Solenergi fra rummet?

Mennesket i rummet

Rummets rolle for menneskeheden

SENESTE INDLÆG

Rumelevator 2050? – del 2
18. maj 2012

Rumelevator 2050?
1. maj 2012

Planetary Resources
26. april 2012

Historien begynder nu
14. juli 2011

Hvad skal vi med bemandet rumfart?
8. juli 2011

Flere indlæg »

EMNER

Af Steen Eiler Jørgensen, mandag 21. nov 2011 kl. 14:31

Ing.dk bragte i går en artikel om rumbaseret energiforsyning. Jeg har stadig svært ved at se fordelene, og nej: Jeg har ikke læst den 200 sider lange rapport. Jeg mener heller ikke det burde være nødvendigt for at indse det uladsiggørlige i rumbaseret energi. Denne lille øvelse burde være tilstrækkeligt:

1. Googl "world energy consumption". Ifølge Wikipedia var verdens samlede energiforbrug i 2008 474 exajoule, svarende til en konstant effekt på 15 TW.

2. Googl "solar cell efficiency". Wikipedia har dette nydelige diagram liggende. Hvis man sætter sine solcellers effektivitet til 25 % er man ret konservativ.

(I det følgende antager jeg, at 100 % af jordens energiforbrug skal dækkes af solenergi, hvilket er hverken realistisk eller nødvendigt.)

I jordens afstand fra solen er intensiteten fra solen ca. 1400 W/m². Lad os regne med, at vi kan udnytte 25 % af denne energi i solceller. Jeg tror det rigtige tal er noget højere, men lad os være konservative.

Og lad os yderligere være konservative og sige, at vi kun kan regne med fuldt output i seks ud af døgnets 24 timer.

Der kræves knap 700.000 km² solpaneler. Det er ret meget.

Jorden har et overfladeareal på godt 511 mio. km². Af disse er 7/10 vand - så er der 153 mio. km² tilbage. Skal der placeres 700.000 km² solpaneler, skal vi altså dække 4,5 ‰ af jordoverfladen af solpaneler.

For Danmarks vedkommende er der tale om et areal svarende til Møn. Men det skal selvfølgelig fordeles jævnt ud over landet, så elproduktionen bliver decentral.

Fortæl mig så, at det ville være billigere at sende hele balladen i kredsløb. Solceller skal serviceres, vedligeholdes, udskiftes. Om raketter så var gratis - og det er de ikke - kunne det stadig ikke betale sig.

Eller hvad har jeg overset?

Kommentarer (8)

21. nov 2011 kl 15:22

Ebbe Holleris Petersen

Jeg vil mene...

... at din antagelse om fuldt output i 6 timer om dagen er for lidt - de må vel minimum være i fuldt sollys 50% af tiden, og i den rigtige bane vel teoretisk op til 100%.

Hertil kommer at der uden for atmosfæren er ca. 40% mere energi til rådighed.

Endelig variere produktionen ikke afhængigt af årstiden, ligesom der aldrig er overskyet i rummet, så producere de ikke 100% af tiden, så kan det i det mindste beregnes meget præcist hvor meget de vil producere, samt hvornår så langt ud i fremtiden som man måtte ønske at vide det.

Samlet kan det vel koges ned til at solceller placeret i rummet teoretisk kunne dække vores energiforbrug 100%, mens dette vil være vanskeligere og kræve væsentligt flere solceller hvis de er placeret på jorden.

Om der er økonomi i det ved jeg ikke, men der er ubestrideligt fordele ved en placering i rummet.

21. nov 2011 kl 17:55

Lars Christensen

Passer udregningerne nu også?

Hvis vi antager at det samlede energiforbrug kontinuerligt er 15 TW, indstrålingen 1.4 kW/m^2 og cellerne kører hele tiden og er 100% effektive, får jeg at det nødvendige areal er 15TW / 1.4kW/m^2 = 10.714 km^2. Dette er naturligvis ikke en realistisk effektivitet, så lad os i stedet antage at cellerne i praksis (inkl. transmissionstab til jorden) kan opnå 25% og at de gør dette i 80% af tiden. De 80% af tiden afhænger naturligvis meget af hvilken bane de placeres i, men en tidslig effektivitet på 25% er nok lige lovligt lavt sat, da dette aspekt naturligvis vil blive optimeret som en del af systemdesignet. Hvis vi derfor samlet antager en effektivitet på 0.25 * 0.8 = 20%, fås derfor et krav på 10.714 km^2 / 20% ~= 54.000 km^2. Ja, det er et voldsomt areal (lidt mere end Danmarks areal), men markant mindre end 700.000 km^2. Hvis ikke jeg har regnet galt er det da ikke helt ude i skoven (i hvert fald ikke mere end f.eks. ITER) at overveje sådan en løsning på lang sigt (>20 år), specielt hvis det skulle lykkedes at presse solcellernes samlede effektivitet markant tættere på de 100% end de 20% der her er antaget...

21. nov 2011 kl 18:01

Lars Worm Andersen

Materiale fra Månen og arbejdere fra L5.

