DE4034669A1

DE4034669A1 - METHOD FOR REMOTE TRANSMISSION OF ENERGY

Info

Publication number: DE4034669A1
Application number: DE4034669A
Authority: DE
Inventors: Joergen Brosow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-05-07

Abstract

At the transmission station, electrical energy is created in a solar chimney (2) where the updraught of air heated by solar radiation drives a wind generator located inside it. The electrical energy is converted into laser radiation (3) and beamed to reflectors (6,6') on a geostationary satellite (5). The laser beams (4,4') are refelected to concave mirrors at the receiving stations (7,7'). The radiation is converted to heat using a Stirling engine, for example, from which electricity can be generated. The frequency of the radiation is chosen for minimum absorption loss in the atmosphere and the two beams are transmitted as pulses so that the off-period of one beam coincides with the on-period of the other beam. Several laser transmitters can work cyclically at the station (3). Control beams of lower strength can be used by both sending and receiving stations to monitor and reset the reflectors. To minimise the atmospheric path length, and hence absorption, when using a single satellite, two or more satellites vertically above the stations (1, 7, 7') can be used, with transmission between these satellites parallel to the earth's surface. USE/ADVANTAGE - Transmission of solar-drived energy over extremely large distances from desert areas to areas deficient in solar energy. Cheaper and safer than alternative method using transport of liquid hydrogen; reflectors controllable so that different receiving stations can be supplied from different sending stations.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fern übertragung von Energie von einem terrestrischen Sendeort zu einem terrestrischen Empfangsort.The invention relates to a method for remote transmission of energy from a terrestrial broadcasting location to a terrestrial reception location.

Die Fernübertragung von Energie, beispielsweise der in mit fossilen Brennstoffen oder mit atomaren Brennstoffen be triebenen Wärmekraftwerken erzeugten elektrischen Energie er folgt herkömmlich auf großen Überlandfreileitungen oder auch durch Seekabel. Bei sehr großen Entfernungen ist aber dieser Übertragungsweg infolge der dann anwachsenden Leitungsverluste sowie wegen des stark anwachsenden Aufwandes, den beispiels weise ein transozeanisches Energiekabel erfordern würde, nicht mehr anwendbar. Es bestehen jedoch Situationen, bei denen die Bedarfsstelle an elektrischer Energie im Verhältnis zur ver fügbaren Erzeugerstelle geographisch sehr entlegen ist. Ins besondere bieten sich für die Erzeugung elektrischen Stromes aus Sonnenenergie die großen Wüstengebiete der Erde an, in de nen einerseits sehr viel Sonnenenergie und andererseits auch sehr viel Platz zum Aufbau flächendeckender Solarenergie erzeugungseinrichtungen zur Verfügung steht. Aber gerade in diesen Gebieten, wo die umweltfreundliche Solarenergieer zeugung bevorzugt ablaufen kann, besteht nur ein geringer oder überhaupt kein Energiebedarf, wogegen die hauptsächlichen Energieverbrauchsländer der nördlichen Halbkugel geographisch zu weit entfernt sind, um die aus Sonnenlicht erzeugte Energie über herkömmliche Leitungen zu den Verbrauchern zu befördern. Es sind deshalb bereits Überlegungen angestellt worden, die in den Wüstengebieten zu erzeugende Solarenergie zur Wasser stofferzeugung zu verwenden und den Wasserstoff - vorzugsweise in flüssiger Form - auf dem Landweg und über die Meere zu den Verbrauchsgebieten zu transportieren. Der Transport von Wasserstoff ist aber - schon bei dem Schritt seiner Verflüssigung - aber auch bei seiner Beförderung mit hohem Aufwand und auch Gefahren verbunden.The remote transmission of energy, for example that in with fossil fuels or with atomic fuels driven thermal power plants he generated electrical energy follows conventionally on large overhead power lines or also by submarine cable. At very large distances this is Transmission path due to the then increasing line losses and because of the rapidly increasing effort, the example wise would not require a trans-oceanic power cable more applicable. However, there are situations where the Point of need for electrical energy in relation to ver available geographical location is very remote. Ins there are special ones for the generation of electric current the large desert areas of the earth from solar energy, in de a lot of solar energy on the one hand and also on the other a lot of space for building comprehensive solar energy generating facilities is available. But just in these areas where the environmentally friendly solar energy generation can run preferentially, there is only a small or no energy requirement at all, whereas the main ones Countries of energy consumption in the northern hemisphere geographically are too far away for the energy generated by sunlight to be transported to consumers via conventional lines. Therefore, considerations have already been made, which in the desert areas to generate solar energy to water to use fabrication and the hydrogen - preferably in liquid form - by land and across the seas to the Transport consumption areas. The transport of But hydrogen is - already at the step of it Liquefaction - but also when transporting it with high Effort and dangers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fernübertragung von Energie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem es keines zwischen dem Sendeort und dem Empfangsort aufzubauenden Transportmediums oder sich vom Sen deort zum Empfangsort bewegenden Transportvehikels bedarf.The invention has for its object a method for remote transmission of energy of the type mentioned at the beginning create where there is none between the sending location and the Transport medium to be set up or from the Sen transport vehicle moving to the receiving location is required.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man die am Sendeort zur Verfügung stehende Energie in einen Laserstrahl umwandelt, den Laserstrahl auf mindestens einen von einem geostationären Satelliten getragenen Reflektor, der unter einem der relativen Lage des Sendeortes, des Em pfangsortes und des Reflektors entsprechenden Reflexionswinkel ausgerichtet ist, richtet und den von dem Reflektor zum Empfangsort reflektierten Strahl am Empfangsort absorbiert.According to the invention, this object is achieved in that the energy available at the sending location into one Laser beam converts the laser beam to at least one supported by a geostationary satellite, the under one of the relative location of the sending location, the Em pfangsortes and the reflector corresponding reflection angle is aligned, aligns and from the reflector to the Receiving location reflects reflected beam at the receiving location.

