-
Treibstoff aus Wasser
Autor: Oktavian 30.09.19 - 16:45
Nur mal rein aus Neugierde: Welche Art von Treibstoff ist es denn, die man so einfach aus Wasser herstellen kann?
Mir fällt da spontan nur ein, Wasser durch Elektrolyse zu spalten. Hierzu braucht man aber, wenn das im Weltraum passieren soll, nicht unerhebliche Mengen an Solarzellen. Hier hat man aber all die üblichen Probleme: Gewicht, Mechanik, Schäden durch Einschläge, usw. Oder gibt es da noch einen anderen, kreativen Ansatz. Und wenn ja, funktioniert der auch auf der Erde? -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: schap23 30.09.19 - 17:06
Vor allem würde der Treibstoff dann aus Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Das ist zwar gut für Brennstoffzellen, aber üblicherweise haben Raketentriebwerke Treibstoffe mit höherem Energiegehalt.
Das Konzept mit der Treibstoffgewinnung im Weltall hat mir noch nie eingeleuchtet. -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: Flasher 30.09.19 - 17:18
Genau, Wasser kann in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden. Können dann beide als Raketentreibstoff verwendet werden
https://de.wikipedia.org/wiki/Raketentreibstoff
Sauerstoff und Wasserstoff (Knallgasreaktion) hat eine sehr hohe Austrittsgeschwindigkeit, daher ist es ideal im Weltraum. Der Nachteil ist die sehr geringe Dichte von Wasserstoff, weshalb man es nicht in der Atmosphäre bzw. für den Start in den Orbit benutzt. -
Gerade weit weg von der Erde ...
Autor: M.P. 30.09.19 - 17:33
... könnte man kreative Ideen bekommen:
Strom mit Kernkraft statt mit Solarzellen produzieren - gerade für Reisen in Richtug der Asteroiden interessant.
Mit einem aktiven Kernreaktor wird so schnell kein Raumschiff von der Erde starten.
Da gibt es ja bei jeder Radionuklidbatterie schon eine Diskussion.
Aber so etwas weitab von allen irdischen Problemen .... -
Re: Gerade weit weg von der Erde ...
Autor: Oktavian 30.09.19 - 18:01
> Mit einem aktiven Kernreaktor wird so schnell kein Raumschiff von der Erde
> starten.
> Da gibt es ja bei jeder Radionuklidbatterie schon eine Diskussion.
Dann müsste man aber entweder den Kernreaktor mit Uran befüllen, das man auch irgendwie in Asteroiden abbaut und dann im Weltall anreichert, oder man müsste doch wieder eine Rakete mit angereichertem Brennstoff starten.
Dann kann man das Raumschiff oder was auch immer auch gelich mit dem Reaktor betreiben. -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: Oktavian 30.09.19 - 18:02
> Der Nachteil ist
> die sehr geringe Dichte von Wasserstoff, weshalb man es nicht in der
> Atmosphäre bzw. für den Start in den Orbit benutzt.
Die Dichte hat noch ein weiteres Problem, die Lagerung. Wenn man per Elektrolyse tatsächlich Treibstoff gewonnen hat, müsste mann ihn irgendwie in den Satelliten quetschen. Üblicherweise transportiert man Wasserstoff und Sauerstoff unter hohem Druck oder verflüssigt. Beides braucht immense Mengen an Energie. -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: mambokurt 30.09.19 - 19:07
Oktavian schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> > Der Nachteil ist
> > die sehr geringe Dichte von Wasserstoff, weshalb man es nicht in der
> > Atmosphäre bzw. für den Start in den Orbit benutzt.
>
> Die Dichte hat noch ein weiteres Problem, die Lagerung. Wenn man per
> Elektrolyse tatsächlich Treibstoff gewonnen hat, müsste mann ihn irgendwie
> in den Satelliten quetschen. Üblicherweise transportiert man Wasserstoff
> und Sauerstoff unter hohem Druck oder verflüssigt. Beides braucht immense
> Mengen an Energie.
Ich kenne mich da Null aus aber Onkel Google sagt Wasserstoff verflüssigt sich bei -250°, afaik ist es im Weltall kälter, google sagt -230° auf dem Mond. Also mal doof gesagt: wenn man den Tank in den Schatten stellt braucht man sicherlich sehr viel weniger Energie als auf der Erde weil die Kühlung komplett entfällt? -
Re: Gerade weit weg von der Erde ...
