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StartseiteForschung aktuellSolarkraftwerke im All03.08.2010

Solarkraftwerke im All

Beitragsreihe "Rückblicke auf die Zukunft"

Energie.- In den 60er- und 70er-Jahren träumten US-Forscher davon, Solarkraftwerke ins All zu verlegen. Die Vision: Riesige Areale von Solarzellen sollten die Erde umkreisen und ihre geballte Energie als Mikrowellenstrahlen nach unten beamen.

Von Frank Grotelüschen

Solarfarm im Orbit (National Space Society)
Solarfarm im Orbit (National Space Society)

Mit einem gleißenden Leuchten steigt die Rakete zum Himmel empor. An Bord: ein riesiges Sonnensegel. Im Orbit angelangt entfaltet sich das Segel und wird von einer Schar von Robotern mit anderen, bereits in der Umlaufbahn schwebenden Sonnensegeln verbunden. Jetzt ist das gigantische Solar-Kraftwerk fertig. Es sammelt das Licht der Sonne, wandelt es um in Mikrowellen, um diese als gebündelten Strahl in Richtung Erde zu schicken. Dort fangen Empfangsantennen den Strahl auf und wandeln ihn um in elektrischen Strom.

"Wir rechnen damit, dass so eine Empfangsantenne einen Durchmesser von zehn Kilometern haben wird. Zusätzlich müsste sich als Schutzzone ein fünf Kilometer breiter Streifen Land um die Antenne herum befinden. Jenseits dieses Streifens wäre die Stärke des Mikrowellensignals dann extrem gering."

1968 war es, da hatte der US-Raumfahrtingenieur Peter Glaser die Idee des Solarkraftwerks im All. Gegenüber Solarzellen auf der Erde hätte es gewaltige Vorteile: Im All scheint die Sonne 24 Stunden am Tag, und es gibt keine Wolken, die die Zellen abschatten. Also machten sich Glaser und seine Leute an die Arbeit. 1975 bestückten sie ein Teleskop in der Mojave-Wüste mit einem Mikrowellenstrahler, eine Meile entfernt installierten sie eine Empfangsantenne. Und tatsächlich: Die Kontrolllampen leuchteten auf, die Antenne hatte die vom Teleskop kommenden Mikrowellen in Strom umgewandelt. Zwar nur über eine Strecke von 1,5 Kilometern, doch Peter Glaser fühlte sich bestärkt.

"In den kommenden zwei bis drei Jahren wollen wir beweisen, dass das Projekt technologisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll ist. Dann wollen wir einen kleinen Testsatelliten in eine erdnahe Umlaufbahn bringen. 1985 könnten wir in der Lage sein, alle Komponenten eines solaren Kraftwerkssatelliten technisch zu beherrschen. Der Prototyp eines kompletten Solarkraftwerkes dürfte Anfang der 90er-Jahre fertig sein. Und eine kommerzielle Anlage könnte noch vor dem Jahr 2000 Strom liefern."

Das Kalkül: Jeder dieser Kraftwerks-Satelliten sollte eine Fläche von einigen Dutzend Quadratkilometern haben und 5000 Megawatt leisten – so viel wie fünf Atommeiler zusammen.

"Es müsste etwa 100 dieser Satelliten geben, um den Strombedarf der USA im Jahre 2020 zu decken. Die gleiche Anzahl von Satelliten könnten Europa beziehungsweise Japan versorgen. Mit der Zeit ließe sich also ein großer Anteil des globalen Energiebedarfs durch die Sonnenenergie decken."

Hochtrabende Pläne – doch dann kam die Sache ins Stocken. Denn damals, in der 70er-Jahren, war die Technik noch nicht so weit. Die Solarzellen waren zu teuer und zu ineffizient. Ebenso als Problem erwies sich der Transport des Solarkraftwerks: Immerhin ging es darum, mehr als 10.000 Tonnen Material in den geostationären Orbit zu schießen, in eine Höhe von 36.000 Kilometern, so der französische Raumfahrtexperte Max Calabro.

"Dafür brauchen wir einen sehr kostengünstigen Zugang zum All. Und dazu benötigen wir eine neue Generation an preiswerten, wieder verwendbaren Raumfähren. Und die Nutzung der Sonnenenergie ist ein guter Grund, einen kostengünstigen Zugang zum All zu schaffen."

Nicht zuletzt deshalb haben Raumfahrtkonzerne wie Astrium den Faden wieder aufgenommen. In Zeiten eines stagnierenden Satellitenmarktes sucht die Branche nach neuen, lukrativen Einsatzfeldern für ihre Raumfähren. Bei Astrium sollen nicht Mikrowellensender die Energie aus dem All zur Erde beamen, sondern Infrarotlaser – wobei die Energiedichte der Laserstrahlen angeblich so gering ist, dass weder Mensch noch Tier gefährdet sind. Es dürfte noch 50 Jahre dauern, bis die Technik einsatzreif ist, glaubt Astrium. Deutlich forscher geht die Sache eine noch junge US-Firma an. Ihr Name: Space Energy. Mitgründer Peter Sage:

"Wir haben ein paar Jahre und ein paar Millionen Dollar investiert, um ein Top-Team aus Experten zusammenzukriegen. Der nächste Schritt ist, einen Prototyp in den erdnahen Orbit zu bringen. Das würde etwa 300 Millionen Dollar kosten. Danach hoffen wir, ein orbitales Kraftwerk mit einer Leistung von einem Gigawatt finanziert zu bekommen. Sein Bau würde fünf Jahre dauern – also nicht länger als der Bau eines Kernkraftwerks."

Klingt fast genauso wie der Plan von Solar-Pionier Peter Glaser vor 35 Jahren. 16 Milliarden Dollar soll das erste Gigawatt-Kraftwerk im All kosten, kalkuliert man bei Space-Energy – eine optimistische Schätzung. Und es gibt noch manche offene Frage, meint NASA-Experte Feng Hsu.

"Man benötigt große Kapazitäten an Raumfähren und Startrampen. Man muss in der Lage sein, das Kraftwerk im Orbit zusammenzubauen und es später zu warten und zu reparieren. Die Zuverlässigkeit ist ein Thema. Es muss natürlich sichergestellt sein, dass der Mikrowellenstrahl, der vom Kraftwerk auf die Erde trifft, wirklich sicher ist und keine Lebewesen gefährdet. Und schließlich müssen die Kosten gesenkt werden. Das ist wohl der Hauptpunkt."

Auch andere tüfteln an den Plänen für Kraftwerkssatelliten – die US-Firma Solaren etwa, und die japanische Raumfahrtagentur JAXA. Aber: Es dürfte wohl noch einige Zeit dauern, bis das erste Solarkraftwerk zum Himmel empor fliegt – wenn es überhaupt je dazu kommt.

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