Durch die Umwandlung der zu übertragenden Energie in die elektromagnetische Energie eines Laserstrahls und dessen geradlinige gebündelte Ausbreitung durch den Raum entfällt jede Notwendigkeit für ein Transportmedium oder Transport vehikel. Die Ausstrahlung des Laserstrahls von der Erd oberfläche weg zu dem auf einer geostationären Umlaufbahn befindlichen Reflektor oder einem ganzen System derartiger Reflektoren und die dadurch erfolgende Umlenkung des La serstrahls zurück zur Erde ermöglicht ohne weiteres die Überbrückung auch der größen terrestrischen Entfernungen zwi schen Sendeort und Empfangsort. Auch kann durch eine Steuerung des Reflexionswinkels des Reflektors die Energie vom Sendeort alternierend an mehrere verschiedene Empfangsorte umgelenkt werden. Da der Energietransport selbst mit Lichtge schwindigkeit erfolgt, spielt die Übertragungszeit praktisch keine Rolle. Auch könnte mittels eines einzigen Reflektors, dessen Reflexionswinkel geeignet gesteuert wird, an einem be stimmten Empfangsort die Energie von verschiedenen Sendeorten eingestrahlt werden. Dies ist beispielsweise dann von be sonderer Bedeutung, wenn die zu sendende Energie durch die Umwandlung von Sonnenenergie gewonnen worden ist, weil durch den Wechsel zwischen mehreren Sendeorten und auch Em pfangsorten dann Tag-Nachtunterschiede ausgeglichen werden können.By converting the energy to be transferred into the electromagnetic energy of a laser beam and its rectilinear bundled spread through the room is eliminated any need for a transport medium or transportation vehicle. The radiation of the laser beam from the earth surface away from that on a geostationary orbit located reflector or a whole system of such Reflectors and the resulting deflection of the La serstrahls back to Earth easily enables that Bridging even the longest terrestrial distances between the sending and receiving location. Can also by a controller of the reflection angle of the reflector is the energy from the transmission location alternately redirected to several different receiving locations will. Because the energy transport itself with Lichtge speed occurs, the transmission time plays practically not matter. Using a single reflector, whose reflection angle is appropriately controlled on a be the receiving location matched the energy from different sending locations be irradiated. This is for example from be of particular importance if the energy to be transmitted through the Conversion of solar energy has been gained because of the change between several broadcasting locations and also Em varieties then day-night differences can be compensated can.

