Montag, 27. Juni 2022

Visionäres Energiekonzept
Solarkraftwerke im Weltall

Strom aus erneuerbaren Quellen wird in Zukunft einen großen Teil des Energiebedarfs in Deutschland decken. Was aber, wenn im sonnenarmen Winter eine längere Windflaute herrscht? Hier könnte eine visionäre Idee für Abhilfe sorgen: Solarkraftwerke im Orbit. Vorgestellt wurde diese Idee auf einer Konferenz der Europäischen Raumfahrtagentur ESA.

Von Karl Urban | 10.12.2021

Solarzellen
Solarzellen (imago images/Shotshop)
Das Solarkraftwerk im Erdorbit wäre riesig: so groß wie 2000 Fußballfelder und siebzehnmal schwerer als die Internationale Raumstation. In dieser Form würde es so viel Strom erzeugen wie ein Kernkraftwerk und diese als Mikrowellenstrahlung mit einer großen Antenne auf die Erde übertragen.

„Wir stellen jetzt die Frage, die wir vor 15 Jahren gestellt haben: Ist das ein Thema, das bereit ist für eine industrielle Verwirklichung?“

Leopold Summerer leitet das Team für fortgeschrittene Konzepte bei der Europäischen Raumfahrtagentur. Dort verfolgen die Experten Ideen, die in ferner Zukunft Wirklichkeit werden könnten. Diese Woche nun hat die ESA internationale Experten zu einer Konferenz über die weltraumbasierten Solarkraftwerke geladen. Denn: die Kraftwerke könnten schneller Wirklichkeit werden als gedacht: "Grundsätzlich wüssten wir bei den meisten Schritten schon, was zu tun wäre. Wenn man es dann macht, kommen sicher auch Schwierigkeiten zu Tage, das wissen wir schon.“

Solarstrom aus dem All für die Grundversorgung

In den USA, Japan, China, Großbritannien, Australien und Südkorea arbeiten Expertinnen und Experten derzeit an den ersten kleinen Demonstrationsprojekten. Dabei geht es um extrem dünne Hochleistungssolarzellen, die wie tausende kleine Segel im All entfaltet und montiert werden sollen. Die drahtlose Übertragung der Energie mit Mikrowellen zur Erde erscheint möglich: Sie hat zumindest auf der Erde über einige Kilometer weit funktioniert. Am Boden müsste ein Feld aus Dipolantennen installiert werden, kleinen Drähten, die die Mikrowellenstrahlung auffangen. Einmal realisiert, ließe sich mit der Sonnenenergie aus dem All möglicherweise ein Problem der Energiewende lösen.

„Die Frage ist, woher kommt, was wir Base Load Power nennen? Das ist die Grundversorgung, die jetzt von Nuklearkraftwerken, Kohlekraftwerken und Gaskraftwerken kommt.“

Ein Solarkraftwerk kann in Deutschland höchstens 16 Stunden am Tag Energie liefern, im Winter deutlich weniger. Sonnenenergie aus dem geostationären Orbit stünde dagegen auch nachts, bei dichter Bewölkung und gleichmäßig über das ganze Jahr zur Verfügung.

Technische und wirtschaftliche Herausforderungen

Die Ingenieurin Carie Mullins vom Beratungsunternehmen Bryce Tech rät dennoch zur Vorsicht: „Es ist schwierig. Und es gibt immer noch viele Herausforderungen, bis es realisiert werden kann. Aus meiner Sicht ist es eine sehr nützliche Technologie, aber es ist immer noch ein weiter Weg.“

Mullins hat die Solarkraftwerke im All schon in den 90er Jahren für die NASA analysiert. Damals erschienen vor allem die Transportkosten für jedes Kilogramm, das ins All geschossen wird, als Problem.

"Die NASA hat damals gesehen, dass die Kosten auf 400 Dollar pro Kilogramm sinken müssten. Das ist immer noch billiger als die heutigen Preise, aber die Startkosten sinken. Sie sind seither sogar sehr stark gesunken.“

Montage im Orbit durch Roboter

Derzeit werden weltweit mehr Raketen als je zuvor konstruiert, weshalb die Startpreise auch weiter sinken dürften. Ein Solarkraftwerk im All dürfte dadurch in einigen Jahren kaum zehn Milliarden Dollar kosten und wäre damit ähnlich teuer wie ein Großkraftwerk auf der Erde. Die Energie für die mindestens 60 Raketenstarts wäre schon nach einigen Wochen wieder eingespielt.

Dennoch bleiben einige offene Fragen: Roboter müssten die mehrere Quadratkilometer großen Anlagen im geostationären Orbit zusammenfügen. Solche autonomen Montagemethoden stehen noch am Anfang. Dazu würden Meteoriten, Weltraumschrott und Strahlung beständig Schäden verursachen und regelmäßige Reparaturen nötig machen. Für die meisten Experten erscheint all das aber vielleicht schon in 20 Jahren möglich zu sein – und alles dafür zu sprechen, die Forschung für das erste Solarkraftwerk im All jetzt zu intensivieren.