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ZETTELS KLEINES ZIMMER

Das Forum zu "Zettels Raum"



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Dieses Thema hat 7 Antworten
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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

14.10.2022 00:02
Solaris Antworten

Nee, nicht der von Stanislaw Lem.

Eigentlich wollte ich das als Nebengedanken beim "Frieren"-Strang anlängen. Aber das hier braucht eine eigene Sparte. Auslöser war das hier, das mir heute unterkam:

https://spacenews.com/nasa-to-reexamine-...ed-solar-power/

Zitat
NASA to reexamine space-based solar power

NASA is starting a study to reexamine the viability of space-based solar power, a long-touted solution to providing power from space that may be getting new interest thanks to technological advances and pushes for clean energy.

In a presentation at the National Space Society’s International Space Development Conference May 27, Nikolai Joseph of NASA’s Office of Technology, Policy and Strategy said the agency was beginning a short-term study evaluating the prospects of space-based solar power, or SBSP, the first by the agency in about two decades.

“As the technology has evolved, the feasibility of the system has changed over time,” he said. “This study is going to assess the degree to which NASA should support space-based solar power.”

The study will not attempt to come up with a new architecture for SBSP, but instead reexamine past concepts for collecting solar energy in space and transmitting it to the ground for conversion to electricity. Those updated systems will be compared to terrestrial power systems and assess policy and implementation challenges they face.

It will also look at the costs of such systems, which traditionally has been a major stumbling block in previous studies dating back to the 1970s. “It’s going to be a lot of money, but money is not the only driver here,” he said. “If the number is huge and staggering, that might be OK.”

Advanced in several technical areas, Joseph said, give the agency reason to at least reexamine the feasibility of SBSP. “The elephant in the room is launch costs, and launch has become significantly more accessible. That completely changes the way we look at this,” he said. Other areas that have seen advances include thermal systems, electronics, materials and solar panels.



(Ich hatte ja letzte Woche Murray Leinster erwähnt & seine Erzählung "The Power Planet" aus dem Jahr 1931. Das fällt in diesen Bereich. Die NASA will also mal wieder eine ihrer zahllosen Studien schreiben lassen, die mit bunten Bildchen an die Presse gegeben werden & von denen man dann aus Gründen nie wieder etwas hört. Seit 65 Jahren hat sie hunderte solcher Werkchen produziert: von Raumschiffen, die mit Atombombenexplosionen angetrieben werden, über Mondstationen & Pläne, 2 Astronauten Ende der 60er Jahre in einer Geminikapsel auf Rundreise um die Venus zu schicken. (Gab's tatsächlich, den Vorschlag. Muß ich angelegentlich mal 'raussuchen.) Aber das hier schlägt alles Dagewesene. Wiki:

Zitat
2022: The European Space Agency announced its plans to launch several Solar Power Satellites under the name Solaris. It is stated that these installations would be about 10 times greater than the current ISS (International Space Station). The whole network of these Orbital Powerplants would produce about 1.000 TWh, which comes down to a third of the whole energy consumption of the European Union.



https://en.wikipedia.org/wiki/Space-based_solar_power

Zitat
To prepare Europe for future decision making on Space-Based Solar Power, ESA has proposed a preparatory programme, called SOLARIS, for the upcoming ESA Council at Ministerial Level in November 2022.

The goal of SOLARIS would be to prepare the ground for a possible decision in 2025 on a full development programme by establishing the technical, political and programmatic viability of Space-Based Solar Power for terrestrial needs.

It would, through a limited initial investment, undertake studies and technology developments, in partnership with European industry, to mature the technical feasibility and assess the benefits, implementation options, commercial opportunities and risks of Space-Based Solar Power as a contributor to terrestrial energy decarbonisation. SOLARIS would also address potential environmental, health and safety issues and challenges related to regulation and international space policy coordination.