Vorzugsweise wird die Frequenz des Laserstahls in einem Bereich gewählt, in dem die atmosphärische Absorption mög lichst gering ist. Die theoretisch verlustfreie Übertragung des Laserstrahls durch den leeren Raum unterliegt lediglich solchen Verlusten, die durch die Absorption des Laserstrahls von der in der Atmosphäre vorhandenen Materie beim Durchgang des Laserstrahls von dem terrestrischen Sendeort zum Reflektor und von dort aus zum terrestrischen Empfangsort sowie durch auf diesem Wege an der Materie hervorgerufene Seitwärts streuung verursacht werden. Bekanntlich läßt sich jedoch die Frequenz des Laserstrahls derart wählen, beispielsweise im infraroten Bereich, daß die durch diese Effekte her vorgerufenen Verluste kleingehalten werden. Auch stehen energiereiche Laser in diesem Frequenzbereich zur Verfügung.The frequency of the laser steel is preferably in one Range selected in which atmospheric absorption is possible is as low as possible. Theoretically lossless transmission the laser beam through the empty space is only subject such losses caused by the absorption of the laser beam of the matter present in the atmosphere during the passage of the laser beam from the terrestrial transmission location to the reflector and from there to the terrestrial reception location and through sideways caused in this way on matter scatter caused. As is well known, however Select the frequency of the laser beam in this way, for example in infrared range that comes from these effects called losses are kept small. Stand too high-energy lasers are available in this frequency range.

Eine weitere Minderung möglicher Verluste kann in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht werden, daß der Laserstrahl am Sendeort im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche ausgesendet wird, und daß ein an einer zum Empfang des gesendeten Laserstrahls geeigneten Stelle geostationär angeordneter erster Reflektor den auf ihn auffallenden Laserstrahl zu einem zweiten Reflek tor reflektiert, durch den der Laserstrahl im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche auf den Empfangsort gerichtet wird. Da hierbei der Laserstrahl die Erdatmosphäre jeweils radial durchquert, wird der mit möglichen Verlusten verbundene Weg durch die Atmosphäre auf ein Minimum herabgesetzt. Dagegen ist in dem sich etwa tangential zur Erdoberfläche er streckenden Strahlweg zwischen dem ersten und dem zweiten Reflektor die Materiedichte im Vergleich zur erdnahen Atmos phäre bereits so stark herabgesetzt, daß sie die Übertragung auch bei langen Wegen verhältnismäßig wenig stört.A further reduction in possible losses can be achieved in one preferred embodiment of the method according to the invention can be achieved in that the laser beam at the transmission location in is emitted essentially perpendicular to the earth's surface, and that one on to receive the transmitted laser beam suitable location geostationarily arranged first reflector the laser beam striking it to a second reflect tor reflects through which the laser beam essentially directed perpendicular to the earth's surface at the receiving location becomes. Because here the laser beam affects the earth's atmosphere in each case traversed radially, is associated with possible losses Path through the atmosphere minimized. On the other hand is where it is approximately tangential to the earth's surface stretching beam path between the first and the second Reflector the density of matter compared to the near-earth atmosphere already reduced to such an extent that the transmission relatively little bothersome even on long journeys.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart ausgeführt, daß der Laserstrahl im Impulsbetrieb periodisch mit einer bestimmten Impulsfrequenz erzeugt wird. Hierdurch können mit den derzeitigen Mitteln die größten Energiemengen pro Zeiteinheit übertragen werden, weil die derzeit ver fügbaren Hochleistungslaser im Impulsbetrieb arbeiten. Die Impulsdauern und die dazwischenliegenden Totzeiten sind vor allem durch die Lade- und Entladezeiten der für den Antrieb der Laser benötigten Kondensatorbatterien bedingt. Beispiels weise existieren im Infrarotbereich arbeitende Laser, bei denen alle 10 Sekunden ein 750 msec dauernder Impuls mit einer Leistung von 10 MW ausgestrahlt werden kann.The method according to the invention is preferably such executed that the laser beam periodically in pulse mode is generated with a certain pulse frequency. Hereby can with the current means the largest amounts of energy are transmitted per unit of time because the currently ver available high-power laser work in pulse mode. The Pulse durations and the intervening dead times are in front all thanks to the loading and unloading times for the drive condenser batteries required by the laser. Example wise, there are lasers working in the infrared range a pulse lasting 750 msec every 10 seconds with a Power of 10 MW can be broadcast.

