DE19746430A1 - Anordnung zur Nutzung von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Nutzung von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenenergie.

Da insbesondere aus Umweltschutzgründen die Nutzung fossiler Energieträger und die Nutzung der Kernkraft zur Deckung des hohen Energiebedarfs zunehmend in Kritik kommen, nimmt die Nutzung der regenerativen Energieträger zu. Ein wesentlicher regenerativer Energieträger ist die Sonnenstrahlung. Herkömmlich werden Solarzellen verwendet, die die einstrahlende Sonnenenergie in elektrischen Strom umsetzen. Ferner werden auch zunehmend Sonnenkollektoren verwendet, die den Wärmestrahlungsanteil der Sonnenstrahlung zur Erwärmung eines Wärmeträgers nutzen.

Diese Systeme werden herkömmlich im wesentlichen nur bei Haushalten insbesondere abseits gelegenen Gehöften und Berghütten verwendet, zunehmend jedoch auch zur Ver­ sorgung einzelner bestimmter Verbraucher, wie Parkschein- und Fahrkartenautomaten und dergleichen. Es ist auch schon über Sonnenfarmen berichtet worden, die regionale Versorgungsunternehmen unterstützen, sowie über lediglich wissenschaftlich genutze Anlagen, in denen Sonnenstrahlung reflektiert und gebündelt wird.

Nachteilig ist, daß die bekannten Anordnungen nur dann optimal nutzbar sind, wenn Sonnenstrahlung ungehindert einfällt, also nicht durch Wolken, Smog, Nacht (also den Erdschatten) usw. gehindert ist. Darüberhinaus ist für die Nutzungsmöglichkeit die Lage des Nutzungsortes auf der Erde von wesentlicher Bedeutung. Je polnäher der Nutzungsort sein soll, umso unwirtschaftlicher wird die tatsächliche Nutzbarkeit. Jedoch sind gerade dort die Bereiche, in denen erhöhter Energienutzungsbedarf besteht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Nutzung von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenenergie anzugeben, die weitgehend unabhängig vom Ort der Energienutzung möglichst aber auch der Energieentstehung ist.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, Energie-Umsetzung außerhalb des Bereiches durchzuführen, in dem Beeinträchtigungen regelmäßig zu erwarten sind, und einen Hochenergiestrahl zum Energienutzer zu richten. Auf diese Weise kann die notwendige Energie dann zur Verfügung gestellt werden, wenn sie tatsächlich benötigt wird.

In Weiterführung des Grundgedankens der vorliegenden Erfindung kann auch jede andere aus dem Weltall kommende Energiestrahlung genutzt werden. Entscheidend sind hier wirtschaftliche Abwägungen.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, von der Erde in das Weltall abgestrahlte Energie am Umsetzer zu empfangen und, in gebündelte Hochenergiestrahlung umgesetzt, zum Empfänger zurückzustrahlen. Beispielsweise könnte so an bestimmten Orten der Erde zur Verfügung stehende, aber dort noch nutzbare - sozusagen "überschüssige" - Energie genutzt werden, etwa die in den Erdöl-/Erdgas-Fördergebieten umgesetzte Energie (z. B. Wärmeenergie aus Abfackelungen). Es könnte auch in etwa Wüstengebieten einstrahlende Sonnenenergie, gegebenenfalls sogar gebündelt und gerichtet, zum Umsetzer zurückgestrahlt werden und so genutzt werden.

Die prognostizierte Klimakatastrophe könnte so verhindert, der Verbrauch an fossilen Brennstoffen stark eingeschränkt werden.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Nutzung von Sonnenenergie;

Fig. 2 schematisch eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung.

Zwischen der Sonne S und der Erde E ist ein Satellit 1 auf eine Umlaufbahn gebracht worden. Zweckmäßig ist dabei die Anordnung derart, daß dieser Satellit 1 geostationär ist, seine Bewegungsgeschwindigkeit auf der Umlaufbahn also so koordiniert ist, daß sie mit der der Erdrotation zusammenfällt, so daß scheinbar dieser Satellit 1 über einem bestimmten Ort der Erde stationär zu schweben scheint. Der Satellit 1 trägt auf seiner der Sonne S zugewandten Seite einen Empfänger der Energie aus dem ober über das Weltall, insbesondere Sonnenstrahlung, wie ein Sonnensegel 2 oder dergleichen. Der Satellit 1 trägt ferner einen Umsetzer zum Umsetzen der mittels des Sonnensegels 2 oder dergleichen Empfangseinrichtung empfangenen Energie - insbesondere Sonnenstrahlung - in einen Hochenergiestrahl sowie einen Sender 3 zur Abgabe dieses gebündelten Hochenergiestrahls 4 zu einem auf der Erde E befindlichen Empfänger 5, der eine an den Hochenergiestrahl 4 angepaßte Empfangseinrichtung 6 besitzt. Der Empfänger 5 weist ferner einen Umsetzer auf, der die Energie des empfangenen Hochenergiestrahls 4 in eine nutzbare Energieform, wie insbesondere elektrischen Strom oder Wärme umsetzt.

