Solarenergie aus dem Weltall: Wenn fast vergessene Konzepte wieder aufleben
Solaranlagen die 365 Tage im Jahr hocheffizient Strom produzieren und dabei nicht auf gutes Wetter angewiesen sind. Das klingt zu schön um wahr zu sein? Das ist es auch bisher. Verschiedene Weltraumorganisationen arbeiten jedoch bereits intensiv daran, das eines Tages Realität werden zu lassen. Die Idee dahinter: Statt auf Häuserdächer sollen Solarpanele im Weltall Solarenergie ernten.
Weltraum: US Pentagon testet erfolgreich Solarenergiegewinnung im All
Erste Versuche der NASA
Die Idee ist dabei nicht neu. Im Gegenteil, laut der European Space Agency (ESA) wurden die ersten technischen Konzepte bereits 1968 von Peter Eduard Glaser, einem Raumfahrtingenieur, vorgeschlagen. Bisher scheiterte die Konzepte jedoch meist an technischen Engpässen. Zu einer Umsetzung kam es daher nicht.
Das könnte sich aber in der Zukunft ändern. Die Idee wird nun wieder neu aufgegriffen. Bereits im Februar 2021 berichtete Tech & Nature über erfolgreiche Tests der Wissenschaftler:innen des US-amerikanischen Pentagons. Laut Aussagen der Forschenden gelang ihnen die Solarenergiegewinnung mit einem Prototypen an Bord des unbemannten Weltraumfahrzeugs X-37B und einem kleinem Solarpanel in Größe eines Pizzakartons. Die gewonnene Energie durch Mikrowellenstrahlung hinunter zur Erde zu schicken, wurde noch nicht versucht.
Denn genau da liegt bisher auch eines der Probleme. Die Energieerzeugung selbst ist im Weltall tatsächlich sehr effektiv. Laut ESA ist die Energie des Sonnenlichts nämlich außerhalb der filternden Atmosphäre im Durchschnitt zehnmal intensiver, als auf der Erde. Doch um diese Energie als Strom zur Erde zu transportieren, muss der Strom erstmal in Mikrowellen umgewandelt, zur Erde gesandt und dort dann wieder zurück in Strom gewandelt werden.
Keine leichte Aufgabe. Wenn diese Hindernisse jedoch überwunden werden könnten, wäre weltraumgestützte Solarenergie (SBSP) eine große Unterstützung im Kampf gegen die Klimakrise, so die große Hoffnung.
Ideenwettbewerb für SBSP
Nach 18 Jahren Stillstand in diesem Forschungsgebiet hat die ESA daher nun kürzlich kluge Köpfe international dazu aufgerufen ihre Konzepte für SBSP in einem Ideenwettbewerb einzureichen. Diesem Aufruf wurde auch gefolgt.
Im Rahmen der Kampagne “Clean Energy – New Ideas for Solar Power from Space“ der Open Space Innovation Plattform wurden 85 Vorschläge eingereicht. 16 davon wurden laut ESA für eine Finanzierung zur weiteren Forschung ausgewählt. Insbesondere wurden dabei Lösungen gefördert, die die Frage beantworten sollen, wie das Sonnenlicht effizienter gesammelt und diese Energie sicher zur Erde übertragen werden kann. Außerdem soll es Konzepte geben, wie diese riesigen Solarenergiesatelliten hergestellt und zusammengebaut, gesteuert und an der richtigen Stelle gehalten werden können, so die ESA.
“Wir haben eine wirklich gute Mischung von Leuten gesehen, die an diesem Thema interessiert sind – wir hatten Ideen von akademischen Einrichtungen, Startups und traditionellen Raumfahrtunternehmen“, sagt Advenit Makaya, Ingenieur für fortgeschrittene Fertigung am Europäischen Zentrum für Weltraumforschung und -technologie der ESA. „Es ist gut zu sehen, dass so viele Einrichtungen immer noch daran interessiert sind; die Open Space Innovation Plattform hat es uns ermöglicht, mit ihnen in Kontakt zu treten und diese reichhaltige Sammlung von Ideen von interessierten und erfahrenen Parteien zu sammeln.“
Weitere Maßnahmen der ESA
Neben diesem Ideenwettbewerb hat die ESA im Dezember 2021 auch einen internationalen Workshop zum Thema „Space-based Solar Power for Net Zero by 2050“ geleitet. Laut einer Aussendung der Weltraumorganisation berieten dort mehr als 360 Personen aus der Raumfahrt und anderen Bereichen darüber, wie weltraumgestützte Solarenergie eine Rolle im Kampf gegen die Klimakrise spielen könnte.
„Je mehr wir über die Solarenergie im Weltraum erfahren, desto glaubwürdiger erscheint sie als eine Möglichkeit, in großem Maßstab saubere und absetzbare Energie für unseren zukünftigen Bedarf auf der Erde bereitzustellen“, sagte die ESA-Forscherin Angeliki Kapoglou, die an der Planung des Workshops beteiligt war. Als nächstes will die ESA laut eigenen Aussagen eine Kosten-Nutzen-Analyse der Technik durchführen.
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China baut bereits Basisstation
Neben der NASA und der ESA arbeitet auch China an Methoden im Weltall Solarenergie gewinnen zu können. Darüber berichteten verschiedene Medien bereits im August 2021. Laut dem Magazin T3N wollte China bereits zum Ende 2021 die Basisstation auf der Erde fertig stellen. Diese soll die Mikrowellen aus dem All in Strom umwandeln. Die Sonnenenergie dafür soll zunächst von Solarpanelen auf einem Helium-Fesselballons in einer Höhe von 300 Metern eingefangen werden.
Später sollen Tests in zwei Kilometern Höhe stattfinden. Ab 2030 wollen die chinesischen Wissenschaftler:innen in einer kleinen Teststation im All die Machbarkeit der Umwandlung von Solarenergie in Mikrowellen sowie den Empfang der Strahlen auf der Erde und die Rückumwandlung testen.
Erst 2050 soll dann ein riesiges Solarkraftwerk im Orbit aktiv sein und Solarstrom im Gigawatt-Bereich produzieren. Mit einer zeitnahen Solarfarm im Weltall ist somit nicht zu rechnen. Aber noch ist ja auf der Erde viel Potenzial vorhanden, mehr Solarenergie zu gewinnen.