Um dennoch bei Anwendung der gepulsten Laserstrahlen zu einer quasi kontinuierlichen Energieübertragung zu gelangen, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des er findungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß in zyklischer Rei henfolge eine Anzahl von Laserstrahlen, durch deren aneinan dergereihte Impulsdauern die Totzeit der Impulsfrequenz im wesentlichen lückenlos überdeckt wird, verwendet wird. Für das vorstehend genannte Zahlenbeispiel, bei dem jeder einzelne Laserstrahl eine Impulsdauer von 750 msec aufweist und alle 10 Sekunden gezündet werden kann, kann also durch die zyklische zeitliche Hintereinanderreihung von 13 Laserstrahlen, deren Impulsintervalle sich nicht überlappen, sondern aneinander anschließen, ein quasi kontinuierlicher Betrieb erfolgen.To nevertheless use the pulsed laser beams to achieve a quasi-continuous energy transfer, is in a further advantageous embodiment of the inventive method provided that in cyclical Rei order a number of laser beams through which they come together ranked pulse durations the dead time of the pulse frequency in is substantially covered completely, is used. For the the above numerical example, in which each individual Laser beam has a pulse duration of 750 msec and every 10 Seconds can be ignited by the cyclical Sequential series of 13 laser beams, their Pulse intervals do not overlap, but one another connect, a quasi-continuous operation takes place.

Im Rahmen der Erfindung ist auch vorgesehen, daß die Ausrichtung der Reflektoren durch von dem Sendeort und/oder dem Empfangsort darauf gerichtete Kontrollstrahlen geringer Intensität erfaßt und darauf ansprechend in der gewünschten Ausrichtung gehalten wird. Durch diese Kontrollstrahlen, die zweckmäßigerweise ebenfalls Laserstrahlen geringer Intensität sind, kann die Ausrichtung des oder der Reflektoren praktisch trägheitslos überwacht und in die gewünschte Stellung einge regelt werden. Dies ist vor allem für die Sicherheit des Verfahrens von großer Bedeutung, weil bei einer Abweichung des eine hohe Energiedichte aufweisenden reflektierten Laser strahls von dem vorgesehenen Empfangsort große Schäden an der unbeabsichtigten Auftreffstelle entstehen könnten.In the context of the invention it is also provided that the Alignment of the reflectors by from the sending location and / or control beams directed at the receiving location less Intensity recorded and responsive in the desired Alignment is held. Through these control rays, the expediently also low intensity laser beams the orientation of the reflector or reflectors can be practical Monitored without inertia and switched into the desired position be regulated. This is especially for the security of the Process of great importance because in the event of a deviation of the a high energy density reflected laser large damage to the beam from the intended receiving location unintended impact point could arise.

In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die Kon trollstrahlen während im Verhältnis zur Übertragungszeit sehr kurzer Totzeiten ausgewertet werden. Dann ist eine Dis kriminierung der im Verhältnis zur Energiedichte des der En ergieübertragung dienenden Laserstrahls schwachen Kon trollstrahlen gegenüber dem energetischen Laserstrahl nicht erforderlich. Insbesondere ergeben sich kurze Totzeiten des zur Energieübertragung dienenden Laserstrahls von selbst bei dessen Impulsbetrieb. In this context, it is appropriate that the Kon troll jets while very in relation to the transmission time short dead times can be evaluated. Then there is a dis criminals in relation to the energy density of the en energy transmission laser beam weak con Troll rays not compared to the energetic laser beam required. In particular, there are short dead times of the for the energy transfer serving laser beam by itself its impulse operation.

Ferner wird zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Aus sendung des Laserstrahls durch von dem Empfangsort aus gesendete Kontrollsignale sperrbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß ein aus irgendwelchen Gründen nicht in Empfangsbereitschaft befindlicher Empfangsort mit keiner unerwünschten Energiebeaufschlagung durch einen vom Sendeort ausgestrahlten Laserstrahl belastet wird.It is also conveniently provided that the off Transmission of the laser beam through from the receiving location sent control signals can be blocked. That way made sure that for some reason not in Receiving location with no availability unwanted energy exposure from one of the sending location emitted laser beam is loaded.

