Systemanalytischer Vergleich von erd- und weltraumgestuetzten Solarkraftwerken zur Deckung des globalen Energiebedarfs

In der vorliegenden Arbeit wird das Potential der Solarenergie zur europaeischen und globalen Energieversorgung in den naechsten sechzig Jahren untersucht. In drei Szenarien werden verschiedene Energieversorgungssysteme auf Subsystemebene ueber den gesamten Lebenszyklus modelliert: terrestrische solarthermische Kraftwerke mit Energiespeicher (STEP), ein terrestrisches, erdumspannendes solarthermisches Energieversorgungsnetzwerk (GLEN) und geostationaere Energiesatelliten (SPS) mit photovoltaischer Energiewandlung und Uebertragung via Mikrowellen (EuroSPS). Die Ergebnisse der Rechnungen zeigen, dass alle Alternativen in der Lage sind, einen signifikanten Beitrag zur zukuenftigen Energieversorgung zu leisten - allerdings erfordert dies enorme Anstrengungen hinsichtlich Technologieentwicklung und Finanzierung. Die groessten Chancen werden terrestrischen Solarkraftwerken eingeraeumt, die innerhalb kurzer Zeit grossmassstaeblich gebaut und zu konkurrenzfaehigen Kosten betrieben werden koennten. Das Problem der Energiespeicherung kann ueber Wasserstoffspeicher oder einen globalen Energieverbund mittels Hochspannungs-Gleichstromleitungen geloest werden. Der Landbedarf ist global betrachtet akzeptabel. SPS sind zeitlich deutlich spaeter anzusiedeln. Die durch Betrachtung des neu entworfenen Sail Tower SPS erhaltenen Ergebnisse verdeutlichen, dass heutige Weltraumtechnologien in den Bereichen Strukturen, Fertigung, Energieuebertragung, Robotik und Transportsysteme um bis zu drei Groessenordnungen verbessert werden muessen, damit SPS zu terrestrischen Alternativen konkurrenzfaehig werden. (orig.)This study focuses on a potential solar power supply for Europe and the world within the next 60 years. The complete life-cycles of different power systems are modeled in three scenarios on a subsystem level: terrestrial solar-thermal power plants with an energy storage system (STEP), a terrestrial, solar-thermal global energy network (GLEN), and geostationary solar power satellites (SPS) with photovoltaic energy conversion and microwave power transmission (EuroSPS). The results in general indicate that each alternative is able to significantly contribute to the future power supply. However, this requires considerable effort in terms of financing and developing future technology. The option most likely to succeed will be terrestrial solar power plants which can be built on a large scale in the near future and operated at competitive costs. The problem of energy storage can be solved with either hydrogen storage systems or a global energy network with high-voltage direct-current transmission lines. Global land use is acceptable. The usage of SPS is clearly in the distant future. The design of the new Sail Tower SPS and the calculations reveal that current space technologies such as structures, manufacturing, power transmission, robotics and space transportation need to be improved by up to three orders of magnitude in order for SPS to become competitive to terrestrial alternatives. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RA 437(2001-12) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman