Energieversorgung

Mit der Erfindung der Fusionskraft wurden die größten Energieprobleme der Menschheit gelöst. Die Technologie ist jedoch teuer und kompliziert, sodass sie nicht überall eingesetzt werden kann.

Fusionsreaktoren

Als Hauptenergiequelle stehen Fusionsreaktoren zur Verfügung. Moderne Fusionskraftwerke nutzen die bei einem Kernfusionsprozess frei werdende Energie, um damit entweder skalierbar Wasser zu erhitzen und Dampf zu erzeugen, der dann auf eine Turbine geleitet wird, die über den dynamoelektrischen Effekt Strom erzeugt. Es gibt kleinere Reaktoren, die eine mittelgroße Stadt, eine Region oder ein Raumschiff mit Energie versorgen können. Größere Anlagen hingegen werden dort gebaut, wo besonders energiehungrige Industrieanlagen ansässig sind, oder um Metropolregionen mit Strom zu versorgen.

Fusionsprozess

Im Fusionskern der Reaktoren wird Wasserstoff, der zuvor in einer Elektrolyseanlage gewonnen wird, über den sogenannten CNO-Zyklus zu Helium fusioniert. Als Reaktionspartner werden dabei Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Sauerstoff (O) verwendet. Abfallprodukte sind dabei Neutrinos und Positronen. Letztere können über spezielle Lithium-Platten, mit denen die Reaktorwände ausgekleidet sind, der Reaktorkammer entnommen werden, indem sie mit freien Elektronen zerstrahlen und ebenfalls Energie freisetzen.

Technologie

Der Fusionsprozess ähnelt dem in einem F- oder G-Klasse Stern, wie beispielsweise Novum. Um die notwendigen Bedingungen in den Reaktorkammern aufrecht halten zu können, sind äußerst komplexe elektromagnetische Felder und eine entsprechende Steuerung derselben notwendig. Um diese aufrecht zu erhalten bestehen Fusionsreaktoren aus einem torusartigen und in sich verdrehten Gehäuse, in das aus einem Gewirr aus Spulen die notwendigen Felder induziert werden. Die Felder halten ein ultraheißes Plasma von den Reaktorwänden fern, sodass die Reaktorwände im Betrieb nicht aufschmelzen.
Reaktortechnologie gehört mit zu den komplexesten Feldern der Ingenieurwissenschaften.

Mobile Fusionsreaktoren

Energiehungrige mobile Systeme wie Mektons oder Orbitalfähren werden ebenfalls mit Fusionskraft betrieben. Die dort verbauten Reaktoren sind jedoch deutlich kleiner als diejenigen, die verwendet werden, um Städte zu versorgen. Die Komprimierung, auch Abwärtsskalierung genannt, macht die Technologie noch einmal deutlich komplexer. Außerdem muss das erzeugte Plasma auf geringerem Raum eingesperrt werden, was schwieriger zu kontrollieren ist. Die Folge ist, dass es häufiger zu Plasmaausbrüchen kommt, die nach und nach die Reaktorwand beschädigen, wodurch das ganze System sehr wartungsintensiv ist. Ein mobiler Reaktor solle in etwa alle 100 Betriebsstunden grundgewartet werden.
Modulare Reaktoren sind von der Preis-Leistung-Bilanz deutlich teurer als stationäre Reaktoren. Sollte ein Reaktor ausfallen, kann die Beschaffung von Ersatzteilen oder gar eines neuen Reaktors durchaus eine schwierige Aufgabe darstellen. Insbesondere dort, wo Mektons eingesetzt werden, ist Nachschub dieser Hochtechnologie nicht immer sofort verfügbar.
Wie auch stationäre Systeme werden mobile Reaktoren mit Wasserstoff betrieben. Der Wasserstoff selbst muss ebenfalls über Elektrolyse gewonnen werden. Allerdings ist eine geringe Menge bereits ausreichend für mehrere Tage Dauerbetrieb. Tatsächlich werden insbesondere Kampf-Mektons häufiger gewartet als betankt.