Through SOLARIS, Europe would extend the technological state-of-art in a diverse set of key technologies relevant to applications both on Earth and in space, such as high-efficiency solar cells, wireless power transmission and robotic in-orbit assembly. It would ensure that Europe becomes a key player – and potentially leader – in the international race towards scalable clean energy solutions for mitigating climate change.



https://www.esa.int/Enabling_Support/Spa...OLARIS/SOLARIS2

Zitat

Die ESA will errechnet haben, dass mit der Technologie ab 2050 jährlich 800 Terawattstunden (TWh) an Energie erzeugt werden könnte. Das entspricht etwa einem Drittel des in der EU produzierten Stroms. „Es wird an Europa, der ESA und ihren Mitgliedstaaten liegen, die Grenzen der Technologie auszuloten, um eines der dringendsten Probleme für die Menschen dieser Generation zu lösen“, so ESA-Chef Josef Aschbacher.

Der österreichische Weltraumforscher an der Spitze der Weltraumbehörde gilt als großer Verfechter der Idee. Er wird das Solaris-Programm beim großen ESA Council im November präsentieren und versuchen, dass es mit großen Förderungen ausgestattet wird. Geht es nach Aschbacher, soll die Entwicklung von SBSP im Jahr 2025 starten. Es wären enorme Aufwände notwendig, um die entsprechenden Satelliten zu bauen und ins All zu befördern. Die Solar-Satelliten müssten riesig sein, jeweils etwa mit zehn Mal mehr Masse als die Internationale Raumstation ISS.


https://www.trendingtopics.eu/space-base...e-aller-zeiten/

"Einige" Satelliten. Jeder von der 10-fachen Größe der ISS. Leistung isg. 1000 Terawattstunden.

Da stellen wir ons mal janz domm und fragen: wie groß issen 'ne Raumstation?

Im Fall der ISS: 109 m lang & 73 m breit (das sind die bekannten Sonnenflügel-Ausleger). Macht Π x 👍 rund 8000 m². Mal 10 = 80.000 m². Entspricht der Fläche von 47.000 Modulen à 1,7 m². So groß wie der Solarpark Ahorn bei Berolzheim in BW, der 50.000 Module umfaßt. Leistung 11 MW.

Der Wirkungsgrad von Solarzellen/Photoelektrik wird durch das Shockley-Queisser-Limit auf 29% bis im optimalsten Fall 33% begrenzt. 1 m² Sonnenpaneel liefert unter guten Bedingungen rund 1 kWh. Macht pro vorgeschlagener Sonnenfarm im Orbit 80 MWh. Oberhalb der Atmosphäre ist die Einstrahlung etwas höher; im sichtbaren Bereich des Spektrums etwa um 10%. Rechnen wir großzügig mal mit 90-100 MWh. Heißt: schon ein stinknormales einzelnes Atomkraftwerk mit einer Auslegung von 1430, 1460 GW liefert 800x mehr als jede dieser Weltraumfarmen. Und beim "gesamten Verbrauch der EU" reden wir nicht von 10 Megawatt, auch nicht von 10 Gigawatt, sondern dem Dreitausendfachen davon, von 3000 Terawatt. Oder, mal umgekehrt: wenn die Zahlen stimmen würden, würde ein popeliges AKW soviel Strom liefern, daß es ausreichen würde, um den gesamten Bedarf der EU 200 Mal abzudecken.

Ich dachte eigentlich, "Raumfahrt" wäre, wenn die Rechnungen stimmen & man sich um nicht mehr als ein paar 100 Prozent irrt. Aber für derlei [redacted] scheint man bei der ESA tatsächlich Geld übrig zu haben.



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

14.10.2022 13:11
#2 RE: Solaris Antworten

Kleiner Nachtrag. Berechnungen auf der Grundlage von 2015.
Grundlage die Startkapazitäten einer Falcon Heavy ($ 2000 pro kg bis LEO) & der Ariane 5 (mittlerweile ausgemustert) (umgerechnet $ 10.000 pro kg => LEO).

Wenn es die technischen Möglichkeiten erlauben, pro kg der Gesamtmasse des Solarsatelliten 1 KW zu erzeugen, betragen die reinen Startkosten für ein Kraftwerk mit 4 GW 80 bzw. 400 Milliarden Dollar, bei 5 kg 40/200 Milliarden, bei 20 kg 160/800 Milliarden Dollar.
Das sind Transportkosten in den niedrigen Erdorbit, wo die Paneele der Hälfte der Zeit im Erdschatten liegen. Für geostationäre Umlaufbahnen steigen die Kosten entsprechend.

