Energie grootschalig: zonne-energie uit de ruimte

14 jun.2008
Het idee van de winning van energie met behulp van ruimtevaart technologie behoort tot de oude ideeën uit de sciencefiction. Na de eerste stappen in de ruimtevaart door de Sovjet Unie en de Verenigde Staten, werd aan beide kanten van de oceaan ook met enige regelmaat op dit thema gespeculeerd. Het meest praktisch leken die speculaties aan het eind van de tachtiger jaren, toen de Russen als antwoord op de Amerikaanse space shuttle bezig waren met een vergelijkbaar systeem, dat zich onderscheidde doordat de hoofd-raketmotoren niet in de shuttle zat, maar in de raket zelf. Dat maakte het mogelijk die raket eerst los te testen, hetgeen gebeurde in 1987 (zie de foto rechts van het eerste gelanceerde testmodel). De geweldige hoeveelheid stuwkracht ervan, het bijbehorende vermogen om 100 ton in een omloopbaan te brengen, en het feit dat de naam van de raket gegeven werd als "Energia", deed in het westen vermoedens rijzen dat deze raket bedoeld was voor de ontwikkeling van een ruimte-energie systeem. De redactie kent een rijk geïllustreerd artikel uit die tijd in een Engels dagblad, vermoedelijk The Times, met deze strekking - een Amerikaanse versie ervan bleek op het internet te staan uitleg of detail .
   Zonne-energie uit de ruimte heeft twee hoofdvarianten: de directe reflectie, en de energiestraal. Directe reflectie doet wat het zegt: met behulp van grote spiegels wordt zonlicht geconcentreerd naar punten op aarde. Dat kan direct gebruikt worden voor verlichting, maar, belangrijker, ook omgezet worden in elektriciteit. Dat laatste zijn dan in principe de bekende methodes om zonlicht in energie om te zetten: zonnecellen of warmte generatoren, waarbij de warmte wordt omgezet in elektriciteit met turbines. En die elektriciteit dan weer eventueel in waterstof, voor transport over langere afstanden. Dat laatste komt om de hoek kijken, omdat de meest voor de hand liggend manier om dit te doen erg grootschalig is, en de voor de hand liggende plaats om dit grootschalig te doen gelegen is in de aardse woestijnen. En die liggen nogal ver van de meeste beschaafde plekken.
    De tweede methode van energiewinning uit de ruimte behelst de omzetting van het zonlicht in de ruimte zelf, met als eindproduct gebundelde vormen van straling, bijvoorbeeld microgolven, die op aarde door speciale ontvangers worden omgezet in elektriciteit.
    Beide methodes hebben voor- en nadelen. Het voordeel van de eerste methode is simpelheid, en het nadeel is dat het pas effectief wordt bij grootschalige toepassing. Het nadeel van de tweede methode is ingewikkeldheid (er moet meer de ruimte in), en er is het probleem van de invloed van de geconcentreerde energiebundel door de atmosfeer. Beide methodes hebben het nadeel van enorme kosten vooraf, en het voordeel van langdurige energievoorziening in grote hoeveelheden, zonder (vergelijkenderwijs) noemenswaardige belasting van klimaat en milieu.
    De vraag is wat de doorslag geeft, en het leidt voor de redelijke mens geen enkele twijfel: klimaat- en milieuzorgen en de pure toekomstgerichtheid van de ruimte-energiewinning maken die oplossing preferabel in alle gevallen waarin het niet volstrekt onbetaalbaar is, dat wil zeggen: als het voorbij de tientallen biljoenen gaat. Zelfs een getal ruim in de biljoenen is veruit te prefereren boven het blijven verstoken van fossiele brandstoffen. De basistechniek in de vorm van de Russische Energia raket is beschikbaar, en het construeren van grote spiegels in de ruimte en omzettingscentrales in woestijnen zijn een oplosbare problemen. Het enige dat telt is de opbrengst van het hele systeem, maar vanwege de langdurige bruikbaarheid ervan (onderhoud van passieve apparatuur als spiegels lijkt geen rol te spelen) worden aanvangskosten over een dusdanig lange termijn uitgesmeerd, dat deze veel kleiner zijn dan ze lijken.
   Alle reden dus om de haalbaarheid van een pilot-project onmiddellijk te onderzoeken. Er zijn op dit moment weer nieuwe geluiden in deze richting, geïnspireerd door het acuut worden van de klimaatproblematiek. In het volgende artikel worden ook een aantal van de hordes genoemd, hordes die, met één uitzondering, geen van allen onoverbrugbaar zijn:
 

Uit: CNN.com,, 30-05-2008, door Lara Farrar

How to harvest solar power? Beam it down from space!