Wasserstoff-Verbrennung

Wasserstoff ist nicht nur der Treibstoff für Fusionsreaktoren, sondern kann auch als Reaktionsmittel in Wasserstoffmotoren oder -kraftwerken verwendet werden. Das Verbrennen von Wasserstoff ist zwar längst nicht so ergiebig wie eine Fusion, dafür ist die notwendige Technologie weniger komplex und daher deutlich günstiger. Sie wird vor allem in abgelegenen Regionen oder kleineren, nicht ganz so energieintensiven, Fahrzeugen verwendet.

Wasserstoffkraftwerk

In Wasserstoffkraftwerken wird Wasserstoff mit Sauerstoff gemischt und entzündet. Die dabei frei werdende Energie wird in Form von Wärme verwendet, um Wasserdampf zu erhitzen, der dann wiederum eine Turbine antreibt. Im Vergleich zu Fusionskraftwerken benötigen Wasserstoffkraftwerke deutlich weniger Personal und Wartungsaufwand.
Mit ihrer geringen Effizienz und ihrem geringerem Leistungspotenzial sind Wasserstoffkraftwerke vor allem in abgelegenen Regionen im Einsatz. Dort wird der Wasserstoff aus einer beliebigen Wasserquelle mithilfe von Solar- oder Windenergie durch Elektrolyse gewonnen und in Tanks zwischengespeichert bis er bei Bedarf in den Motor eingespeist wird. Regionen mit wenig Wind- oder Solarkraft können Wasserstoff auch importieren. Meistens sind diese Regionen direkt über Pipelines direkt an größere Elektrolysewerke angeschlossen.

Wasserstoffmotor

Wasserstoffmotoren funktionieren anders als Wasserstoffkraftwerke. Bei den Motoren wird nicht die Wärme genutzt, die bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff frei wird, sondern die thermische Expansion. Der entstehende Wasserdampf expandiert und treibt mit in der Reaktionskammer wachsendem Druck einen Zylinderkolben an. Die Bewegung wird mit einer Welle dann in Form von kinetischer bzw. rotatorischer Energie auf das Zielsystem übertragen. Wasserstoffmotoren eigenen sich daher besonders für kleinere Fahrzeuge wie Lkw, Pkw, Boote oder kleinere Flugzeuge.

Solar- und Windenergie

Solar- und Windenergie bilden die Basis eines jeden Wasserstoffnetzes. Fusionsreaktoren werfen häufig hinreichend Energie ab, sodass auch eine Elektrolyseanlage betrieben werden kann, die den Treibstoff für den Reaktor bereitstellt. Bei Wasserstoffkraftwerken oder Motoren ist das nicht der Fall. Hier kann die Verbrennung von Wasserstoff nur einen Teil der Energie freigeben, die bei der Elektrolyse aufgebracht werden musste, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Wasserstoff dienst daher in erster Linie als Speicher für Solar- und Wind-Energie.
Manche Regionen können sich selbst mit hinreichend Sonneneinstrahlung oder Windkraft versorgen und Wasserstoff erzeugen. In anderen ist das aufgrund unsteter Wetterbedingungen nicht möglich. Der Bedarf an Wasserstoff ist in den letzten Jahren trotz steigender Anzahl an Fusionskraftwerken gestiegen. Seit Mitte des dritten Jahrhunderts haben sich daher orbitale Wasserstofffarmen durchgesetzt. Die Farmen werden mit Eis aus den Asteroidengürteln versorgt. Da im Orbit keine Wetterphänomene die Solarenergie reduzieren, steht diese quasi rund um die Uhr zur Verfügung. Mit dieser Solarenergie wird das Eis aufgeschmolzen und in Elektrolyseanlagen in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Der Wasserstoff wird als Treibstoff meist an Städte oder Anlagen auf der Planetenoberfläche verkauft, wohingegen der Sauerstoff zurück an diverse Raumschiffe und -stationen geliefert wird.