Stromerzeugung im Weltraum?

Gerde läuft eine Doku über #userWasser und der drohenden Wasserknappheit auch in Deutschland.

Okay, Klimakatestrophe. Es sollte klar sein, was zu tun ist. Ich bin allerdings Pessimist und glaube nicht einmal das sich 100 Leute auf die Farbe Grün einigen könnten...

Anpassung heißt der Plan. Im falle von Wasserknappheit: Warum erzeugen wir unser Wasser einfach nicht selbst? Ein (vermeintlich) offensichtliches Reservoir ist das Meer.
Nun verbrauchen Entsalzungsanlagen Strom. Wie viel - das hängt vom technologischen Stand ab.

Gerade in Zeiten von explodierenden Strompreisen, ist wohl auch Strom ein knappes Gut. Am Ende hängt vieles von Strom ab und vieles könnte man mit genügend und billigem Strom lösen (meiner Meinung nach).

Leider sind Kernfusionskraftwerke noch Zukunftsmusik. Da gibt es jedoch die Kernspaltung. Nun bin ich nicht persee gegen Atomkraftwerke. Ich bin nur gegen eine Nutzung dieser auf der Erde.

Egal wie hoch die Standards und die Forschung ist, man kann niemals ausschließlichen, dass es zu einem Störfall und zu einem Gau kommt.

Wo wäre so ein Gau (wenn er, wider erwarten, doch eintritt) wohl ungefährlich? Gut, ich hab gespoilert:

Warum also keine Atomkraftwerke auf den Mond bauen?
Der Strom kommt dann über Laser zur Erde.
Die Nasa hat eine Ausschreibung für gerade solche Kraftwerke laufen, allerdings "nur" für die örtliche Stromversorgung.

Auch eine offensichtliche Energiequelle im Weltraum, ist doch die Sonnenenergie. Auch hier: die Übertragung könnte über Laser erfolgen.

https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/nasa-startet-ausschreibung-fuer-ein-kernkraftwerk-auf-dem-mond-a-e99bcc6c-8336-452b-8df7-4d07f2f7d1b1

https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/drahtlose-energie-laser-beamt-strom-durch-die-luft-a-266937.html

https://t3n.de/news/neue-entsalzungsanlage-geringer-stromverbrauch-1473896/

Auch eine offensichtliche Energiequelle im Weltraum, ist doch die Sonnenenergie. Auch hier: die Übertragung könnte über Laser erfolgen.

Die Idee von Kraftwerken im All ist nix neues. Schon seit den anfängen der Raumfahrt gibt es diverse Konzepte in diese Richtung. Es gibt allerdings einen technischen Aspekt der ziemlich schwerwiegend ist und die sinnhaftigkeit eines solchen Projekts in Frage stellt:

-Durch die dreifache Umwandlung der gewonnenen Energie kommt zum Schluss am Boden nur noch ca 10% der gewonnenen Sonnenenergie an. Also wieso überhaupt den Aufwand betreiben und die Kraftwerke in den Orbit schiessen und nicht gleich direkt auf der Erde bauen.

Dazu und noch zu ein paar anderen Punkten ein interessanter Artikel:

https://1e9.community/t/wieso-bauen-wir-eigentlich-keine-solarkraftwerke-im-all/8725


Möglicherweise gibt es zukünftig neue Ansätze um die Energie effizienter zu transportieren und auch um die Startkosten zu drücken. Dann dürften wir vieleicht mal solche Projekte sehen.

Negev schrieb:Warum also keine Atomkraftwerke auf den Mond bauen?
Der Strom kommt dann über Laser zur Erde.

Ganz einfach: Weil es viel zu teuer ist. Der Transport eines Kilogramms Material zum Mond kostet etwa eine Million Dollar. Sowohl die Errichtung des KKWs ist damit nicht bezahlbar und auch nicht der entstehende Strom, wenn die Transportkosten des spaltbaren Materials Teil des Strompreises sind. Außerdem wäre nichts gewonnen, spätestens durch den Transport wäre die CO2-Bilanz grausam. Ich würde sogar mal die steile These aufstellen, dass der Transport energieintensiver ist als die gewonnene Energiemenge (ohne gerechnet zu haben). Von den zusätzlichen Hürden bei der technischen Umsetzung der Errichtung eines KKWs auf dem Mond haben wir da noch gar nicht geredet.

