAA Wackersdorf, THTR Hamm-Uentrop oder dem AKW Mülheim-Kärlich. Die Kosten hierfür belaufen sich auf etwa neun Mrd. € zuzüglich Castortransporte mit einem Kostenanteil von drei Mrd. €. Offenbar scheinen Weltraumsolarkraftwerke für die Erde kein Science Fiction zu sein, doch was verbirgt sich hinter dem System der SBPS, welche Vorteile hat es Solaranlagen im Weltall zu errichten, welche rechtlichen Aspekte müssen hierbei beachtet werden und mit welchen Gefahren muss durch den Bau eines SBPS gerechnet werden? Welchen Wirkungsgrad können Solaranlagen erreichen, wie stehen sie in Konkurrenz mit anderen Kraftwerken und sind sie wirtschaftlich rentabel?
Um diese Fragen zu beantworten werde ich im Folgenden einen Überblick über ausgewählte Optionen, zur Nutzung der Weltraumsolarenergie, aufzeigen und die verschiedenen Projekte der größten Weltraumagenturen erörtern. [...]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Energiepolitik
2. Weltraumsolarenergie
2.1 Basisbetrachtung
2.2.1 Folienspiegel
2.2.2 Photovoltaik
2.2.3 Solarthermie
2.3 Vertiefung
3. Projekte
3.1 ESA
3.2 NASA
3.3 JAXA
3.4 Private Unternehmen
3.5 Andere Nationen
4. Herausforderungen
4.1 Umweltpolitik
4.2 Regulierungspolitik
5. Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Potenzial von Weltraumsolarkraftwerken (SBSP) als technologische Antwort auf die drohende globale Energiekrise und analysiert dabei die bestehenden Projekte internationaler Raumfahrtagenturen sowie die damit verbundenen regulatorischen und umweltpolitischen Herausforderungen.
- Grundlagen der Energiekrise und die Notwendigkeit alternativer Energiequellen
- Technologische Verfahren der Weltraumsolarenergie (Folienspiegel, Photovoltaik, Solarthermie)
- Aktuelle Projekte und Forschungsansätze von ESA, NASA und JAXA
- Rolle privater Akteure bei der Entwicklung von Weltraumenergietechnologien
- Rechtliche Rahmenbedingungen und Herausforderungen durch Regulierungspolitik
Auszug aus dem Buch
3.1 ESA
Die erste ESA-Studie erschien 1979: "European Aspects Of Solar Power Satellites". Doch von da an hat es noch viele Jahre gedauert bis der Realismus greifbarer wurde18.
Wie bereits in der Einleitung angesprochen, sind die Ausschreibungen an die Hochschulen vom Advanced Concept Team fundamental für die Studien der Weltraumsolarkraftwerke. Seit 2003 wird das SPS, bzw. „Solar Power Satellite“-Projekt verfolgt19. Die ESA beschreibt es als große Struktur im Raum, welche Solarenergie einfangen und über Wireless Power Transmission (WPT) wird. Dies soll laut ESA über elektromagnetische Wellen mit einer 2,43 GHz Frequenz geschehen. Über den Leistungsbereich gibt die ESA sehr breite Angaben. Es ist lediglich die Rede von einigen MW bis hin zu mehreren GW. Die ESA gibt an dass der Wirkungsgrad ihrer elektromagnetischen Wellen 50-60% beträgt. Auf diese Weise könnten 75-100 W Strom pro Quadratmeter erreicht werden. Das ist das Vierfache einer terrestrischen Anlage20.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Hinführung zum Thema Energiekrise, Vorstellung des SBSP-Konzepts und Erläuterung der Forschungsrelevanz durch prognostizierten Bevölkerungs- und Energiebedarfsanstieg.
2. Energiepolitik: Analyse der historischen Phasen des Energieverbrauchs und der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen sowie Identifikation der Energiekrise als Ausgangspunkt für technologische Alternativen.
2. Weltraumsolarenergie: Theoretische Basisbetrachtung zur solaren Energiegewinnung im Weltraum, Vorstellung technischer Varianten und kritische Abwägung der Anlagentechniken.
3. Projekte: Detaillierte Darstellung der laufenden Forschungsaktivitäten von ESA, NASA, JAXA sowie privater Unternehmen und anderer Nationen im Bereich Weltraumsolarkraftwerke.
4. Herausforderungen: Diskussion der umweltpolitischen Aspekte wie CO2-Reduktion und Weltraummüll sowie Analyse der komplexen regulatorischen Hürden für den Betrieb von SBPS.
5. Schlussbetrachtung: Zusammenfassende Beantwortung der Forschungsfrage unter Berücksichtigung der notwendigen administrativen und technologischen Optimierungsschritte für eine erfolgreiche Umsetzung.
Schlüsselwörter
Weltraumsolarkraftwerke, Energiekrise, SBSP, Photovoltaik, Weltraumpolitik, ESA, NASA, JAXA, drahtlose Energieübertragung, Regulierungspolitik, CO2-Emissionen, nachhaltige Energie, Weltraumschrott, Geostationäre Umlaufbahn, Energietechnologie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Belegarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob Weltraumsolarkraftwerke (Solar Based Satellite Power) eine geeignete technologische Lösung darstellen, um der prognostizierten globalen Energieknappheit entgegenzuwirken.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die Arbeit gliedert sich in die technologischen Grundlagen der Energieübertragung aus dem All, den aktuellen Forschungsstand bei Raumfahrtagenturen sowie die umweltpolitischen und rechtlichen Rahmenbedingungen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist zu erörtern, ob die Weltraumpolitik durch den Einsatz von Weltraumsolarkraftwerken in der Lage ist, den aktuellen Lebensstandard und das Wohlstandsniveau langfristig zu sichern.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um eine belegorientierte Analyse, die auf der Auswertung aktueller Studien der ESA, NASA, JAXA sowie internationaler Fachpublikationen zur Weltraum- und Energiepolitik basiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit dem technischen Vergleich verschiedener Solarkonzepte (Photovoltaik, Thermie, Spiegel), den Projekten führender Weltraumagenturen und einer Analyse der rechtlichen sowie ökologischen Herausforderungen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Weltraumsolarkraftwerke (SBSP), drahtlose Energieübertragung, regulatorische Hürden, internationale Weltraumpolitik und Nachhaltigkeit im Kontext der globalen Energieversorgung.
Wie unterscheidet sich die Weltraum-Solarenergie von terrestrischen Anlagen?
Im Weltall steht die Sonnenstrahlung 24 Stunden am Tag ohne Beeinträchtigung durch Wetterereignisse oder den Tag-Nacht-Rhythmus zur Verfügung, was die Energieeffizienz erheblich steigert.
Warum spielt die ITU bei diesem Thema eine wichtige Rolle?
Die International Telecommunications Union (ITU) ist für die Vergabe und Koordinierung der geostationären Orbitalpositionen zuständig, deren Zuweisung für den Betrieb von SBSP rechtlich noch ungeklärt ist.
Welches Problem stellt der Weltraumschrott dar?
Umherschwirrende Trümmerteile im All stellen bei den hohen Fluggeschwindigkeiten ein massives Sicherheitsrisiko für die empfindliche Infrastruktur der Solarsatelliten dar.
- Arbeit zitieren
- Norman Richter (Autor:in), 2013, Perspektiven der SBSP-Forschung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273815