Zudem unterliegen Solarzellen im Weltraum aufgrund der hohen ionisierenden Strahlung einer signifikanten Leistungsminderung. Zurzeit beträgt sie 5% pro Jahr. Und Solarzellen im geostationären Orbit können nicht ersetzt werden.



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

14.10.2022 13:28
#3 RE: Solaris Antworten

Nachtrag zum Nachtrag. Stichwort LEO (weil die ESA für ihr Projekt eindeutig LEO vorsieht). Die erzeugte Energie soll ja mittels Mikrowellen "heruntergebeamt" werden. Dafür braucht es gewaltige stationäre Antennenanlagen, sog. "Rectennas" (von RECtifying anTENNA), die hochfrequente Strahlung in Gleichstrom umwandelt. Für Satelliten in erdnaher Umlaufbahn gilt, daß ihre Umlaufzeit weniger als 2 Stunden beträgt (in 400 km Höhe etwas weniger als 90 Minuten) & sie deshalb für einen Betrachter nur 10-20 Minuten über dem Horizont stehen. Und bei einem Großteil der Umläufe auch noch im Erdschatten liegen.

Zitat
LEO satellites have a circular (or elliptical) orbit at a height of 250–2000 km from the Earth surface (Figure 14.3). The orbit period, mainly depending on the altitude, varies in the range 90–120 min. As the altitude of LEO satellites is low, their velocity is very high (>25,000 km/h) and they make 12–16 Earth turns per Earth day. It means that a LEO satellite experiences at least 12 to 16 sunlight and night periods in 24 h. Consequently, in LEO orbit, the maximum time during which a satellite is above the local horizon for an observer on the Earth is up to 20 min.



https://www.sciencedirect.com/topics/eng...low-earth-orbit



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Llarian Offline



Beiträge: 6.919

14.10.2022 16:41
#4 RE: Solaris Antworten

Zitat von Ulrich Elkmann im Beitrag #2
Wenn es die technischen Möglichkeiten erlauben, pro kg der Gesamtmasse des Solarsatelliten 1 KW zu erzeugen, betragen die reinen Startkosten für ein Kraftwerk mit 4 GW 80 bzw. 400 Milliarden Dollar, bei 5 kg 40/200 Milliarden, bei 20 kg 160/800 Milliarden Dollar.

Da hat sich aber eine null reingeschlichen, lieber Ulrich. Wenn 1 kg einem Kilowatt Leistung und Kosten von 2000 Dollar entsprechen, dann entspricht ein Megawatt einer Tonne und 2 Millionen Dollar. Folglich ein Gigawatt einer Masse von 1000 Tonnen und damit 2 Milliarden Dollar. Mithin für ein 4GW Kraftwerk entsprechend 8 Milliarden Dollar, nicht 80. Und damit durchaus auf Augenhöhe mit einem AKW.
Dazu kommt natürlich, dass solche Rechnungen meistens nicht mit Raketen gemacht werden, sondern mit angenommenen zukünftigen Technologien wie ein Space Elevator (Kosten pro KG um die 300 Dollar) oder gar ein Launch Loop (Kosten bei großen Anlagen unter 100 Dollar pro KG).

Natürlich ist das alles derzeit Science Fiction (im wahrsten Sinne des Wortes), aber das Ganze finde ich nicht abwegiger als beispielsweise kommerzielle Fusionsreaktoren. Und da werden derzeit Milliarden investiert.

Ich würde mir übrigens ganz andere Sorgen machen: So ein Kraftwerk kostet, wenn es sich lohnen soll, mindestens zweistellige Milliardensummen (also soviel wie Merkels Party ein paar Monate). Sowas ist ungeheuer angreifbar. Mithin kann fast jede Raumfahrnation sowas angreifen, ohne das später ein Schwein wissen würde, wer es war.

Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

14.10.2022 18:38
#5 RE: Solaris Antworten

Danke für den Hinweis.