Eine wichtige Anwendung des erfindungsgemäßen Ver fahrens besteht darin, daß man zur Erzeugung des Laserstrahls die elektrische Energie aus einem nahe dem Sendeort gelegenen Aufwindkraftwerk verwendet. Derartige Aufwindkraftwerke, die einen hohen Solarturm aufweisen, in dem ein Windgenerator von dem durch das sonneneinstrahlungsbedingte Temperaturgefälle verursachten Aufwind angetrieben wird, werden am besten in den stark sonnenbestrahlten Wüstengebieten der Erde errichtet, wo auch ausreichende Flächen zur Errichtung derartiger Solar kraftwerke zur Verfügung stehen. Hier ist es besonders wich tig, den erfindungsgemäßen Transportweg für die Übertragung der in diesen entlegenen Gebieten erzeugten großen Energie mengen zu den tatsächlichen Verbrauchern zur Verfügung zu stellen.An important application of the ver driving is that one to generate the laser beam the electrical energy from a location near the broadcasting location Wind power plant used. Such updraft plants that have a high solar tower in which a wind generator from due to the temperature gradient caused by solar radiation caused upwind are best driven in the heavily sunlit desert areas of the world where built also sufficient areas for the erection of such solar power plants are available. It is particularly important here tig, the transport route according to the invention for the transmission of the great energy generated in these remote areas quantities available to actual consumers put.

Zumeist wird ein Bedürfnis dahingehend bestehen, daß man die am Empfangsort absorbierte Energie in elektrischen Strom umwandelt. Der durch diese Umandlung gewonnene elek trische Strom kann dann durch herkömmliche Verteilernetze an die innerhalb deren Reichweite gelegenen Verbraucher geliefert werden. Dabei bietet es sich an, die durch die Energieabsorption gewonnene Wärmemenge ähnlich wie in her kömmlichen Wärmekraftwerken als Antriebsenergie für elektro dynamische Generatoren zur Stromerzeugung zu benutzen. Auch könnte daran gedacht werden, in bereits bestehenden Atom kraftwerken den wärmetechnischen und elektrischen Teil der Anlage zu verwenden, während der Reaktorkern durch einen geeigneten Empfänger für die übertragene Laserstrahlung er setzt wird.Most of the time there will be a need for the energy absorbed at the receiving point in electrical Converts electricity. The elec Electrical power can then be supplied through conventional distribution networks delivered to consumers within their reach will. It makes sense to use the Amount of energy gained heat similar to that in her conventional thermal power plants as drive energy for electro use dynamic generators to generate electricity. Also could be thought of in existing atom power plants the thermal and electrical part of the To use during the reactor core by a plant suitable receiver for the transmitted laser radiation is set.

Eine vorteilhafte Möglichkeit besteht in diesem Zu sammenhang auch darin, daß man zur Energieumwandlung einen von einer Stirlingmaschine angetriebenen elektrodynamischen Ge nerator verwendet. Derartige Stirlingmaschinen haben bereits bei der Energieumwandlung von herkömmlichem Sonnenlicht, das durch einen Hohlspiegel gebündelt wird, Anwendung gefunden.An advantageous possibility is this Zu is also related to the fact that one of a Stirling engine driven electrodynamic Ge nerator used. Such Stirling engines already have in the conversion of energy from conventional sunlight, the is bundled by a concave mirror, application found.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch keineswegs darauf beschränkt, am Empfangsort Energie zur Verbraucher stromerzeugung zur Verfügung zu stellen. Vielmehr sind viele andere Anwendungen denkbar, bei denen an einem Orte große Energiemengen nutzbar gemacht werden können. So ist bei spielsweise in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, daß man den Laserstrahl am Empfangsort auf einen auf einer Wasserfläche gelegenen Absorber zur Umwandlung des Laserstrahls in thermi sche Energie richtet. Die in dem energiebeaufschlagten Absorber entstehende Wärme führt dabei zu einer Verdampfung des Wassers und damit zu Wolkenbildung. Bei geeigneten geo graphischen und meteorologischen Verhältnissen läßt sich damit das Klima dahingehend beeinflussen, daß trockene Landstriche wie Wüsten beregnet werden und damit vor allem in Ländern der Dritten Welt die Anbauverhältnisse für landwirtschaftliche Produkte verbessert werden können.However, the method according to the invention is by no means limited to energy at the point of reception to the consumer to provide electricity generation. Rather, there are many other applications conceivable in which large in one place Amounts of energy can be used. So is with for example in a further advantageous embodiment of the inventive method provided that one Laser beam at the receiving point on one on a water surface located absorber for converting the laser beam into thermi cal energy. Those in the energized The heat generated by the absorber leads to evaporation of water and thus cloud formation. With suitable geo graphical and meteorological conditions affect the climate in that dry areas how deserts are irrigated and thus especially in countries of the world Third world cultivation conditions for agricultural Products can be improved.