In Weiterbildung kann auch von der Erde E zum Satelliten 1 gestrahlte Energie mittels eines geeigneten Empfängers diese Energiestrahlung empfangen und in gleicher Weise umgesetzt werden.

Zweckmäßig ist dem Satelliten 1 und dem Empfänger 5 ein gemeinsamer Nachrichtenkanal 7 zugeordnet, der die zeitliche Steuerung der Übertragung des Hochenergiestrahls 4 sicher­ stellt, ggfs. aber auch zur Ausrichtung des Senders 3 zur Empfangseinrichtung 6 herangezogen werden kann.

Es zeigt sich, daß die auf das Sonnensegel 2 eingestrahlte Energie, durch den schraffierten Bereich 8 symbolisch dargestellt, praktisch hindernisfrei auf dieses Sonnensegel 2 einwirken kann und daher vollständig in einen Energiestrahl 4, ggfs. auch mehrere Energiestrahlen umgesetzt werden kann. Es zeigt sich ferner, daß der Hochenergiestrahl 4 den Empfänger 5 praktisch ungehindert erreichen kann, zumindest wenn ein entsprechender geeigneter Frequenzbereich für den Hochenergiestrahl 4 ausgewählt ist. Da es lediglich erforderlich ist, eine im wesentlichen lineare Verbindung zwischen Satelliten 1 und Empfänger 5 herzustellen, reicht es aus, wenn der Satellit 1 von der Sonne bestrahlt ist. Der Empfänger 5 kann in abgeschatteten Bereichen der Erde sein, beispielsweise auch in Bereichen der Polarnacht und dergleichen. Der Hochenergiestrahl 4 kann dabei auch gepulst übertragen werden. Darunter ist beispielsweise eine Übertragungsform zu verstehen, bei der mehrere Empfänger 5 auf der Erde E von einem einzigen Satelliten 1 während eines vorgegebenen Zeitabschnittes jeweils nacheinander mit einem Energiestrahl 4 höchster Leistung versorgt sind. Darunter ist auch zu verstehen, daß der Hochenergiestrahl 4 zu dem bestimmten Empfänger 5 nur während derjenigen Zeitabschnitte übertragen wird, während denen beim Empfänger 5 die Energie benötigt wird. Dies kann durch Steuerung über den Nachrichtenkanal 7 bewirkt werden.

Dem Nachrichtenkanal 7 kann dabei auch ein Rechner zugeordnet sein, der die Energie­ abrechnung mit dem Empfänger 5 als Endverbraucher durchführt und der auch diesen Verbraucher aber auch dem Versorgungsunternehmen (als eine Art Provider) alle notwendigen Daten insbesondere über Bedarf, Verbrauch, Nutzungserlaubnis, Verfügungsstellungszeiträume, Abbuchungszeiträume etc. zur Verfügung stellt, ggfs. auch on-line. Auch die Koordinierung mit anderen Versorgungswegen, mit anderen Endver­ brauchern etc. kann so erfolgen.

Es muß nicht im einzelnen ausgeführt werden, daß der Satellit 1 derart ausgebildet ist, daß er alle seine Energieverbraucher mit vom Sonnensegel 2 empfangener Sonnenenergie nach entsprechender Umsetzung autonom versorgt.

Der Satellit 1 kann ferner so ausgebildet sein, daß er eine Nachführsteuerung derart enthält, daß die Lage des Sonnensegels 2 gegenüber der Sonne stets so ausgerichtet ist, daß maximale Sonnenenergie empfangen wird.