Der Punkt bei diesen Wunderwerken ist, daß die ESA das "ab 2025" umzusetzen präsentiert und dann auch noch mit "...helfen bei dem Ziel, bis 2030 einen klimaneutralen Kontinent vorzuweisen..." Man kann den unernsten utopistischen Trieb geradezu riechen. Solche Studien kommen ja seit fast 50 Jahren immer mal wieder vor, seit Gerard K. O'Neill das 1975 im Kielwasser der ersten Ölkrise lanciert hat (wobei O'Neill auch noch Peak Oil in XXL vor dem Jahr 2000 erwartete). Mit dem Weltraumaufzug wird diese Projektemacherei noch mal gesteigert: es gibt schlicht kein Material, aus dem sich ein 10 m dickes Kabel bauen ließe, das man mal eben in der Umlaufbahn aufhängen könnte. Die Orbitalmechanik schreibt zwingend vor, daß dem Gewicht des Kabels unterhalb von 36.000 km, also der geostationären Bahn, dasselbe jenseits davon gegenübersteht, das dann "nach außen zieht." Die Projektionen von Charles Sheffield & Co sehen da einen Ratenschwanz von isg. 144.000 km vor, damit sich das ausgleicht. Auf die Frage, welches Material da benötigt würde, das die mehrtausendfache Belasatbarkeit des besten Stahls aufweist, kommt seit den 80er Jahren, als die entdeckt wurden: "Ketten aus Buckyballs." So einen Aufzug zu den Sternen müßte man aber auch im Raum fertigen und dann, wenn er fertig ist, langsam einfliegen und das Bodenstück exakt auf dem Äquator verankern. Und das ziemlich gut. Schätzing verwendet so etwas ja in seinem Roman "Limit" von 2009, um seine Leute am Nordpol des Monds nach Helium-3 für Fusionsreaktoren schürfen zu lassen. Der Roman beginnt am 2. August 2024 und spielt dann vom 8. Mai bis zum 8. Juni 2025. Ich fürchte, das ist als Voraussage bald so entwertet wie Jerry Oltions Erzählung über DART.



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

20.10.2022 12:35
#6 RE: Solaris Antworten

Da das hier ja, mutatis mutandis, ein Strang zum Thema "Strom, besonders elektrischer" und #MatheUnterrichtWarImmerFreitags ist, stell' ich das mal hier unter.

Zitat
6,3 Milliarden für Netzausbau:Wissing will eine Million E-Auto-Ladepunkte
Datum: 19.10.2022 14:23 Uhr
Bundesverkehrsminister Volker Wissing will die E-Mobilität in Deutschland vorantreiben.

Das Kabinett beschloss einen neuen Plan dafür. Ziel ist ein flächendeckendes und nutzerfreundliches Ladenetz. Dazu sollen Hemmnisse abgebaut werden. Die Bundesregierung will eine Million öffentlich zugängliche Ladepunkte in Deutschland im Jahr 2030 erreichen. Bisher sind es rund 70.000.


https://www.zdf.de/nachrichten/politik/v...-autos-100.html

Zitat
Eine Million Ladepunkte für Elektromobilität
In Deutschland sollen bis 2030 insgesamt eine Million Ladepunkte zur Verfügung stehen, davon 50.000 bis 2020. Die Bundeskabinett hat dafür im November 2019 einen "Masterplan Ladesäuleninfrastruktur" beschlossen. Private Lademöglichkeiten fördert die Bundesregierung erstmals 2020 mit zusätzlichen 50 Millionen Euro. Ebenfalls gefördert werden Ladepunkte an Kundenparkplätzen.

Die Automobilwirtschaft will bis 2022 15.000 öffentliche Ladepunkte und bis 2030 100.000 Ladepunkte auf ihren Betriebsgeländen und beim angeschlossenen Handel beisteuern. An allen Tankstellen soll man künftig Batteriefahrzeuge laden können.


https://www.bundesregierung.de/breg-de/t...illionen%20Euro.

"Bis 2030" sind es noch 86 Monate. Um diesen tollen Achtjahresplan zu erfüllen, müssen jeden Monat 11.000 Ladesäulen aufgestellt werden. Noch verschärfter ausgedrückt: 353 pro Tag. Jeden einzelnen Tag. Ich würde ja alternativ vorschlagen, dem Herrn Mini-ster einen Taschenrechner zu schenken. Gibts sogar solarbetrieben. Und ihm zu zeigen, wie man den bedient.