In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Wie aus der einzigen Figur der Zeichnung hervorgeht, ist an einem terrestrischen Sendeort 1, der beispielsweise in der Sahara gelegen ist, ein einen Solarturm 2 aufweisendes Aufwindkraftwerk aufgebaut. Ein in der Zeich nung nicht dargestelltes, großflächiges, bodennahes Dach um gibt den Solarturm 2 an seinem Fuß, wodurch die Aufheizung der Luft im Fußbereich des Solarturms 2 durch die Sonnen einstrahlung und damit das den Aufwind hervorrufende Temperaturgefälle im Solarturm 2 verstärkt wird. Dieser Aufwind treibt einen in dem Solarturm 2 in dessen unterem Bereich angeordneten Windgenerator, so daß die durch den Windgenerator angetriebene Dynamomaschine elektrischen Strom liefert. Wie bereits existierende Pilotanlagen derartiger Aufwindkraftwerke gezeigt haben, sind damit Leistungen von 10 MW aufwärts zu realistischen Energiekosten erzielbar. An dem Sendeort 1 ist ferner eine von der von dem Aufwindkraftwerk erzeugten elektrischen Energie gespeiste Laserstation 3 an geordnet. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiel erzeugte die Laserstation 3 aus der von dem Aufwindkraftwerk gelieferten elektrischen Energie 2 unter leicht unterschiedlichen Winkeln von der Erdoberfläche weg ausgestrahlte Laserstrahlen 4 und 4′. Die beiden Laserstrahlen 4 und 4′ können zeitlich nacheinander von einem in seiner Strahlrichtung einstellbaren einzigen Laser oder auch gleichzeitig von verschiedenen Lasern ausgestrahlt werden.In the following description, the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the drawing. As can be seen from the single figure of the drawing, an upwind power plant having a solar tower 2 is set up at a terrestrial transmission location 1 , which is located, for example, in the Sahara. A not shown in the drawing, large, near-ground roof gives the solar tower 2 at its foot, whereby the heating of the air in the foot area of the solar tower 2 by the sun and thus the temperature gradient in the solar tower 2 causing the updraft is amplified. This updraft drives a wind generator arranged in the lower region of the solar tower 2 , so that the dynamo driven by the wind generator supplies electrical current. As already existing pilot plants of such wind power plants have shown, outputs from 10 MW upwards can be achieved at realistic energy costs. At the transmitting location 1 , a laser station 3, which is fed by the electrical energy generated by the wind power station, is also arranged. In the example shown in the drawing, the laser station 3 generated laser beams 4 and 4 'from the electrical energy 2 supplied by the updraft power station at slightly different angles from the surface of the earth. The two laser beams 4 and 4 'can be emitted sequentially in time from a single laser adjustable in its beam direction or simultaneously from different lasers.

Die Richtung der Laserstrahlen 4, 4′ ist derart ein gestellt, daß sie auf ein von einem geostationären Satelliten 5 getragenes Reflektorsystem mit je einem Reflektor 6 bzw. 6′ gerichtet sind. An einem geographisch weit entfernten ersten terrestrischen Empfangsort 7 ist eine erste Empfangsstation aufgebaut, durch die der von dem Reflektor 6 reflektierte Laserstrahl 4 aufgefangen wird. Dementsprechend ist der Ref lektor 6 gerade derart ausgerichtet, daß zwischen der Laserstation 3, dem Reflektor 6 und dem ersten terrestrischen Empfangsort 7 die Reflexionsbedingung für den Laserstrahl 4 erfüllt ist. Ähnlich wird für einen in der Zeichnung darge stellten zweiten terrestrischen Empfangsort 7′ durch geeignete Ausrichtung des Reflektors 6′ die Reflexionsbedingung hin sichtlich des Laserstrahls 4′ erfüllt. Während der ter restrische Sendeort 1 von dem ersten terrestrischen Em pfangsort 7 beispielsweise durch ein Meer getrennt ist, ist der zweite terrestrische Empfangsort zusätzlich durch eine Gebirgsbarriere von dem terrestrischen Sendeort 1 getrennt. In der Zeichnung ist auch symbolisch angedeutet, daß an dem Sendeort 1 klarer Himmel mit starker Sonneneinstrahlung herrscht, während die beiden Empfangsorte 7 und 7′ ein vorwiegend bewölktes Klima mit geringer Sonneneinstrahlung aufweisen.The direction of the laser beams 4 , 4 'is set such that they are directed towards a reflector system carried by a geostationary satellite 5 , each with a reflector 6 or 6 '. A first receiving station is set up at a geographically distant first terrestrial receiving location 7 , through which the laser beam 4 reflected by the reflector 6 is received. Accordingly, the refector 6 is just aligned such that the reflection condition for the laser beam 4 is met between the laser station 3 , the reflector 6 and the first terrestrial receiving location 7 . Similarly, for a Darge shown in the drawing second terrestrial receiving location 7 'by suitable alignment of the reflector 6 ', the reflection condition visually of the laser beam 4 'is met. While the terrestrial transmission location 1 is separated from the first terrestrial reception location 7 by a sea, for example, the second terrestrial reception location is additionally separated from the terrestrial transmission location 1 by a mountain barrier. In the drawing, it is also indicated symbolically that there is clear sky with strong solar radiation at the transmitting location 1 , while the two receiving locations 7 and 7 'have a predominantly cloudy climate with low solar radiation.