Concept to beam solar power from satellites gains new global momentum | Massive satellites would beam solar energy back to ground-based receivers | Pentagon study says could be used for military operations, developing nations

Illustration: Massive solar satellites would beam power back to ground-based receivers
                  on Earth.

Jyoti is the Hindi word for light. It's something Pranav Mehta has never had to live without. And he is lucky. Near where he lives in Gujarat, one of the most prosperous states in India, thousands of rural villages lack electricity or struggle with an intermittent supply at best.
    "We need to empower these villages, and for empowerment, energy is a must," Mehta said. "Rural India is suffering a lot because of a lack of energy."
    By 2030, India's Planning Commission estimates that the country will have to generate at least 700,000 megawatts of additional power to meet the demands of its expanding economy and growing population.
    Much of that electricity will come from coal-fired power plants, like the $4 billion so-called ultra mega complex scheduled to be built south of Tunda Wand, a tiny village near the Gulf of Kutch, an inlet of the Arabian Sea on India's west coast. Dozens of other such projects are already or soon will be under way.
    Yet Mehta has another solution for India's chronic electricity shortage, one that does not involve power plants on the ground but instead massive sun-gathering satellites in geosynchronous orbits 22,000 miles in the sky.
    The satellites would electromagnetically beam gigawatts of solar energy back to ground-based receivers, where it would then be converted to electricity and transferred to power grids. And because in high Earth orbit, satellites are unaffected by the earth's shadow virtually 365 days a year, the floating power plants could provide round-the-clock clean, renewable electricity.   ...
    "The conditions are ripe for something to happen on space solar power," said Charles Miller, a director of the Space Frontier Foundation, a group promoting public access to space. "The environment is perfect for a new start."
    Skyrocketing oil prices, a heightened awareness of climate change and worries about natural resource depletion have recently prompted a renewed interest in beaming extraterrestrial energy back to Earth, Miller explained.
    And so has a 2007 report released by the Pentagon's National Security Space Office, encouraging the U.S. government to spearhead the development of space power systems.
    "A single kilometer-wide band of geosynchronous Earth orbit experiences enough solar flux in one year to nearly equal the amount of energy contained within all known recoverable conventional oil reserves on Earth today," the report said.   ...
    Russia, China, the European Union and India, according to the Pentagon report, are interested in the concept. And Japan, which has been pouring millions of dollars into space power studies for decades, is working toward testing a small-scale demonstration in the near future.
    But a number of obstacles still remain before solar satellites actually get off the ground, said Jeff Keuter, president of the George C. Marshall Institute, a Washington-based research organization. "Like any activity in space, there are enormous engineering challenges," he said.
    One major barrier is a lack of cheap and reliable access to space, a necessity for launching hundreds of components to build what will be miles-long platforms. Developing robotic technology to piece the structures together high above Earth will also be a challenge. Then there is the issue of finding someone to foot what will be at least a billion-dollar bill.
    "It will take a great deal of effort, a great deal of thought and unfortunately a great deal of money," Keuter said. "But it is certainly possible."
    And Miller, of the Space Power Association, said he thinks it will be possible in the next 10 years.
    "We could see the first operational power satellite in about the 2020 time frame if we act now," he said.


Red.:   Het grootste genoemde bezwaar zijn de lanceerkosten. Dat is dus een zeer slecht-geïnformeerde opmerking. Volgens alle geldende wijsheden had de Sovjet-Unie een achtergebleven of zelfs achterlijke economie, en als zelfs die een geschikt ruimtetransport systeem kan ontwikkelen in de jaren tachtig, moet dat voor de moderne westerse economie en technologie een peuleschil zijn. Anders besteden we het gewoon uit aan de Russen.
    Wat in bovenstaande artikel beschreven wordt, is variant twee, met energiestralen, degene die het meeste ontwikkeling vergt. De bijbehorende NASA-illustratie laat bovendien zien hoe het waarschijnlijk niet moet. Dit lijkt op een typische NASA-aanpak, die in technische termen "gold plating" heet: alles zo luxe mogelijk uitgevoerd. In de praktijk is het veel makkelijker om vierkante spiegels te gebruiken, waarbij de spiegels zelf niets anders zijn dan grote vlakken kunststof voorzien van een spiegelende laag, die uitgevouwen worden door simpele jaloezieconstructies, of iets dergelijks.
    Uitbesteding aan de Russen gebruik makende van bestaande ontwerpen is dus hoogstwaarschijnlijk het goedkoopste en misschien zelfs de beste oplossing - de kans dat dit zal gebeuren is niet groot, zoals de uitwerking laat zien uitleg of detail .


Naar Energie, grootschalig , Economie, recycling , Globale Rijnlandmodel , Rijnlandmodel lijst , Rijnlandmodel overzicht  , of site home .