Besonders nett ist auch dieser Passus aus dem Text der Bundesregierung:

Zitat
Bis 2030 sollen sieben bis zehn Millionen Elektrofahrzeuge in Deutschland zugelassen sein, ist das Ziel der Bundesregierung.



Kleine Erinnerung: im Wahlkampf 2008 hat der Präsidentschaftskandidat der Demokraten in den USA für das Jahr 2015 das Planziel von einer Million "elektrischer Vehikel" versprochen. (Sollte er gewählt werden, würden künftige Historiker das als "den Augenblick, als die Heilung des Planeten begann" verbuchen.) Ende 2021 stand das Saldo dort bei 607.000.

Frau Merkel, die sich gegenüber Herrn Obama nicht lumpen lassen wollte, hat, ebenfalls 2008, das Fernziel von einer Million E-Fahrzeuge bis 2020 & 6 Millionen bis 2030 ausgegeben. 2017 noch einmal bekräftigt, 2018 kassiert. Die Zahl der zugelassenen Stromautos betrug am 1. April 2022 in DE lt. Statista 687.000.

PS. Was der ÖR uns als brandaktuelle Nachricht verkauft ("hat jetzt beschlossen") stammt also vom November 2019. Im nächsten Monat ist das 3 volle Jahre her. Wer nimmt solche Leute eigentlich noch ernst?
PPS. Da es sich beim Stichwort "Kundenparkplätze" um Schnelladestationen handeln müßte (wieviele Kunden wären gewillt, das stundenlang zu belegen?) würden die entsprechenden höheren Investitionen und die explodierenden Stromkosten erst mal als Betriebskosten beim Geschäftsbetreiber landen: "Betriebsgelände & angeschlossener Handel." Wenn man nicht wüßte, daß diese Leute schlicht zu ahnungslos sind, um zu begreifen, was hinter ihren Forderungen steckt, müßte man einen gezielten Plan vermuten, um den Untergang der Privatwirtschaft sicherzustellen. aber die Außenbeleuchtung muß nachts abgeschaltet werden, damit der Blackout verhindert wird.



"Les hommes seront toujours fous; et ceux qui croient les guérir sont les plus fous de la bande." - Voltaire

Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

20.10.2022 17:00
#7 RE: Solaris Antworten

Och nö. Die auch noch.

Zitat
Space-based solar power is getting serious—can it solve Earth’s energy woes?

Better technology and falling launch costs revive interest in a science-fiction technology

19 OCT 20222:30 PMBYDANIEL CLERY

Late last month in Munich, engineers at the European aerospace firm Airbus showed off what might be the future of clean energy. They collected sunlight with solar panels, transformed it into microwaves, and beamed the energy across an aircraft hangar, where it was turned back to electricity that, among other things, lit up a model of a city. The demo delivered just 2 kilowatts over 36 meters, but it raised a serious question: Is it time to resurrect a scheme long derided as science fiction and launch giant satellites to collect solar energy in space? In a high orbit, liberated from clouds and nighttime, they could generate power 24 hours a day and beam it down to Earth.
...
NASA first investigated the concept of space solar power during the mid-1970s fuel crisis. But a proposed space demonstration mission—with ’70s technology lofted in the Space Shuttle and assembled by astronauts—would have cost about $1 trillion. The idea was shelved and, according to Mankins, remains a taboo subject for many at the agency.

Today, both space and solar power technology have changed beyond recognition. The efficiency of photovoltaic (PV) solar cells has increased 25% over the past decade, Jones says, while costs have plummeted. Microwave transmitters and receivers are a well-developed technology in the telecoms industry. Robots being developed to repair and refuel satellites in orbit could be turned to building giant solar arrays.

But the biggest boost for the idea has come from falling launch costs. A solar power satellite big enough to replace a typical nuclear or coal-powered station will need to be kilometers across, demanding hundreds of launches. “It would require a large-scale construction site in orbit,” says ESA space scientist Sanjay Vijendran.

