Erneuerbare Energien aus dem Weltall

Kein Wölkchen am Himmel und intensive Sonnenstrahlung sind die idealen Voraussetzungen für den Einsatz von Photovoltaik-Anlagen. Im Weltall ist es im Gegensatz zur Erde immer wolkenlos – theoretisch also optimale Bedingungen für die Nutzung von Sonnenenergie. Mit Photovoltaik-Anlagen im Orbit könnte viel grüne Energie gewonnen werden. Doch es gilt, eine Distanz von rund 36.000 Kilometern zu überwinden. Die im Weltraum erzeugte Solarenergie soll deshalb per Mikrowellen auf die Erde gelangen. Nun wurde erstmals der Prototyp eines Satelliten mit Solarzellen in den Weltraum geschickt.

Der Ausbau erneuerbarer Energien ist für unsere Gesellschaft nahezu unausweichlich. So schauen Forscherinnen und Forscher auch weit über unseren bekannten Horizont hinaus, um nachhaltige Energielösungen für die Menschheit zu finden. In der Umlaufbahn herrscht in etwa zehnmal so intensives Sonnenlicht wie an der Erdoberfläche. Auch gibt es keine Wolken, langen Wintermonate oder Nächte, die Einfluss auf die Sonnenstrahlung nehmen können. Die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) hat zwei Studien durchführen lassen, um herauszufinden, ob Solarkraftwerke im Weltall theoretisch möglich wären. Die Studien der Beratungsfirmen Frazer-Nash aus Großbritannien und Roland Berger aus Deutschland kommen zu dem Ergebnis: Weltraumstrom ist möglich, doch der Installationsaufwand für ein Weltraum-Solarkraftwerk ist gigantisch. Die europäische Weltraumorganisation verfolgt schon lange das Ziel, Solarenergie im Orbit zu gewinnen und drahtlos über spezielle Empfangsstationen auf der Erde nutzbar zu machen. Um die Sonnenergie zu gewinnen, müssen aber erst Solarzellen auf Satelliten installiert werden.

Origami im Orbit

Das California Institute Of Technology (Caltech) möchte zum ersten Mal Solarkacheln ins All transportieren. Diese Kacheln sind winzig klein: 10 x 10 cm. Eine Kachel wiegt drei Gramm, soll aber 50- bis 100-mal so effizient sein wie Solarzellen, die bislang im Weltall genutzt werden. Die speziell faltbaren Kacheln sollen im All ausgeklappt und zu 60 x 60 m großen Modulen zusammengestellt und diese wiederum zu neun Quadratkilometer großen Solarfeldern zusammengefügt werden. Vorbild für dieses Vorgehen sind die japanischen Falttechniken Origami und Kirigami. Die Kacheln haben zudem Leistungselektronik integriert, um die gewonnene Energie mithilfe von Mikrowellen zur Erde zu übertragen. Die Mikrowellen werden zu Empfängern auf der Erde übertragen, die sie dann in elektrischen Strom wandeln.

Startschuss in eine grüne Zukunft

Caltech hat am 3. Januar 2023 einen Satelliten ins All geschossen, um diese neue Art der Stromerzeugung zu testen. Eine SpaceX-Rakete hat den Forschungssatelliten in den Weltraum gebracht. Weltraumgestützte Solarenergie oder Space-Based Solar Power (SBSP) nennt sich das Verfahren, um Solarenergie aus dem Weltraum auf die Erde zu übertragen. „Das ist ein außergewöhnliches und bisher beispielloses Projekt”, erklärt Harry Atwater, einer der beteiligten Forscher. Die Expertinnen und Experten rechnen trotz der großen Hoffnungen mit Herausforderungen in den Weiten des Alls, denn es ist bislang nur ein Prototyp und die Gewinnung von Solarenergie im Weltall funktioniert anders als auf der Erde. Im Weltraum sei diese neue Art von Solartechnik noch nie unterwegs gewesen. Finanziert wird das Projekt von dem Milliardär Donald Bren und seiner Frau, die bislang mehr als 100 Millionen US-Dollar investiert haben. Auch die ESA sowie Großbritannien, China, Japan, Australien oder Südkorea arbeiten an ähnlichen Projekten.