Die Empfangsstationen am ersten und zweiten Empfangsort 7 bzw. 7′ weisen beispielsweise Hohlspiegel auf, durch die der aufgefangene Laserstrahl 4 bzw. 4′ gebündelt auf einen dort vorgesehenen Absorber gerichtet wird. Der Absorber, der bei spielsweise Teil einer Stirlingmaschine sein kann, wandelt die aufgefangene Laserenergie in Wärme um, welche ihrerseits zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine mit damit gekoppelter dynamo elektrischer Maschine dient. Damit steht an den Empfangsorten 7 bzw. 7′ die an dem Sendeort 1 zur Verfügung stehende Energie wieder in Form elektrischer Energie zur Verfügung. Diese kann dann in die herkömmlichen lokalen Verteilernetze ein gespeist werden.The receiving stations at the first and second receiving locations 7 and 7 'have, for example, concave mirrors through which the collected laser beam 4 or 4 ' is directed bundled onto an absorber provided there. The absorber, which can be part of a Stirling engine, for example, converts the captured laser energy into heat, which in turn is used to drive a heat engine with a dynamo-electric machine coupled to it. So that at the receiving locations 7 and 7 ', the energy available at the transmitting location 1 is again available in the form of electrical energy. This can then be fed into the conventional local distribution networks.

Die Frequenz der Laserstrahlen 4 und 4′ wird zweck mäßigerweise derart gewählt, daß die Absorption beim Durchgang durch die Erdatmosphäre möglichst klein bleibt. Ferner erfolgt der Betrieb der Laserstation 3 zweckmäßigerweise im Impuls betrieb, weil dabei mit derzeitigen Mitteln die höchsten Lei stungen erreicht werden. Jede Laserstation 3 kann deshalb mehrere nacheinander gezündete Laser aufweisen, die zyklisch betrieben werden, so daß die jeweilige Totzeit eines der Laser durch die Sendezeit der anderen Laser im wesentlichen vollständig überdeckt werden kann.The frequency of the laser beams 4 and 4 'is expediently chosen such that the absorption remains as small as possible when passing through the earth's atmosphere. Furthermore, the operation of the laser station 3 is expediently in the pulse mode, because the highest performance is achieved with current means. Each laser station 3 can therefore have a plurality of lasers which are fired in succession and are operated cyclically, so that the respective dead time of one of the lasers can be essentially completely covered by the transmission time of the other lasers.