Private space company SpaceX has made the notion seem less outlandish. A SpaceX Falcon 9 rocket lofts cargo at about $2600 per kilogram—less than 5% of what it cost on the Space Shuttle—and the company promises rates of just $10 per kilogram on its gigantic Starship, due for its first launch this year. “It’s changing the equation,” Jones says. “Economics is everything.”

Similarly, mass production is reducing the cost of space hardware. Satellites are typically one-offs built with expensive space-rated components. NASA’s Perseverance rover on Mars, for example, cost $2 million per kilogram. In contrast, SpaceX can churn out its Starlink communication satellites for less than $1000 per kilogram. That approach could work for giant space structures made of huge numbers of identical low-cost components, Mankins, now with the consultancy Artemis Innovation Management Solutions, has long argued. Combine low-cost launches and this “hypermodularity,” he says, and “suddenly the economics of space solar power become obvious.”



https://www.science.org/content/article/...h-s-energy-woes



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Ulrich Elkmann Offline




Beiträge: 13.550

03.11.2022 02:30
#8 RE: Solaris Antworten

Da ich gerade eine kleine Tour d'horizon in Sachen "Energie im 21. Jhdt. - vor 100 Jahren" mache, werfe ich einen Blick in den immer wieder genannten aber nicht gelesenen (eben...) Band des Earl of Birkenhead, "The World in 2030 A.D." aus dem Jahr 1930. Und da finde ich gleich zu Anfang, S. 3-6, das hier zur "Energiefrage":

Zitat von Ch. 1: The World in 2030
It is easier to prophesy concerning the material changes which will be wrought by applied physics in the next hundred years. The best scientific opinion believes that before 2030 physicists will have solved the problem of supplying the world with limitless amounts of cheap power. At present we derive the energy which drives the wheels of industry from coal and oil. Both these substances are won from nature at the expense of much money and vast stores of muscular energy, nor are their supplies inexhaustible. By means of the most efficient methods, moreover, a pound of coal can only be made to yield energy of the order of one horse-power for one hour. Yet, locked up in the atoms which constitute a pound of water, there is an amount of energy equivalent to ten million horse-power-hours. It is undoubted that this colossal source of energy exists; but as yet physicists do not know how to release it; or, having done so, how to make it perform useful work.

This problem will be solved before 2030. Some investigator, at present in his cradle or unborn, will discover the match with which to light this bonfire, or the detonator needful to cause this terrific explosion.

The consequences of tapping such stupendous sources of cheap energy are almost illimitable. For the first time in his history, man will be armed with sufficient power to undertake operations on a cosmic scale. It will be open to him radically to alter the geography or the climate of the world. By utilising some 50,000 tons of water, the amount displaced by a large finer, it would be possible to remove Ireland to the deeper portion of the Atlantic Ocean.

The heat obtainable from the same quantity of water would suffice to maintain the polar regions at the temperature of the Sahara for a thousand years.

The liberation of this energy will naturally revolutionise travel and transport. Engines weighing one ounce for each horse-power they develop will become practical possibilities ; and a power plant of six hundred horse-power will carry fuel for a thousand hours’ working, in a tank no bigger than a fountain-pen. Concerning the nature of the vehicles for which such engines will provide the motive power, it is rash to prophesy. Passengers will travel in enormously swift aeroplanes, which by 2030 will ascend and descend vertically. Goods will be carried cheaply and rapidly by land or sea, propelled by motors whose fuel bill will be neglegible.

The coming of this new energy will obviously be accompanied by acute social problems. Its adaptation to industry will entail, for example, the final extinction of coal-mining. Since, however, it cannot but vastly reduce the cost of all manufactures, there is hope that the new wealth it creates will enable governments adequately to provide for the millions whose livelihood it destroys.

Some authoritative scientists do not believe that the solution of the power problem will be reached along these lines. They consider that either the winds or the tides will be forced to yield up their energy. Water power is too unevenly distributed over the earth’s surface, and too affected by seasonal variations, ever to become the principal source of the world’s energy; but the winds are never still, and the tides flow and ebb with unvarying precision.

If the winds were harnessed they could produce a superabundance of cheap power. During stormy weather their surplus energy could be stored in a variety of ways and so be available during calms.



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