Volle Solarpower aus dem Weltall

Solarfarmen im Weltall könnten die Erde in Zukunft rund um die Uhr mit sauberer Energie versorgen und regenerative Energiequellen somit völlig aus dem Strommix verdrängen. Nach Jahrzehnten der Forschung wird nun tatsächlich an vielversprechenden Demonstrationsprojekten getüftelt.
Solarfarmen Weltall

Riesige, mit Solarpanels bestückte Satelliten, die im Weltall schweben und saubere Energie für unseren Planeten produzieren: Diese Idee klingt doch so verrückt, dass sie aus einem Science-Fiction-Roman entspringen muss! Und tatsächlich ist es auch so: Isaac Asimov beschrieb in seinem 1941 erschienenen Werk „Reason“ die zukunftsweisende Energiegewinnung in fernen Galaxien. Genauer gesagt fantasierte der Science-Fiction-Autor von einer Raumstation fernab der Erde, die die Energie der Sonne auffängt und weitergehend als konzentrierten Strahl zur Erde zurückschickt. Dieses Konzept klingt zugegebenermaßen immer noch nach Science-Fiction, allerdings könnte es schon bald Wirklichkeit werden. Expert*innen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) sehen jedenfalls kaum noch technologische Hürden für Solarkraftwerke, die um den Erdball kreisen. Sie sind sich sicher: Das scheinbar unrealistische Konzept ist bereit für einen industriellen Ansatz.

Solarfarmen im Weltall

Tatsächlich würde die Umsetzung sogenannter orbitaler Solarkraftwerke das Vorhaben Europas stützen, bis 2050 klimaneutral zu werden. Fest steht: Eine klimaneutrale Energieversorgung ist nur mit dem Ausbau und dem Einsatz erneuerbarer Energiequellen möglich. Hoffnungsträger für die ersehnte Klimawende ist dabei die Photovoltaik. Schließlich ermöglicht diese eine langfristige Produktion von sauberem Strom – ohne Lärm-, Geruchs- oder Feinstaubemissionen. Zudem erfreut sie sich einer hohen Akzeptanz und ist inzwischen auch die preiswerteste Art der Stromerzeugung.

Doch leider gibt es bei der solaren Stromerzeugung noch immer Hürden, die sich nicht so leicht überwinden lassen. Das ist einerseits die Erddrehung, die die Sonne ständig hinter dem Horizont verschwinden lässt und die Energieproduktion unterbricht. Andererseits stellt auch die Atmosphäre ein Problem dar. Schließlich schluckt diese etwa ein Drittel des Sonnenlichts. Verbleibende Lichtstrahlen müssen Wolkendecken, Staubschleier und all die Gase, die unsere atembare Luft formen, durchqueren. Das Licht wird dabei gestreut und absorbiert. Konkret ist das Licht, das auf der Erdoberfläche ankommt, rund elfmal schwächer als außerhalb der Atmosphäre, sagt die European Space Agency. Warum also das Licht nicht einfach dort einfangen, wo es ständig vorhanden ist – im All?

Die Herausforderungen

Die Idee, Sonnenenergie direkt im All nutzbar zu machen, ist jedenfalls nicht neu. Doch woran scheitert die tatsächliche Umsetzung? Neben bestehenden technischen Herausforderungen, wie etwa dem immensen Gewicht solcher Anlagen, dem Transport in galaktische Höhen oder auch den gewaltigen Temperaturunterschieden von mehreren hundert Grad binnen weniger Millimeter, spielt vor allem der Faktor Geld eine wichtige Rolle. Die Stromerzeugung im Weltraum war laut Expert*innen bisher schlichtweg zu kostspielig. Laut dem Leiter der ESA-Abteilung für Advanced Concepts, Leopold Summerer, müssen für die technologische Reifung und die technischen Bemühungen mehrere zehn bis hundert Millionen Euro fließen.

Trotz Herausforderungen scheint er die Option von Solarfarmen im Weltall ernsthaft in Betracht zu ziehen: „Das Konzept der Solarenergie aus dem All wurde zu lange und ausschließlich von Weltraumexpert*innen betrachtet und als Weltraumprojekt diskutiert. Wir wollen und müssen diese nächsten Schritte gemeinsam mit dem Energiesektor tun!“ Und wie sieht die weltraumgestützte Energieversorgung der Zukunft aus?

So groß wie 200 Fußballfelder

Die für das Weltall vorgesehenen Anlagen sollen ein bis zwei Gigawatt produzieren. Das entspricht der Leistung eines Kernkraftwerks auf der Erde. Dazu wären Photovoltaikzellen und Sendeanlagen auf einer Fläche von 15 Quadratkilometern nötig. Das entspricht dem 17-fachen Gewicht der Internationalen Raumstation ISS – und der Größe von 200 Fußballfeldern. Eine vielversprechende Möglichkeit für die Installation der sensiblen Anlagen wären jedenfalls Roboter, die die Montage völlig autonom durchführen und gemeinsam mit Anlagenkomponenten ins All geschossen würden.

Solarfarmen Weltall
So sollen Solarfarmen die gewonnene Energie aus dem Weltall zur Erde transportieren.

Per Mikrowellenstrahlen zurück zur Erde

Und wie soll die gewonnene Energie wieder die Erde erreichen?  „Die Energieverteilung vom Solarkraftwerk aus dem Erdorbit zu den Kraftwerken auf der Erde basiert auf einem phasengesteuerten Mikrowellenfrequenzstrahl“, erklärt Summerer. Sprich: Die von den im Weltraum befindlichen Kollektoren aufgenommene Energie der Sonne wird in elektrische Energie umgewandelt. Anschließend wird diese per Mikrowellenstrahlen, die sich in einer Säule mit einem Durchmesser von rund zwei bis drei Kilometer befinden, zur Erde gesendet. Dort werden sie von einer ähnlich dimensionierten Antenne aufgefangen, in elektrische Energie zurückgewandelt und anschließend ins Stromnetz eingespeist. Andere Ansätze nehmen Laser ins Visier, die weit weniger streuen würden – theoretisch –, aber gefährlicher wären als Radiowellen.

Globale Aufbruchstimmung

Derzeit ist die weltallgestützte Solarenergie global in einer Art Aufbruchstimmung. In den USA, Japan, China, Großbritannien, Australien und Südkorea arbeiten Expert*innen derzeit fleißig an kleinen Demonstrationsprojekten. Einem Regierungsplan zufolge will China etwa bis 2030 eine Ein-Megawatt-Solarenergiestation im Weltraum errichten. Bis 2049 soll die Gesamtleistung der Anlage auf ein Gigawatt steigen.

Trotz vielversprechendem Potenzial von Solarenergiestation im All wird es bis zur tatsächlichen Umsetzung dieser noch eine Weile dauern. Und bis dahin muss vor allem der Erneuerbaren-Ausbau auf der Erde forciert werden. „Ich erwarte nicht, dass Solarkraftwerke die derzeitige Energieversorgung revolutionieren werden“, stellt Leopold Summerer fest. Es brauche eine Revolution des gesamten Energiesystems – eine grüne Revolution sozusagen.

✅ TEXT: SANDRA RAINER
✅ FOTOS: European SPS Tower concept ; ESA
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