Under oliekrisen skrev Gerard O'Neill i 1976 bogen "The High Frontier: Human Colonies in Space", på dansk "Rumkolonier: en udfordring til fremtiden".

Ideen gik ud på at man tilplastrede synkronbanen med gigantiske solcelle-satellitter, der via mikrobølgestråling transmitterede energi ned til jordoverfladen. Bølgelængden skulle være en der både havde et lavt transmissionstab og var ufarlig for mennesker og dyr.

Materialet til solsatellitterne skulle komme fra Månen. Elektromagnetiske katapulter skulle ganske langsomt og billigt sende råstofferne til synkronbanen.

Arbejderne skulle bo i såkaldte "rumøer" i Lagrange-punkt 5 (Jorden-Månen L5). Disse rumøer skulle være kugleskaller, der roterede for at skabe kunstig tyngdekraft. De skulle have egne marker, for at sørge for mad og iltforsyning.

Det er selvfølgelig fremtidsmusik, men hvis raketopsendelserne fjernes fra ligningerne, kunne det blive rentabelt (om 50-100 år?).

21. nov 2011 kl 21:36

Peter Lykke

Du har helt ret

For en gangs skyld er vi helt enige. Solenergi fra rummet er heller ikke "killer- applikationen", der vil give rumforskning og -rejser det afgørende skub fremad.

Desværre. Vi må finde noget andet.

Og dit eksempel viser også hvor langt fra solenergi er fra at være svaret på alle vores energiproblemer i fremtiden. Det kan give en smule, men der skal mere til. Her kan vi også godt begynde at lede.

21. nov 2011 kl 22:29

Rasmus Skovmand

En ting til.

Hvordan skal energien transporteres tilbage til Jorden?

22. nov 2011 kl 00:17

Hans Erik Wennerberg

Forudsætninger og konsekvenser

For det første tror jeg ikke at 25% er et specielt konservativt bud på en generel solcellevirkningsgrad jvf. http://physics.ucsd.edu/do-the...nob/ , men nærmest en optimistisk antagelse. Diagrammet er ikke desto mindre interessant, men selv med en høj teoretisk virkningsgrad vil der ved praktisk anvendelse næppe kunne opnås de højeste værdier over en længere periode.

Dernæst er jeg ikke sikker på at beregningen i indlægget er korrekt.

Hvis vi antager 15TW (15E12) som behovet, og 20% virkningsgrad over 25% af tiden (forudsætter noget bufferkapacitet), og 1400 w/m2 i indstråling (ikke DK!) får vi:
15E12/(1400x0.2) = 53600 km2 hvis solen skinner hele døgnet. Hvis vi kun har sol ved den effekt i 6 timer (gennemsnit) skal vi bruge 53600/0.25 = ca. 214400km2. Det er selvfølgeligt en del, og selvom vi i vesten holder op med at øge vores energiforbrug vil der helt sikkert være andre der ønsker at nyde lige så meget som os.

Hvis vi antage at jordens befolkningstal på forunderlig vis snart flader ud ved 8,000,000,000 mennesker, og vi i lighedens navn (og med volsomme reduktioner og effektiviseringer) kun har behov for den dobbelte energitilførsel ifht. idag (30E12 TW), så vil vi kunne klare os med 107200km2 solceller fordelt over hele kloden. For danmark vil det svare til ca. 5/8000 x 107200km2 = 67km2 hvilket jo ikke er skræmmende hvis vi antager at vores asfalterede veje allerede optager mindst 550km2.
Det vil dog kræve en næsten utænkelig stor nedgang i 'vores' energiinput, så det er sikkert ikke værd at padle mere rundt i.

Fysikprofessor Tom Murphy har iøvrigt gjort et fint arbejde med at lave overslag på diverse energirelaterede udfordringer på http://physics.ucsd.edu/do-the...ath/ og bl.a. også på spørgsmål omkring udnyttelse af ressourcer fra rummet. (det er bedst egnet til sci-fi bøger)

22. nov 2011 kl 10:42

Kristian Glejbøl

Total mangel på visioner

Hvis Nato ville satsede blot 10% af forsvarsbudgettet på udvikling af billige solceller af plast der var egnede som tagbelægning - ja så ville problemet med energi løse sig selv.

Når vi engang får bygget en rumelevator, så er ideen med strøm oppefra måske ikke så dum, men med det teknologiske stadie vi befinder os på nu er det en usædvanelig resourceforbrugende løsning på et problem der dybest set er nemt at løse (givet den politiske vilje var der)

24. nov 2011 kl 10:57

Steen Eiler Jørgensen

Re: Jeg vil mene...

@Ebbe, m.fl.:

Jeg har muligvis ikke udtrykt mig klart nok. Jeg forsøger netop ikke at regne på solceller i rummet, men på solceller på jorden. Og det viser altså, at vi kan dække hele jordens samlede energibehov ved at dække 4,5 ‰ af jordoverfladen af solceller.

Mit argument er, at uanset om vi så kan reducere solcellearealet til det halve, 1/4, 1/8 eller 1/16, så hænger det stadig slet ikke sammen at sende dem ud i rummet.