Autor: M.P. 30.09.19 - 21:37
Naja, das Fukushima-Unglück wäre bei mit Brennstoff beladenen, aber seit Monaten nicht hochgefahrenen Reaktoren deutlich glimpflicher abgelaufen ...
Ein Fusionstriebwerk wäre auch interessant: Regelmäßig stecknadelkopfgroße gefrorene Tritium/Deuterium Pellets in die Brennkammer eines Triebwerkes einschießen, und mit Hochenergielasern zur Fusion bringen ... -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: spitfire_ch 30.09.19 - 21:46
mambokurt schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> Oktavian schrieb:
> ---------------------------------------------------------------------------
> -----
> > > Der Nachteil ist
> > > die sehr geringe Dichte von Wasserstoff, weshalb man es nicht in der
> > > Atmosphäre bzw. für den Start in den Orbit benutzt.
> >
> > Die Dichte hat noch ein weiteres Problem, die Lagerung. Wenn man per
> > Elektrolyse tatsächlich Treibstoff gewonnen hat, müsste mann ihn
> irgendwie
> > in den Satelliten quetschen. Üblicherweise transportiert man Wasserstoff
> > und Sauerstoff unter hohem Druck oder verflüssigt. Beides braucht
> immense
> > Mengen an Energie.
>
> Ich kenne mich da Null aus aber Onkel Google sagt Wasserstoff verflüssigt
> sich bei -250°, afaik ist es im Weltall kälter, google sagt -230° auf dem
> Mond. Also mal doof gesagt: wenn man den Tank in den Schatten stellt
> braucht man sicherlich sehr viel weniger Energie als auf der Erde weil die
> Kühlung komplett entfällt?
Ich kenn mich auch nicht so aus, könnte mir aber vorstellen, dass dies wegen des Vakuums nicht klappt. Vakuum ist ein ausgezeichneter Isolator, siehe Thermosflasche. Zur effektiven Kühlung wäre ein Medium notwendig (anders als bei der Erwärmung, die durch ungehinderte, direkte Sonneneinstrahlung sehr schnell von statten gehen kann). -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: Dakkaron 30.09.19 - 22:00
Flüssiger Wasserstoff wird recht viel für Raketen verwendet, aber meist erst außerhalb der Atmosphäre. Im Vergleich zu anderen Treibstoffen hat Wasserstoff einen hohen spezifischen Impuls (viel Gesamtbeschleunigung pro KG Treibstoff, also Effizienz) aber wenig Schub (wenig Beschleunigung pro Sekunde). Deswegen eignet es sich sehr schlecht zum Abheben (da wird viel Schub benötigt) aber sehr gut im Orbit (da hat man Zeit ohne Ende und keinen Luftwiderstand also ist Schub recht irrelevant, während der Spezifische Impuls fast alles ist).
Für Raketen die im Orbit starten ist also flüssiger Wasserstoff perfekt. Besser wär wohl nur noch sowas wie Quecksilber, was man als Treibstoff in Ionentriebwerken verwenden kann.
Strom ist kein Problem, da man für sowas viel Zeit hat. Außerdem funktionieren Solarpanele im Weltraum ohne störender Atmosphäre wesentlich besser. -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: mambokurt 30.09.19 - 23:00
spitfire_ch schrieb:
-------------------------------------------------------------------------------
> Ich kenn mich auch nicht so aus, könnte mir aber vorstellen, dass dies
> wegen des Vakuums nicht klappt. Vakuum ist ein ausgezeichneter Isolator,
> siehe Thermosflasche. Zur effektiven Kühlung wäre ein Medium notwendig
> (anders als bei der Erwärmung, die durch ungehinderte, direkte
> Sonneneinstrahlung sehr schnell von statten gehen kann).
Naja, Wärmestrahlung an sich sollte eigentlich vom Vakuum unabhängig ausgesendet werden wenn sie nicht von irgendwas zurückgeworfen wird.
https://rechneronline.de/spektrum/schwarzer-koerper.php
Wenn man da mal 50m² Oberfläche und 270k(also gute 0°C) eingibt kommt man auf eine Abwärme von 15kW die 'verloren geht', das ist jetzt keine riesige Menge aber mit genug Oberfläche geht da schon ein bissl weg (wobei mit sinkender Temperatur die Energie sinkt). Wenn man einen Wärmetauscher baut könnte man mit der Abwärme der Kühlanlage auch das Eis schmelzen \o/
Zur Energiegewinnung ein großes Solarpannel zwischen Sonne und den Asteroiden, dann läge der im Schatten...
