Diskussion:Weltraumgestützte Solarenergie

Der Science Fiction Roman "Solarstation" von Andreas Eschbach wäre vielleicht auch erwähnenswert.

Überarbeitung

Ich bin bei der Arbeit an Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie#Orbitales Sonnenkraftwerk auf einen Artikel gestoßen, der den neueren Stand der Planungen darstellt. Das .pdf kann von hier kostenlos heruntergeladen werden:
https://www.researchgate.net/publication/286148246_SSPS-OMEGA_A_new_concentrator_system_for_SSPS

Da Laser nur bei wolkenlosem Himmel funktionieren, denkt niemand ernsthaft daran, sie für Energieübertragung auf die Erde zu verwenden; die Vorstellung, dass Indien auf den chinesischen Vorschlag zu einem gemeinsamen Projekt eingehen würde, ist absurd ...

Ich werde den Artikel dementsprechend etwas überarbeiten. Falls das als Vandalismus empfunden wird, bitte melden! Ich habe keinerlei persönliche Beziehung zur Sonnenenergie :-)

Regnart (Diskussion) 08:03, 4. Sep. 2020 (CEST)

@Wi-luc-ky: Von meiner Seite wäre die Überarbeitung und Aktualisierung zunächst abgeschlossen. In dem oben verlinkten Aufsatz von Duan Baoyan sind Rechenbeispiele für die Antennengröße, die Effizienz der Anlage etc. angegeben, aber die verstehe ich nur zu einem kleinen Teil und könnte sie nur abtippen. Für einen Übersichtsartikel würde das wohl auch zu sehr ins Detail gehen.

Die chinesische Testanlage für drahtlose Energieübertragung befindet sich in einem Dual-Use-Gewerbegebiet (重庆军民融合协同创新研究院), Informationen werden dort möglicherweise nur spärlich herausgegeben. Falls doch noch mehr Details über Versuche veröffentlicht werden, könnte man das in den Artikel zu Bishan hineinschreiben, so ähnlich wie bei Haiyang#Ostchinesischer Raumfahrthafen, um diesen Artikel nicht zu sehr zu überfrachten. --Regnart (Diskussion) 16:30, 11. Sep. 2020 (CEST)

Vielen Dank, Regnart, für die umfangreichen Überarbeitungen, die Info und die bereitwillige Umsetzung diverser Vorschläge. Du wirst das Lemma sicher weiter beobachten und Jules Vernes Erben über die Schulter schauen. Gelegentlich schau auch ich noch mal drüber. Frohes Schaffen, --Wi-luc-ky (Diskussion) 17:41, 11. Sep. 2020 (CEST)

China und Japan zu betont?

Der Artikel ignorierte die Rolle der USA komplett, eine kurze Recherche u. a. auf der englischen Version des Artikels zeigt, dass sie wenig überraschend auch aktiv sind. Kann leider mit dem Handy nur eingeschränkt bearbeiten, der Artikel scheint da aber schon massive Lücken zu haben bzw. einen falschen Eindruck zu erwecken. --Kricket (Diskussion) 23:34, 25. Dez. 2020 (CET)

Der Artikel war ursprünglich eine Übersetzung der englischen Version, aber was ich da gesehen habe, hatte doch sehr den dezenten Charme der 70er Jahre. Als Maßstab für die Relevanz habe ich Projekte genommen, wo im hier und jetzt ernsthaft Geld ausgegeben wird. 200 Millionen Yuan in China (von der Inlands-Kaufkraft her etwa 200 Millionen Euro) sind schon mal nicht schlecht. Bei Japan bin ich mir nicht sicher, wieviel da tatsächlich investiert wird, aber es gibt zumindest Fotos von den Energieübertragungsversuchen. Wenn Du zu den USA etwas findest, das über Computeranimationen hinausgeht, würde es den Artikel signifikant verbessern, wenn Du es in den Abschnitt "Aktuelle Projekte" hineinschreibst. --Regnart (Diskussion) 08:53, 26. Dez. 2020 (CET)

Thema USA ist ausgebaut. --PM3 15:48, 26. Dez. 2020 (CET)

CZ-9

Habe die Überlegungen zur CZ-9 zunächst mal rausgenommen, weil sie auf GTO-Nutzlastkapazität statt GEO basierten; Letzteres ist viel weniger. Halte es aber auch unabhängig davon für zu spekulativ, da die CZ-9 als teure Einwegrakete dafür nicht in Frage kommt. Und es geht um ein Projekt in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts - wer weiß, über welche Raketen und Startplätze China dann verfügt? --PM3 01:52, 26. Dez. 2020 (CET)

