Metamaterialien wandeln Mikrowellen in Strom um

Da das Thema beim Auftriebskraftwerk nicht so richtig passt, wärme ich mal diese alte Threadleiche auf. Hier ging es ursprünglich 30 Stunden lang zwar nur um die Empfangsseite, aber ich denke es ist kein OT, wenn wir heute nach 7 Jahren auch mal die andere Seite betrachten ( der TE treibt sich inzwischen eh in den ewigen Jagdgründen rum).

Das Thema kam gestern auf, als über eine Firma berichtet wurde, die angeblich eine Technologie entwickelt hat, mit der sich Energie mittels Mikrowellen übertragen ließe. Wie man an diesem Thread sieht, ist die Idee dazu auch nicht ganz neu, es scheiterte jedoch bisher immer an der grottenschlechten Effizienz.

Die bereits angesprochenen Metamaterialien sorgen zumindest auf der Empfängerseite für Abhilfe, im Netz kursieren da Absorptionsraten von deutlich über 90%. Ich gehe davon aus, dass diese Zahlen kein Fake sind. Anders sieht es da schon beim Sender aus, bei dem das Problem besteht, die Mikrowellen so zu bündeln, dass unterwegs möglichst wenig Leistung verloren geht. Die besagte Firma gibt zwar an, eine Lösung dafür zu haben, macht aber keine näheren Angaben dazu.

Hier erst mal ein Link, um in die Problematik einzusteigen:

https://www.solarify.eu/2020/08/12/763-stromtransport-ohne-masten-und-kabel/

Und hier ein Beitrag, in dem es um die Empfangsantennen geht:

https://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Solarstrom_aus_dem_Orbit__Neuartige_Empfangsantennen_auf_der_Erde_sollen_Energie_fast_verlustfrei_einsammeln1771015589808.html

Vielleicht hat ja hier jemand Interesse, sich über dieses Thema auszutauschen, und womöglich findet sich ja auch noch was zu den Sendeantennen und deren Spezifikationen.

Peter0167 schrieb:Anders sieht es da schon beim Sender aus, bei dem das Problem besteht, die Mikrowellen so zu bündeln

Bei Mikrowellen bündeln fällt mir als erstes der MASER ein, im Prinzip ein Laser für Mikrowellen. Inwieweit der aber für Energieübertragung verwendbar ist oder ob es da zu große physikalische/technische Probleme gibt, weiß ich leider auch nicht.

@Peter0167
Nur mal meine Meinung auf den groben ersten Blick.

Auch wenn es technisch machbar sei, so sehe ich da noch lange keine sinnvolle Umsetzung.
Zu viel Aufwand für zu wenig Anwendung.
Erinnert mich ein wenig an Skyway.

skagerak schrieb:so sehe ich da noch lange keine sinnvolle Umsetzung.

Also als erstes fällt mir da die Energieübertragung von Solarkraftwerken im Weltall zur Erde ein. Dann sind da noch die Offshore-Windkraftanlagen, die ebenfalls ihren Strom irgendwie an Land bringen müssen. Elektrisch betriebene Flugzeuge könnten so während des Fluges mit Energie versorgt werden (dann bräuchte man auch weniger Akkus). Unzugängliche Gegenden könnten so ohne klassische Stromtrassen erschlossen werden.

Das sind nur einige, ist das erst mal marktreif, werden andere folgen. Leider geht dabei die Leistung mit 1/r² in den Keller, daran wird sich auch nichts ändern, aber kurze Strecken (einige Kilometer) sollten effizient genug sein, insbesondere wenn die Energie aus dem erneuerbaren Bereich stammt.

Peter0167 schrieb:Also als erstes fällt mir da die Energieübertragung von Solarkraftwerken im Weltall zur Erde ein.

Im englischsprachigen Wikipedia-Artikel zum Thema drahtlose Energieübertragung findet sich ein interessanter Vergleich zwischen der Flächennutzung für eine Empfangsantenne für ein Weltraum-Solarkraftwerk und einem terrestrischen Solarkraftwerk:

For earthbound applications, a large-area 10 km diameter receiving array allows large total power levels to be used while operating at the low power density suggested for human electromagnetic exposure safety. A human safe power density of 1 mW/cm2 distributed across a 10 km diameter area corresponds to 750 megawatts total power level. This is the power level found in many modern electric power plants. For comparison, a solar PV farm of similar size might easily exceed 10,000 megawatts (rounded) at best conditions during daytime.

(Wikipedia: Wireless power transfer)

Unter den genannten Bedingungen würde ein terrestrisches Solarkraftwerk auf der gleichen Fläche also tagsüber wesentlich mehr als die 10-fache Leistung als eine Empfangsantenne für ein Weltraum-Solarkraftwerk liefern. Da kann man natürlich eine Menge hin- und her argumentieren, aber ich bin skeptisch, ob sich die Weltraum-Variante bei Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren letztendlich wirklich lohnen würde (obwohl ich prinzipiell ein Fan von Weltraum-Projekten bin ;)).

uatu schrieb:aber ich bin skeptisch

Das wird schon allein deswegen realisiert, weil wir es können. :)

Und wenn es dann tatsächlich nicht gebraucht wird, dann bauen wir eben eine Mondbasis auf der "dunklen" Seite des Mondes (auch weil wir es können), und dann jibbet da jeden Tach Mikrowellenessen ... (obwohl, die dunkle Seite ist glaub ich gar nicht soooo dunkel). Hmmm ... egal, wir schaffen das!