Kernkraft auf dem Mond? Wie funktioniert die Kühlung? Wie liefert man den Brennstoff? Mit der Castor-Rakete? Wie bekommt man überhaupt das ganze Material zum Mond? Wie beherbergt man das Personal und ganze Kompanien an Bauarbeitern? Science Fiction mag auf den ersten Blick verlockend klingen, aber irgendwie werde ich nicht warm mit den Träumen, unsere irdischen Probleme im Weltraum zu lösen.

Mr.Stielz schrieb:Wie funktioniert die Kühlung?

Kühlung dürfte auf der dunklen Seite tatsächlich das kleinste Problem sein :D
Funfact: Auf dem Mond könnten wir im anschließenden Dampfprozess aufgrund des niedrigen Atmosphärendrucks nahezu gegen einen Nulldruck entspannen. Laut Clausius und Rankin erhalten wir dadurch, und auch durch die niedrigeren Umgebungstemperaturen, zumindest einen deutlich besseren Wirkungsgrad bei der Umwandlung in mechanische Energie und damit auch in Strom als auf der Erde :D
Ein Hoch auf die Thermodynamik!

Bettman schrieb:Kühlung dürfte auf der dunklen Seite tatsächlich das kleinste Problem sein :D

Ich dachte immer im Vakuum sei Kühlung ein grosses Problem...

Bettman schrieb:Ganz einfach: Weil es viel zu teuer ist. Der Transport eines Kilogramms Material zum Mond kostet etwa eine Million Dollar. Sowohl die Errichtung des KKWs ist damit nicht bezahlbar und auch nicht der entstehende Strom, wenn die Transportkosten des spaltbaren Materials Teil des Strompreises sind.

Damit das irgendwie Sinn ergibt, müsste man den größten Teil des Materials vor Ort gewinnen und auf dem Mond eine Industrie aufbauen die KKW mit dem vorhandenen Material errichten kann. Vielleicht im Südpol Aitken Becken, wo es sowohl Uran als auch Wasser geben könnte.

Bettman schrieb:Kühlung dürfte auf der dunklen Seite tatsächlich das kleinste Problem sein

Es gibt keine Seite des Mondes die immer dunkel ist.

Bettman schrieb:Kühlung dürfte auf der dunklen Seite tatsächlich das kleinste Problem sein

Doch im quasi Vakuum muss man die Kühlung komplett über Radiatoren laufen lassen.

Natürlich ist es Unsinn im Weltall was anderes als Solarenergie zu nutzen.

Fedaykin schrieb:Doch im quasi Vakuum muss man die Kühlung komplett über Radiatoren laufen lassen.

Theoretisch kann man die Abwärme ans umgebende Mondgestein abgeben, aber für mehrere 100 MW braucht man eine großflächige Fußbodenheizung. Bliebe noch Hackschnitzeltrocknung und Getreidetrocknung, aber dann wird die Mondbasis ein größeres Projekt.

Nun, das mit dem Vakuum is natürlich blöd...

Mr.Stielz schrieb:Wie bekommt man überhaupt das ganze Material zum Mond?

Mit einem Weltraumlift.

https://www.quarks.de/weltall/raumfahrt/warum-gibt-es-noch-keinen-weltraumaufzug/

Weltraumlift, AKWs (diese Minibrüter können zumindest auf der Erde schon auf eine aufwendige externe Kühlung verzichten.), Solarkraft, kabellose Stromübertagung - all diese Technologien existieren oder sind greifbar.

Wann immer ich von Kernfusion höre, heißt es, es würde noch 10- 20 Jahre dauern. Das erste mal hab ich davon vor 15 Jahren gehört. Existieren tut diese Idee sicher auch schon länger...

Die Frage ist doch, auf welches Pferd wir setzten.

Negev schrieb:Solarkraft, kabellose Stromübertagung - all diese Technologien existieren oder sind greifbar.

Der aktuelle technische Stand der kabellosen Stromübertragung kombiniert mit den Startkosten machen das unterfangen aber derzeit, wie weiter oben schon erwähnt, relativ sinnfrei.

Negev schrieb:Mit einem Weltraumlift.

Vieleicht in ein paar 100 Jahren mal. Wenn wir es denn schaffen könnten ein ausreichend langes und stabiles Seil zu bauen und all die anderen Probleme zu lösen. Da halte ich es aber für weitaus sinnvoller, vollständig wiederverwendbare Raketen zu pushen.

Roesti schrieb:Ich dachte immer im Vakuum sei Kühlung ein grosses Problem...