Ich habe das mit der CZ-9 hineingenommen, weil das Projekt, das mittlerweile als „Zhuri“ oder „Sonnenverfolgung“ bekannt ist, auf existierender Technologie beruht (wie du weist, geht man in China fest davon aus, dass die CZ-9 ab 2030 tatsächlich fliegen wird. Was in den von mir verwendeten Quellen nicht ausgesprochen wird, ist das Chongfu Shiyong Shiyan Hangtian Qi und die Raumflugzeuge, die Du auf dem vierten Bild hier siehst. Der Aufsichtsratsvorsitzende der China Aerospace Science and Technology Corporation geht davon aus, dass seine Firma mit diesen Staustrahlflugzeugen bis 2045 pro Jahr 10.000 Tonnen Material in einen erdnahen Orbit transportiert, von wo das Zeug mit Kickstufen oder was auch immer in höhere Orbits gebracht wird:

http://www.xinhuanet.com/2020-09/18/c_1126511911.htm

Ich persönlich würde das zunächst mal weglassen, zumindest bis so ein Flugzeug tatsächlich einen Testflug absolviert hat. Was beim Thema China nicht zu vernachlässigen ist, es braucht sich nicht zu rechnen. Die CASC ist ein Zentral Verwaltetes Unternehmen, das was man früher als "Staatsbetrieb" bezeichnet hat. Die brauchen keinen Profit erwirtschaften, sondern nur das zu tun, was ihnen die Kommission zur Kontrolle und Verwaltung von Staatsvermögen sagt. Wenn ein orbitales Sonnenkraftwerk aus Klimaschutzgründen (oder einfach um Marinebasen im Südchinesischen Meer mit Strom zu versorgen) politisch gewollt ist, dann wird das gebaut, egal was es kostet. --Regnart (Diskussion) 09:14, 26. Dez. 2020 (CET)

Ob bei > 500 Mrd. Dollar Mehrkosten gegenüber einem konventionellen Kraftwerk der politische Wille noch ausreicht? Ich kann's nicht beurteilen, denke aber dass wir uns mit solchen Annahmen auf zu spekulatives Terrain begeben. Bzw. dass die Überlegungen zur Nutzung der CZ-9 zu komplex und zu hypothetisch sind, als dass wir sie selbst anstellen dürften. --PM3 12:00, 26. Dez. 2020 (CET)

Bei der Vermeidung von Spekulationen bin ich ganz auf Deiner Seite. Daher habe ich in den Artikel zunächst nur das hineingeschrieben, was bereits existiert, also die Versuchsbasis bei Chongqing und die Labors in Xi'an. Dieses Geld wurde bereits ausgegeben, das muss man so zur Kenntnis nehmen.

Was Du im Hinterkopf behalten musst ist, dass es bei dem chinesischen Orbitalkraftwerk nicht um den Ersatz konventioneller Kraftwerke geht, allein schon weil moderne Atomkraftwerke (die in China als umweltfreundlich betrachtet werden) mehr Strom liefern als jemals aus dem Orbit heruntergebeamt werden kann. In China ist man mittlerweile an einem Punkt angelangt, wo man nicht noch mehr Bergstraßen bauen kann, ohne permanente Erdrutsche auszulösen (die Straßen schneiden in den Hang). Das heißt, man kann den Lebensstandard der Landwirte in den abgelegenen Tälern nicht auf das Niveau des 21. Jahrhunderts bringen. Daher ist man dazu übergegangen, die Leute in die nächstgelegene Großgemeinde umzusiedeln. Wo Großgemeinde, da Hochspannungsleitung, kein Bedarf für orbitale Sonnenenergie.

Du kommst der ganzen Sache näher, wenn Du Dir das als Kreislaufgeschäft im Wirecard-Stil vorstellst. Duan Baoyan, einer der leitenden Konstrukteure des FAST-Radioteleskops, wickelt bei der 5. Akademie seine Schüssel zu einer Hohlkugel auf und elminiert die Präzisionsanforderungen für die Aktuatoren, indem es für die Spiegelsegmente nur noch die Position "auf" oder "zu" gibt. Gleichzeitig baut die 1. Akademie Staustrahlflugzeuge, die von jedem Militärflughafen aus starten können. Die 5. Akademie hat das Mittel, um ihr Material in den Orbit zu bringen, die 1. Akademie hat ein Projekt, um ihre Ramjet-Flotte auszulasten. 179.788 Besserverdiener sind in Lohn und Brot gebracht. Das ist nicht anders, als wenn China in Afrika Kraftwerke und Eisenbahnstrecken baut, von denen alle wissen, dass die betroffenen Länder sie nie bezahlen können. 500 Milliarden Dollar für ein Orbitalkraftwerk, verteilt auf mehrere Jahre, halten sich da durchaus im Rahmen.

