Energie aus dem Weltraum Solar-Kraftwerke im All?

Die Idee hinter den weltraumgestützten Solarkraftwerke besteht darin, die Sonnenenergie dort zu sammeln, wo sie kontinuierlich und im Überfluss zur Verfügung steht, nämlich in der Erdumlaufbahn, unbeeinflusst vom lokalen Wetter oder der Dunkelheit, und sie dann drahtlos zur Erde zu senden.

Ein Schritt zur klimafreundlichen Energiegewinnung

Das Konzept ergänzt die erneuerbaren Energien auf der Erde eher, als dass es mit ihnen konkurriert. Denn die weltraumgestützte Solarenergie kann rund um die Uhr zuverlässig Strom zur Verfügung stellen und dem Stromnetz die dringend benötigte Stabilität verleihen.

Der Anteil, der intermittierenden erneuerbaren Energien nimmt weiter zu und dies würde die Abhängigkeit von groß angelegten Speicherlösungen verringern. Solaris wurde vom ESA-Rat auf Ministerebene im November 2022 als Teil von Element 1 des bestehenden Programms General Support Technology genehmigt.

In Zusammenarbeit mit der europäischen Industrie sollen in den nächsten zweieinhalb Jahren Studien und Technologieentwicklungen durchgeführt werden:

• um den Nutzen

• die Umsetzungsoptionen

• die kommerziellen Möglichkeiten

• die Risiken der weltraumgestützten Solarenergie als Beitrag zur Dekarbonisierung der terrestrischen Energieversorgung in Europa zu bewerten.

Zwei Studien für weltraumgestützte Solarkraftwerke

Die Ergebnisse von Solaris sollten Europa in die Lage versetzen, bis Ende 2025 eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, ob ein umfassendes Entwicklungsprogramm für kommerzielle weltraumgestützte Solarenergie durchgeführt werden soll. Beginnend mit einem kleinen Demonstrator in der Erdumlaufbahn, der Strom aus dem Weltraum auf die Erde strahlt.

„Diese Verträge betreffen die ersten europäischen Konzeptstudien zur weltraumgestützten Solarenergie seit mehr als 20 Jahren, so dass der heutige Tag einen wichtigen Schritt darstellt“, erklärt Sanjay Vijendran, der bei der ESA für Solaris zuständig ist.

„Wir fangen wirklich mit einem leeren Blatt Papier an, um einen aktuellen Entwurf dafür zu erhalten, wie funktionierende Solarenergiesatelliten aussehen könnten, wobei wir vielversprechende Ideen von überall her beziehen und die neuesten Fortschritte in der Weltraum- und terrestrischen Technologie nutzen.“

Verschiedene Möglichkeiten zur Energieübertragung

Sanjay erklärt, dass sich der Ansatz der Systemstudien auch auf die Methodik des Abstrahlens von Solarenergie aus der Umlaufbahn erstreckt: „Die Studien werden eine möglichst breite Palette von Optionen untersuchen, darunter alle Möglichkeiten, die Energie sicher und effizient auf die Erde zu bringen: Funkübertragung, Laser und die einfache Reflexion des Sonnenlichts auf Solarparks am Boden.“

Energieunternehmen, wie der französische Stromversorger Engie und der italienische Energieversorger Enel gehören zu den Mitgliedern der Studienkonsortien gehören. „Es ist wichtig, dass wir den Energiesektor von Anfang an in diese Entwicklung einbeziehen und auf seine Bedürfnisse hören, damit wir von Anfang an wissen, dass wir etwas bauen, das die Endnutzer wollen und nutzen werden“, so Sanjay Vijendran.

Die beiden Studien werden aus dem ESA-Vorbereitungsprogramm finanziert, das zu den Basisaktivitäten dieser gehört und neue Ideen für Raumfahrtmissionen und -technologien unterstützt.

Weltweites Interesse an Engerie aus dem All

Solaris findet zu einer Zeit statt, in der das weltweite Interesse an Energie aus dem Weltraum wächst. In den USA wurde im Januar der Caltech-Satellit Space Solar Power Demonstrator in die Erdumlaufbahn gebracht, um Schlüsseltechnologien wie die Mikrowellenübertragung von Solarenergie im Weltraum zu testen.

Japan plant für 2025 eine Demonstrationsmission, während China seinen eigenen Demonstrator für 2028 plant und bereits eine bodengestützte Testanlage für die drahtlose Energieübertragung eingerichtet hat. In der Zwischenzeit hat die britische Regierung Gespräche mit Saudi-Arabien geführt, um ihre intelligente Stadtregion Neom mit kohlenstofffreier Elektrizität aus dem Weltraum zu versorgen.

„Es gibt eine Reihe grundlegender Gründe, warum die weltraumgestützte Solarenergie viel realistischer und wünschenswerter ist als je zuvor“, fügt Sanjay hinzu. Dazu gehören die geringeren Kosten für den Start in die Umlaufbahn mit dem Aufkommen wiederverwendbarer Trägerraketen, die geringeren Kosten für Satelliten-Hardware durch Massenproduktion - zu sehen bei neuen Konstellationen wie Starlink und OneWeb - und der Trend zu sehr modularen Solarstromsatelliten.

Große Fortschritte für die Zukunft

„Darüber hinaus haben die Weltraumrobotik und die Montage- und Wartungstechnologien im Weltraum in den letzten zwei Jahrzehnten große Fortschritte gemacht, die für den Bau und die Wartung von Solarkraftwerken unerlässlich sein werden“, erklärt Sanjay Vijendran.

„Schließlich erfordert die schiere Herausforderung, innerhalb der nächsten 25 Jahre mit den bestehenden Technologien den Übergang zu einem Netto-Nullenergiehaushalt zu schaffen - und die Folgen, wenn dies nicht gelingt - die Erforschung alternativer Lösungen, die dazu beitragen könnten, dass wir unser Ziel erreichen.“