Peter0167 schrieb:Also als erstes fällt mir da die Energieübertragung von Solarkraftwerken im Weltall zur Erde ein. Dann sind da noch die Offshore-Windkraftanlagen, die ebenfalls ihren Strom irgendwie an Land bringen müssen. Elektrisch betriebene Flugzeuge könnten so während des Fluges mit Energie versorgt werden (dann bräuchte man auch weniger Akkus). Unzugängliche Gegenden könnten so ohne klassische Stromtrassen erschlossen werden.

Naja, Solarkraftwerke im Weltall ist noch etwas zu weit hergeholt mMn. Ob es sich denn bei Offshore-Windkraftanlagen lohnen würde, sei dahingestellt. Bei Flugzeugen, ja, okay, wäre denkbar, aber auch noch ferne Zukunft.

Peter0167 schrieb:Unzugängliche Gegenden könnten so ohne klassische Stromtrassen erschlossen werden.

Naja, gewisse Trassen sind ja doch von Nöten. Zwar in der Höhe, aber dennoch.

Und denn stell Dir mal vor es kreuzen Wandervögel diese "Trasse" 🤔

@skagerak:

skagerak schrieb:Naja, Solarkraftwerke im Weltall ist noch etwas zu weit hergeholt mMn.

Soweit hergeholt ist das nicht. Ernsthafte Überlegungen dazu gibt es mindestens seit den 1960ern. Ich bin allerdings, wie in meinem vorhergehenden Beitrag erwähnt, skeptisch, ob es sich wirklich lohnen würde.

uatu schrieb:Soweit hergeholt ist das nicht. Ernsthafte Überlegungen dazu gibt es mindestens seit den 1960ern. Ich bin allerdings, wie in meinem vorhergehenden Beitrag erwähnt, skeptisch, ob es sich wirklich lohnen würde

1/3 mehr Leistung.
Aber sehr viel Masse die man hochschaffen müsste


Dann lieber Spiegel

uatu schrieb:Soweit hergeholt ist das nicht. Ernsthafte Überlegungen dazu gibt es mindestens seit den 1960ern. Ich bin allerdings, wie in meinem vorhergehenden Beitrag erwähnt, skeptisch, ob es sich wirklich lohnen würde

Okay, diesbezüglich nicht weit hergeholt. Aber immer noch sehr gewagte Zukunftsmusik, oder nicht?

Und genau das ja, ob es sich überhaupt lohnen würde, bisherigem Stand nach. Wobei die Zukunft ja nicht wirklich viel verspricht.

Wie gesagt, ich negiere nicht die technische Machbarkeit. Aber bezweifle das Verhältnis Aufwand zu Nutzen. Ob nun am Boden für ganz wenige Nischen, oder im All für Solarkraftwerke. Halte ich alles für unsinnig, bisherigem Stand und Verständnis nach.

skagerak schrieb:Halte ich alles für unsinnig

Naja, zumindest in China und Japan sieht man das anders. Die US-Airforce hat bereits mit Experimenten im Orbit begonnen. Bisher nur im kleinen Maßstab, aber das kann ja noch werden.

Hier ist ein spannender Beitrag, der einen groben Überblick über den aktuellen Stand des Projektes liefert:

https://www.cleanthinking.de/weltraum-solar-luftwaffe-sandwich-solarmodul-x37b-mission/

Erste Probleme mit dem Material konnten bereits gelöst werden, nun stehen Tests an, die zeigen sollen, ob es prinzipiell funktionieren kann. Firmen in Großbritannien und den USA arbeiten bereits an der Entwicklung von sog. Solarsatelliten und einer Weltraumsolarplattform namens CASSIOPeiA.

Das geht sicher nicht von heute auf morgen, aber das Interesse und erste Geldmittel sind vorhanden. Ich denke, diese Technologie wird eines Tages angewendet werden, auch wenn wir alle dies nicht mehr erleben. Für mich persönlich ist es eh der Weg dahin, der wirklich zählt. Miterleben zu dürfen, wie sich Träume erfüllen, die andere als unsinnig empfinden, zu sehen, was Pioniergeist gepaart mit unbändigem Willen zu leisten vermag, ist für mich das Allergrößte.

Bei der Mondlandung war ich leider noch zu klein, die habe ich nicht bewusst miterlebt. Dafür hat mich Star Trek mein Leben lang begleitet und auch ein Stück weit geprägt. Meine Faszination für alles was mit dem Weltraum zusammen hängt, stammt sicher auch daher. Und bei diesem Projekt habe ich ein weitaus besseres "Bauchgefühl", als z.B. bei einer möglichen Marsmission.

Peter0167 schrieb am 16.09.2020:Leider geht dabei die Leistung mit 1/r2 in den Keller,

Wenn die Strahlung gebündelt wird (Analogie zum Licht wäre der Laser) nimmt die Leistung nicht mehr mit der Entfernung zum Quadrat ab.

So richtig wohl wäre mir aber nicht dabei wenn ich wüsste, dass Leistungen im Mega- bis Gigawattbereich als Mikrowellen auf die Erde geschickt werden. Wenn irgendwas die Strahlungsquelle auch nur leicht verschiebt, wollte ich nicht einfach so in Sekundenbruchteilen durchgekocht werden.

Für zivile Anwendungen auf der Erdoberfläche wird meines Erachtens auch mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Zumindest bei den zitierten Anwendungsmöglichkeiten.

Sabine Hossenfelder hat ein m.E. gutes (englischsprachiges) Video zum aktuellen Stand bei drahtloser Energieübertragung rausgebracht:

How close is wireless power technology?

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