Aber das soll mal wer rechnen der Plan davon hat ;) -
Re: Treibstoff aus Wasser
Autor: chefin 01.10.19 - 11:37
Oktavian schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> > Der Nachteil ist
> > die sehr geringe Dichte von Wasserstoff, weshalb man es nicht in der
> > Atmosphäre bzw. für den Start in den Orbit benutzt.
>
> Die Dichte hat noch ein weiteres Problem, die Lagerung. Wenn man per
> Elektrolyse tatsächlich Treibstoff gewonnen hat, müsste mann ihn irgendwie
> in den Satelliten quetschen. Üblicherweise transportiert man Wasserstoff
> und Sauerstoff unter hohem Druck oder verflüssigt. Beides braucht immense
> Mengen an Energie.
Nur auf der Erde. Im All ist Wasserstoff flüssig. Typischerweise ist die Temperatur im All bei -270Grad. Die Sonnenwinde bringen nun Energie dazu, zwar mit hoher Temperatur, aber geringer Menge. Der Merkur ist auf der Schattenseite -180grad kalt und der ist nur 50 Millionen km weg von der Sonne. Und seine Vorderseite ist 500Grad heiss. Minus 250Grad sollte also drin sein und da ist Wasserstoff bereits flüssig und Drucklos. Man füllt es einfach ein. Die immense Energie auf der Erde liegt dran, das hier das Wasser 20Grad warm ist. Und man es solange drücken muss, bis es flüssig wird.
Im All ist das alles viel leichter. Und wir haben schliesslich Zeit. Dazu kommt, das Wasserstoff mit der beste Treibstoff für Raketen ist. Aber sein Handling macht ihn kompliziert. Daher geht man heute zu Kerosin ähnlichen Raketentreibstoffen über oder nimmt Festbrennstoff. Viel einfacher im Handling, wenn auch im Energiegehaalt kleiner. Da jedoch die Dichte höher ist, kann man Tankstrukturen kleiner machen und damit wieder einen Teil der Energie einsparen die man benötigt. Wirklich besser sind die treibstoffe nicht, aber inzwischen ähnlich.
Hier kommt was beim Auto der Fall war: Benziner und Dieselmotoren wurden nahezu Zeitgleich entwickelt. Diesel galt als besser, aber weil man die Mechanik viel steifer bauen musste hat sich Benzin durchgesetzt. Und man hat Benziner bis in den 80er gebaut, entwickelt, erforscht. Und sie weit über das Niveau des Diesel gebracht. Dann aber kamen die Direkteinspritzer, welche das Potential von Dieselmotoren ausgereizt haben. In 30 Jahren wurde der Diesel gewaltig forciert und war dem Benziner weit überlegen. Den Diesel hat nunmal mehr Energie pro Gewichtseinheit.
Trotzdem wird er wohl zu den Akten gehen. Einiges an Nachteilen die wir nicht mehr kompensieren können. Stickoxid. Deswegen gehts nun zur sächsten Sau: Elektromotoren. Bei Raketen läuft es ähnlich: Wasserstoff ist am besten, aber hat viele Nachteile aussenrum. Explosionsgefahr, nicht lagerfähig, sehr teuer. Deswegen geht man davon weg. -
Re: Gerade weit weg von der Erde ...
Autor: Kay_Ahnung 01.10.19 - 14:23
M.P. schrieb:
--------------------------------------------------------------------------------
> Naja, das Fukushima-Unglück wäre bei mit Brennstoff beladenen, aber seit
> Monaten nicht hochgefahrenen Reaktoren deutlich glimpflicher abgelaufen
> ...
>
> Ein Fusionstriebwerk wäre auch interessant: Regelmäßig stecknadelkopfgroße
> gefrorene Tritium/Deuterium Pellets in die Brennkammer eines Triebwerkes
> einschießen, und mit Hochenergielasern zur Fusion bringen ...
Zum Thema Nuklearenergie im All und Reaktoren die erst im All "eingeschaltet" werden:
https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html