Die Frage ist viel eher, ob das Ganze wirklich technisch machbar ist. Momentan kämpfen sie bei CAST noch mit der Mechanik der weichen Körper, also der Seile, die die Komponenten zusammenhalten. 2045 wissen wir mehr. Dieses Jahr wurde von Long Lehao tatsächlich als Ziel für das Sonnenkraftwerk (und die permanent bewohnte Mondbasis etc.) genannt. --Regnart (Diskussion) 17:09, 26. Dez. 2020 (CET)

Andrew Jones: China’s super heavy rocket to construct space-based solar power station. Spacenews, 28. Juni 2021 --PM3 10:13, 28. Jun. 2021 (CEST)

Also ich muss sagen, ich bin mit dem Vortrag von Long Lehao nicht wirklich glücklich. In der von Andrew Jones verlinkten Videoaufzeichnung sagt er tatsächlich, dass man die alten Versionen der Langer Marsch 9 nicht mehr brauchen würde. Was er nicht dazu sagt, ist der zeitliche Rahmen. Wie auch Kommentatoren bei den Spaceflightfans angemerkt haben, wäre es unklug, die bereits weitgehend fertigen YF-130-Triebwerke der CZ-9 in die Tonne zu treten und nun mit der Entwicklung von neuen, in einem großen Bereich regelbaren Triebwerken zu beginnen, nur um dem Ziel einer Wiederverwendbarkeit der ersten Stufe nachzujagen. Was Long Lehao gemeint hat, war wohl, dass man die alten Varianten nicht mehr braucht, wenn die teilweise wiederverwendbare Variante einsatzbereit ist.

Wenn Du Dir das dritte Bild hier genau ansiehst, kannst Du sehen, dass die CZ-9s, die dort die Komponenten für die (nun zwei) Marsraumschiffe in den Orbit befördern, unterschiedlich groß sind. Der Vorstandsvorsitzende der Chinesischen Akademie für Trägerraketentechnologie geht also davon aus, dass es im 22. Jahrhundert noch verschiedene Versionen der Rakete gibt. Andererseits kann man nicht ausschließen, dass eine nicht ausgelastete, aber wiederverwendbare Großvariante billiger wäre als eine Einmalstart-Kleinvariante.

Wie dem auch sei, nach diesem, durchaus seriös klingenden Konzept wird das orbitale Sonnenkraftwerk erst mit der dritten Evolutionsstufe der Rakete ("31. Auflage" oder "Version 3.1") gebaut. Also wiederverwendbare Erststufe plus leichtere Materialien und Nutzlasterhöhung auf 200 t. Das würde auch vom zeitlichen Rahmen her eher mit dem Arbeitsprogramm auf der Versuchsbasis in Chongqing zusammenpassen. Ich sage so etwas ungern, aber Long Lehao ist Jahrgang 1938, er wird am 4. Juli 83 Jahre alt. Die kleine Teststation im Kilowattbereich kann 2022 gar nicht mit 10 CZ-9s gestartet werden, weil die Rakete erst 2028 ihren Erstflug absolvieren soll. Was im Zeitraum 2022-2025 angegangen werden soll, ist ein Stratosphären-Luftschiff-Kraftwerk in diesem Leistungsbereich. Wie Du in der von Dir weiter unten verlinkten Quelle sehen kannst, kämpft man in Sichuan derzeit noch mit dem Wirkungsgrad bei der Energieübertragung.

Worüber sich alle Quellen einig sind, ist, dass der Bau des orbitalen Sonnenkraftwerks nicht mit Raumgleitern oder Staustrahlflugzeugen erfolgen wird, sondern mit der CZ-9. Mit teilweiser Wiederverwendbarkeit und Tragkraftsteigerung der Rakete würde sich der finanzielle Aspekt natürlich grundlegend ändern, während man das Monsunklima, also die Zahl der möglichen Starts pro Jahr, auch mit der besten Rakete der Welt nicht wegzaubern kann. Was man dagegen machen kann, ist mehrere Raumfahrzeugmontagegebäude und Startrampen zu bauen, so dass parallel montiert werden kann und die Abstände zwischen den Starts kürzer werden. Zum jetzigen Zeitpunkt wäre das aber Spekulation. Die alten Überlegungen zur CZ-9 gelten nicht mehr, und neue Überlegungen können nicht seriös angestellt werden. Am besten, wir lassen den Text so, wie er jetzt ist :-) --Regnart (Diskussion) 12:55, 28. Jun. 2021 (CEST)