Kommt drauf an was mit meiner Kühlflüssigkeit passiert. Wenn mir der Wasserverlust nichts ausmacht kann ich mit der Verdampfungsenthalpie kühlen. Dann ist ein Teil meiner Kühlflüssigkeit aber „weg“. Außerdem habe ich natürlich noch die Möglichkeit den Mondboden zu erwärmen. Da bräuchte ich nur einiges an Bohrlöchern :D

behind_eyes schrieb:Es gibt keine Seite des Mondes die immer dunkel ist

Das stimmt. Am Südpol wäre es immer dunkel.

Fedaykin schrieb:Doch im quasi Vakuum muss man die Kühlung komplett über Radiatoren laufen lassen.

Bin ich mir tatsächlich nicht sicher. Gerade Radiatoren sind im Vakuum leider ziemlich bescheiden. Wenn es ausreichend "warm" ist, könnte auch Verdampfung eine Option sein. Dazu müsste man aber mal ein Phasendiagramm (oder eine Dampftabelle) konsultieren, in dem man den Atmosphärendruck auf dem Mond ablesen kann, gegebenenfalls sind die Temperaturen ja hoch genug zur Verdampfung.

Negev schrieb:diese Minibrüter können zumindest auf der Erde schon auf eine aufwendige externe Kühlung verzichten

Nein. Die haben lediglich eine passive Kühlung und die funktioniert so nur auf der Erde. Gekühlt werden muss trotzdem.

Bettman schrieb:Bin ich mir tatsächlich nicht sicher. Gerade Radiatoren sind im Vakuum leider ziemlich bescheiden. Wenn es ausreichend "warm" ist, könnte auch Verdampfung eine Option sein. Dazu müsste man aber mal ein Phasendiagramm (oder eine Dampftabelle) konsultieren, in dem man den Atmosphärendruck auf dem Mond ablesen kann, gegebenenfalls sind die Temperaturen

Nee es läuft alles über Radiatoren. Im All.
Abstrahlung, deswegen braucht es eben Fläche.


Wikipedia: Temperaturregelung in der Raumfahrt

@Fedaykin
Klar, mir geht es ja auch nicht um die "sinnvollste Variante". Da wäre das der falsche Thread :D
Radiatoren sind einfach nur eine schwieriege Möglichkeit zur Kühlung, auf die man aber im Weltall, da Konvektion im Vakuum nicht möglich ist, angewiesen ist. Die Nutzung von Verdampfungsenthalpie (dazu brauche ich natürlich etwas zum Verdampfen und daran scheitert es im Weltraum in der Regel auch) wäre aus thermodynamischer Sicht viel effektiver.

ich wusste doch ich hatte neulich erst was zu dem Thema gelesen. Die ESA hat ne Machbarkeitsstudie erstellen lassen. Space-Based Solar Power (SBSP) ist das Stichwort:

SBSP could provide competitively-priced electricity to European homes and businesses by 2040, displacing fossil-fuel sources of power and complementing existing renewables such as solar PV and wind, reducing the need for large-scale storage solutions.
When deployed at scale, SBSP would provide substantial environmental, economic, and strategic benefits for Europe, including energy security.
A lot of challenging technology developments are still needed to mature the feasibility of collecting gigawatts of power in space, per satellite, and delivering it efficiently and safely to users on Earth. But Europe has the main building blocks already and developments in the required technology areas will have widespread applications both on Earth and in space.
If Europe is to benefit from this game-changing capability in time to make a difference for Climate, awareness raising, especially amongst the energy sector and public authorities, and further investments in technology R&D, are needed now.

Quelle: https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/SOLARIS/Cost_vs._benefits_studies

Also zusammengefasst: Es ist machbar. Wahrscheinlich sogar wirtschaftlich. Ob der Wille da ist, das wirklich durchzuziehen ist unklar.

Ich denk Mal, da wirds auch diplomatisches Geplänkel geben. Ein stark fokussierter Laser oder Mikrowellenbeam im Gw Bereich wär auch in der Lage im Sekundenbereich einen Stinkefinger auf jeden Panzer oder Flugkörper zu gravieren ;)


:mlp:

Schon interessant, in meinen Augen auch keine "Spinnerei", aber derzeit dennoch Utopie. Nicht nur technisch. Man bedenke auch die leichte militärische Angreifbarkeit.

In meinen Augen sind die Möglichkeiten sehr begrenzt, wie man den Klimawandel so überstehen kann, das es für die Mehrheit der Menschen gut ausgeht...

Bezogen auf den Kapitalismus: ich bin der Meinung, das dass ganze System nur überleben kann, wenn man in den Weltraum expandiert. Deshalb wundere ich mich, weshalb es keine keine massiven Anstrengungen dazu gibt.