Fig. 2 zeigt nun, daß ein Satellit 1 dann keine Energie von der Sonne S aufnehmen kann, wenn er im Erdschattenbereich 9 der Erde E angeordnet ist. Es ist daher zweckmäßig, mehrere Satelliten 1 geostationär anzuordnen. Empfänger 5 auf der Erde E (vgl. Fig. 1) können dann von unterschiedlichen der Satelliten 1 Hochenergiestrahlen 4 empfangen, wobei sogar nach Bedarf zwischen verschiedenen der Satelliten 1 umgeschaltet werden kann.

Fig. 2 zeigt auch, daß Sonnenenergie genutzt werden kann, die ansonsten nicht nutzbar an der Erde E vorbeistrahlen würde. Gemäß einer Weiterbildung kann es zweckmäßig sein, auf einer noch weiter von der Erde E entfernten Umlaufbahn Reflektor-Satelliten 10 vor­ zusehen, die zusätzlich Sonnenstrahlung zu einzelnen der Satelliten 1 umlenken können, insbesondere auch zu einem im Erdschatten 9 befindlichen Satelliten 1. Hierdurch ist eine weitere Ausnutzung der Sonnenenergie möglich.

Auch die Reflektor-Satelliten 10 können über nicht dargestellte Nachrichtenkanäle gesteuert sein, sie können auch so ausgebildet sein, daß sie autonom eine optimale Stellung gegenüber der Sonne einnehmen, um einen oder mehrere der Satelliten 1 mit Sonnenenergiestrahlung versorgen zu können.

In Weiterbildung dieses Gedankens können auch Gebiete der Erde E, in denen übermäßige Sonnenstrahlung anfällt, wie etwa Wüste, mit ggfs. auch sammelnden Reflektoren ausge­ stattet sein, die Energiestrahlung zu dem Satelliten 1 zurückreflektieren. Auch Strahlung anderer Energieformen, etwa Wärmestrahlung, könnte so genutzt werden.

Als Hochenergiestrahl 4 könnte beispielsweise ein Laserstrahl dienen, insbesondere ein Laserstrahl im nicht sichtbaren Bereich des Frequenzspektrums, ein Mikrowellenstrahl oder auch jede andere Strahlung, die zur Übertragung von Energie physikalisch geeignet ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung können zum einen standortbedingte Nachteile terrestrischer Energienutzer beseitigt werden und kann ferner Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenenergie, über denjenigen Anteil hinaus genutzt werden, der direkt auf die Erde einfällt.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß die die schlechtesten Wirkungsgrade heute bekannter Energienutzens wie Heizungsanlage, Energieübertrager wie Fernwärmeanlage mit schlechter Isolierung, etc. vermieden werden können. Schadstoffe fallen nicht mehr an, endzulagernde Sekundärprodukte, wie bei Kernkraftanlagen, fallen ebenfalls nicht mehr an.

Claims (7)

1. Anordnung zur Nutzung von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenenergie,
gekennzeichnet durch
mindestens einen zweckmäßig geostationären Satelliten (1), der aufweist:
einen Empfänger (2) von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenstrahlung, wie ein Sonnensegel oder dergleichen,
einen Umsetzer der empfangenen Energiestrahlung in gebündelte Hochenergiestrahlung (4), und
einen Sender (3) der Hochenergiestrahlung, und
mindestens einen terrestrischen zweckmäßig ortsfesten Empfänger (5), mit
einer Empfangseinrichtung (6) der Hochenergiestrahlung (4), und
einen Umsetzer der empfangenen Hochenergiestrahlung (4) in eine nutzbare Energieform, wie elektrischer Strom, Wärme oder dergleichen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (3) die Hochenergiestrahlung (4) gepulst sendet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachrichtenkanal (7) zwischen terrestrischem Empfänger (5) und Satelliten (1) gebildet ist und der Sender (3) den Hochenergiestrahl (4) nur aufgrund einer über den Nachrichtenkanal (7) übermittelten Aufforderung sendet.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere bezüglich der Erde (E) verteilt angeordnete zweckmäßig geostationäre Satelliten (1), wobei ein terrestrischer Empfänger (5) seine Empfangseinrichtung (6) auf den ihn nächstliegenden zur Sendung eines Energiestrahls (4) bereiten Satelliten (1) ausrichtet.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch satellitenartige Reflektoren (10) zur Umlenkung von Energie aus dem oder über das Weltall, insbesondere Sonnenstrahlung auf den mindestens einen Satelliten (1).

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Nutzung von Sonnenstrahlung.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Reflexion von auf die Erde eingefallenen Sonnenstrahlung, ggfs. nach Sammlung auf den/die Satelliten (1).