Danke für deine Einschätzung. --PM3 13:52, 28. Jun. 2021 (CEST)

@PM3: Ich habe jetzt den Abschnitt "Startkosten" durch "Transport der Komponenten ins All" ersetzt. Die Kosten sind ja bei Weltraumgestützte Solarenergie#Nachteile bereits kurz angesprochen. Bei einem Sonnenkraftwerk, das frühestens 2030 in den Orbit kommt, mit Zahlen von 2020 zu argumentieren, erscheint mir nicht sinnvoll, vor allem weil die Kosten in China sowieso eine untergeordnete Rolle spielen. Daher habe ich in dem neuen Abschnitt die Kosten weggelassen und mich ganz auf das Gewicht konzentriert. Dabei habe ich angenommen, dass die Zahlen auf Long Lehaos Powerpoint-Folie im Prinzip doch korrekt sind. Die unterschiedliche Tragkraft der CZ-9 in den Jahren 2030 und 2050 würde sich mit dem Entwicklungsplan durchaus vereinbaren lassen. 2030 Grundversion, 2040 wiederverwendbar, 2050 neue Materialien. Bei dem Kraftwerk auf dem Bild dürfte es sich wohl um die Zwischenversion mit den Fresnel-Linsen handeln, die den Vorteil hat, modular erweiterbar zu sein, während von der Hohlkugel Duan Baoyans aus thermologischen Gründen gleich die Vollversion gebaut werden muss (man braucht einfach den Sicherheitsabstand zwischen Spiegeln, Solarzellen und Sendeantenne). --Regnart (Diskussion) 17:53, 28. Jun. 2021 (CEST)

Zeiraum für Ballonversuche

Im Artikel steht: "Bis Ende 2020 sollen dort zunächst Mikrowellen-Energieübertragungsversuche mit einer von Ballonen in Höhen von 50–300 m gezogenen Plattform durchgeführt werden", mit Zukunftsbaustein für 2021. Ist hier tatsächlich Ende 2020 oder 2021 gemeint? Konnte es mangels Einzelnachweis nicht prüfen. --PM3 11:44, 26. Dez. 2020 (CET)

Das mit der Zukunft hat sich erledigt, die Ballonanlage ist schon lange fertig:

http://www.gdsolar.org/downloadinfo_1053.html

Was etwas problematisch ist, ist dass es bis jetzt noch keine auf die Schnelle googelbaren Ergebnisse der Versuche gibt. Also zum Beispiel welcher Prozentsatz der gesendeten Energie aus welcher Entfernung am Ende wieder in Strom umgewandelt werden kann. Einzelnachweise findest Du in dem verlinkten Artikel Fulu (Bishan)#Chinesische Versuchsbasis für weltraumgestützte Sonnenkraftwerke. Hier zum Beispiel eine Planzeichnung der Anlage:

http://energy.people.com.cn/n1/2018/1207/c71661-30448322.html

Da wäre ich auch glücklicher, wenn es davon Fotos gäbe. Da dieses Teilprojekt aber von der Gemeinsamen Innovationsakademie für Dual-Use-Produkte Chongqing organisiert wird, besteht dort eventuell Fotografierverbot. --Regnart (Diskussion) 16:17, 26. Dez. 2020 (CET)

Ein leider sehr weit verbreitetes Problem. Wir haben tonnenweise Raumfahrtartikel über Forschungsprojekte, bei denen der Ausgang offen bleibt. Besten Dank für den Verweis auf die Versuchsbasis. --PM3 16:23, 26. Dez. 2020 (CET)

Raumfahrtanwendungen

Die Aussagen im Abschnitt "Raumfahrtanwendungen" kann ich anhand der Quellen nicht nachvollziehen. In der ersten habe ich nichts zu einem geplanten Gewerbegebiet gefunden, und die zweite ist eine wissenschaftliche Primärquelle, die wir wegen WP:Theorieetablierung eigentlich nicht auswerten dürfen. Das Ganze klingt für mich eher nach einer vagen Vision von einer cislunaren Ökonomie, wie man sie z.B. auch von Jeff Bezoz kennt, als nach einem Plan. Gibt es dazu noch konkretere Aussagen? PM3 19:17, 26. Dez. 2020 (CET)

