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Space-based solar power for terrestrial energy needs

https://www.pv-magazine-australia.com/2022/10/27/space-based-solar-power-for-terrestrial-energy-needs/

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Aus dem PV-Magazin Spanien

Das in Großbritannien ansässige Ingenieurbüro IECL hat ein Projekt namens Cassiopeia entwickelt, um Solarenergie im Weltraum für den terrestrischen Energiebedarf zu erzeugen.

Das Projekt hat seinen Namen von einem 2.000 Tonnen schweren Satelliten, der sich 36.000 Kilometer über der Erde befindet. Der Satellit würde Sonnenenergie mithilfe großer, leichter Spiegel mit einem Durchmesser von jeweils bis zu 1.700 m sammeln, die in einem Winkel von 45° zu einer spiralförmigen Anordnung von bis zu 60.000 Sonnenkollektoren positioniert sind, die Strom erzeugen.

„Weltraumgestützte Solarenergie hat zwei große Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden: Einerseits bedeutet die Platzierung eines Sonnenlicht einfangenden Satelliten im Weltraum, dass wir keine großen Landstriche mit Sonnenkollektoren bedecken müssten“, sagte Ian Cash, IECL-Chef Ingenieur und Autor von „ CASSIOPeiA – A new paradigm for space solar power “, veröffentlicht in der Zeitschrift Acta Astronautica . „Andererseits wären wir nicht abhängig von lokalen Wetterbedingungen oder ob es Tag oder Nacht ist.“

Die Studie kam zu dem Schluss, dass es machbar ist, ein System bestehend aus einem Cassiopeia-Satelliten im geostationären Orbit einzusetzen, der auf dem Satelliten etwa 3,4 GW Strom erzeugen würde. Diese würde mit einer Effizienz von 85 % in hochfrequente Mikrowellenstrahlung umgewandelt. Eine Nettoleistung von 2,9 GW würde dann an eine Empfangsantenne übertragen, die sich an einem festen Punkt am Boden befindet. Die Antenne würde die elektromagnetische Energie in Gleichstrom umwandeln und dann über einen Wechselrichter eine Nettoleistung von 2 GW Wechselstrom in das Netz einspeisen.

Die Entwicklung und der Start des Projekts würden 28,7 Milliarden US-Dollar (18,7 Milliarden US-Dollar) kosten. Unter Berücksichtigung einer Mindestrendite von 20 % pro Jahr kommt der Bericht zu dem Schluss, dass ein weltraumgestütztes Solarstromsystem über seine Lebensdauer von etwa 100 Jahren Strom zu einem Preis von 73,75 USD (48 USD)/MWh erzeugen könnte. Wenn das Projekt ausgebaut würde, könnte es mehr als 150 % des gesamten weltweiten Strombedarfs decken.

Das Projekt sieht ein 40-MW-Pilotprojekt vor, das von 2027 bis 2031 in einer erdnahen Umlaufbahn platziert werden soll. Zwischen 2036 und 2039 würde ein 2-GW-Produktionsprototyp in der Umlaufbahn sein.

Anfang 2022 gab die Europäische Weltraumorganisation (ESA) zwei unabhängige Kosten-Nutzen-Studien zu weltraumgestützter Solarenergie für den terrestrischen Energiebedarf bei den in Großbritannien und Deutschland ansässigen Beratungsunternehmen Frazer-Nash bzw. Roland Berger in Auftrag.

Die Studien wurden im August 2022 abgeschlossen und kamen beide zu dem Schluss, dass es möglich ist, europäische Haushalte und Unternehmen bis 2040 mit Strom zu wettbewerbsfähigen Preisen zu versorgen. Die geschätzten Gesamtkosten einer Pilotentwicklung, die 2 GW erzeugen würde, wurden auf bis zu 5,4 Milliarden US-Dollar geschätzt .

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