Zur Überwachung und derartigen Nachführung der Ref lektoren 6, 6′, daß zwischen dem Sendeort 1 und den Em pfangsorten 7 bzw. 7′ genau die Reflexionsbedingung eingehalten wird, sind Laserkontrollstrahlen schwacher Leistung vorgesehen, durch die die Energieübertragung durch die Laserstation 3 erst dann freigegeben wird, wenn die einwandfreie Ausrichtung der Reflektoren 6, 6′ bestätigt ist. Auch kann die Laserstation 3 durch von den Empfängerstationen ausgestrahlte Kontrollstrahlen gegen Senden gesperrt werden.For monitoring and such tracking of the refectors 6 , 6 'that between the transmitting location 1 and the receiving species 7 and 7 ' exactly the reflection condition is met, low-power laser control beams are provided, through which the energy transmission through the laser station 3 is only released will when the proper alignment of the reflectors 6 , 6 'is confirmed. The laser station 3 can also be blocked against transmission by control beams emitted by the receiver stations.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung, bei der nur ein einziger geostationärer Satellit 5 zur Stationierung der Reflektoren 6, 6′ benötigt wird, führt zu einem bezüglich der Erdoberfläche schrägen Durchgang der Laserstrahlen 4, 4′ durch die Erdatmosphäre. Zur Herabsetzung atmosphärischer Ab sorptions- und Streuverluste können aber zwei oder mehrere geostationäre Satelliten mit Reflektoren stationiert werden, deren Lage derart gewählt wird, daß die Laserstrahlen von dem terrestrischen Sendeort 1 senkrecht zur Erdoberfläche aus gesendet, dann tangential zur Erdoberfläche zu einem anderen Reflektor reflektiert und von dort wieder senkrecht zur Erdoberfläche zum terrestrischen Empfangsort zurückgestrahlt werden. Hierbei werden die Weglängen für den Durchgang der Laserstrahlen 4, 4′ durch die Erdatmosphäre auf ein Mindestmaß herabgesetzt.The arrangement shown in the drawing, in which only a single geostationary satellite 5 is required to station the reflectors 6 , 6 ', leads to an oblique passage of the laser beams 4 , 4 ' with respect to the earth's surface through the earth's atmosphere. To reduce atmospheric absorption and scattering losses, however, two or more geostationary satellites can be stationed with reflectors, the position of which is selected such that the laser beams are transmitted from the terrestrial transmission location 1 perpendicular to the earth's surface, then reflected tangentially to the earth's surface to another reflector and from there are radiated back perpendicular to the earth's surface to the terrestrial reception location. The path lengths for the passage of the laser beams 4 , 4 'through the earth's atmosphere are reduced to a minimum.

Selbstverständlich müssen die Lufträume im Bereich der Laserstrahlen 4, 4′ aus Sicherheitsgründen zu Sperrgebieten erklärt werden. Die Definiton und Überwachung derartiger Sperrgebiete des Luftraums gehört jedoch zu den im Stande der Technik wohlbekannten Maßnahmen.Of course, the air spaces in the area of laser beams 4 , 4 'must be declared restricted areas for safety reasons. However, the definition and monitoring of such restricted areas of airspace is one of the measures well known in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 terrestrischer Sendeort
2 Solarturm
3 Laserstation
4, 4′ Laserstrahlen
5 Satellit
6, 6′ Reflektoren
7 erster terrestrischer Empfangsort
7′ zweiter terrestrischer Empfangsort 1 terrestrial broadcasting location
2 solar tower
3 laser station
4, 4 ′ laser beams
5 satellite
6, 6 ' reflectors
7 first terrestrial reception location
7 ′ second terrestrial reception location

Claims

1. A method for the remote transmission of energy from a terrestrial transmitting location to a terrestrial receiving location, characterized in that the energy available at the transmitting location is converted into a laser beam, the laser beam onto at least one reflector carried by a geostationary satellite, which is under a is aligned with the relative position of the transmitting location, the receiving location and the reflector, aligns and absorbs the beam reflected by the reflector to the receiving location at the receiving location.

2. The method according to claim 1, characterized in that that you choose the frequency of the laser beam in a range, in which the atmospheric absorption is as low as possible.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the laser beam at the sending location essentially is emitted perpendicular to the earth's surface that one at a location suitable for receiving the transmitted laser beam geo Stationarily arranged first reflector on it falling laser beam reflected to a second reflector, through which the laser beam is essentially perpendicular to the earth surface is aimed at the receiving location.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the laser beam in pulse mode perio is generated with a certain pulse frequency.

5. The method according to claim 4, characterized in that in a cyclic order a number of laser beams, the dead time of the Pulse frequency is covered essentially without gaps, ver is applied.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the alignment of the reflectors by the sending location and / or the receiving location Troll rays of low intensity detected and on it speaking in the desired orientation.

7. The method according to any one of claims 5 or 6, characterized characterized that the control rays while in proportion be evaluated at the transmission time of very short dead times.

8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized characterized in that the emission of the laser beam by control signals transmitted to the receiving location can be blocked.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the generation of the laser beam electrical energy from a location near the broadcasting location Wind power plant used.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the energy absorbed at the receiving point converted into electrical current.

11. The method according to claim 10, characterized in that for energy conversion one from a Stirling engine driven electrodynamic generator used.

12. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the laser beam is received at the receiving location an absorber located on a water surface for conversion of the laser beam is directed into thermal energy.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the truck beam at the receiving location concentrated before its absorption by a concave mirror is.