Konkretere Aussagen zu dieser cislunaren Ökonomie (der Ausdruck "Gewerbegebiet" stammt von mir) als die von Generalleutnant Zhang Yulin gibt es nicht. Ouyang Ziyuan hat zwar im Zusammenhang mit dem Mondprogramm der Volksrepublik China in den Nullerjahren auch von solchen Dingen gesprochen, aber bei dem war das tatsächlich eine Vision, während Zhang Yulin konkret für das Thema zuständig ist. Die Abteilung für Waffenentwicklung der Zentralen Militärkommission ist die vorgesetzte Dienstelle des Büros für bemannte Raumfahrt, das ab 2030 auf dem Mond den Chemiepark Südpol Nord baut. Aber nachdem wir in diesem Fall von vielen vielen Jahrzehnten sprechen, bis das einmal Realität wird, habe ich den Abschnitt zunächst auskommentiert. Ich habe den Abschnitt bei meiner damaligen Überarbeitung bereits vorgefunden und nur etwas entsciencefictionisiert. Von mir aus können wir den auch ganz löschen. --Regnart (Diskussion) 19:38, 26. Dez. 2020 (CET)

Die vorherige Fassung stammt wohl ursprünglich von en:Space-based solar power#In space applications, dort geht es aktuell vor allem um mögliche Energieversorgung auf Mond oder Mars. Das aktuelle Projekt der U.S. Navy erwähnt auch den Mond. Die Überlegung dabei ist, sich die Transportkosten von Solarkollektoren auf die Oberfläche zu sparen. Ein weiterer Fall, wo das Starship (oder ein vergleichbares System) alle bisherigen Kalkulationen invalidieren würde... --PM3 22:03, 26. Dez. 2020 (CET)

Wenn man bedenkt, dass bei einem orbitalen Sonnenkraftwerk Sender + Antenne zehnmal soviel wiegen wie die Solarkollektoren erscheint mir die in der angelsächsischen Wikipedia dargestellte Idee etwas abstrus. Wie dem auch sei, wenn Du in dem Transkript der Pressekonferenz vom 17. Dezember nach 一盘棋 bzw. "ein Go-Brett" suchst, kommst Du auf eine aktuelle Erwähnung des Weltraumnutzungsplans - es wird ein Stein nach dem anderen auf das Brett bzw. in den Weltraum gesetzt:

http://www.cnsa.gov.cn/n6758967/n6758969/n6760261/index.html

Wu Yanhua (stellvertretender Direktor der Nationalen Raumfahrtbehörde) spricht dort nicht von orbitalen Sonnenkraftwerken, sondern nur vom Mond, daher würde ich das Transkript in diesem Artikel nicht verlinken, aber der Plan zur industriellen Nutzung des Erde-Mond-Raums ist sehr real. Wie das dann konkret aussieht, wo auf dem Brett die nächsten Steine gesetzt werden, muss man in den nächsten Jahrzehnten sehen. In der Pressekonferenz wurde wiederholt betont, das man sich in den kommenden Jahren erst einmal auf die Chinesische Raumstation konzentrieren will. --Regnart (Diskussion) 17:02, 27. Dez. 2020 (CET)

Interessante Quelle

Diese aktuelle Veröffentlichung enthält auf Seite 234-246 einen detaillierten historischen Abriss zu den bisherigen Projekten zur Mikrowellen-Energieübertragung, einschließlich derer mit SBSP-Hintergrund. --PM3 22:39, 24. Feb. 2021 (CET)

Die China betreffenden Dinge auf S. 240 habe ich in Fulu (Bishan)#Chinesische Versuchsbasis für weltraumgestützte Sonnenkraftwerke hineingeschrieben. Da wird dann klarer, dass es sich bei den in den ersten beiden Absätzen erwähnten Projekten nur um Teilaspekte des einen, von Duan Baoyan (im Text "Prof. D. Baoyan") koordinierten Zhuri-Projekts handelt. Interessant finde ich den Gesamtwirkungsgrad von 18,5 % bei der Sonnenkraftwerksfrequenz von 5,8 GHz. Da ist noch viel Luft nach oben. Ich habe das schon in den Versuchsbasis-Artikel hineingeschrieben. Man könnte die Information auch in diesem Artikel im Abschnitt "Nachteile" hinzufügen, oder man begnügt sich mit den dort erwähnten Problemen bei der Bündelung des Energiestrahls. Ich persönlich habe da keine Präferenzen. --Regnart (Diskussion) 11:07, 25. Feb. 2021 (CET)